组播技术基础——IGMPv1简介

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原创最新推荐文章于 2026-07-07 17:33:20 发布 3.3k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

十五、组播（Multicast）组播（Multicast）组播基础前言当网络中部署点到多点通信应用时，若采用单播方式，网络中传输的信息量与需要该信息的用户量成正比。多份内容相同的信息发送给不同用户，对信源及网络带宽都将造成巨大压力。若采用广播方式，无需接收信息的主机也将收到该信息，这样不仅信息安全得不到保障，且会造成同一网段中信息泛滥。 IP组播技术有效地解决了单播和广播在点到多点应用中的问题。组播源只发送一份数据，数据在网络节点间被复制、分发，且只发送给需要该信息的接收者。传统点到点应用服务阅读详情

IGMPv1报文类型

成员关系查询(Membership Query)

IGMP查询器使用该报文向直连网段进行查询，以便确认该网段中是否存在组播组成员。
成员关系查询报文的目的IP地址是224.0.0.1 (所有节点组播地址)。

成员关系报告(Membership Report)

当组播组成员收到查询器发送的成员关系查询报文后，会以成员关系报告报文进行回应，以便告知查询器自已所加入的组播组。
当有新加入组播组的成员时，无需等待查询器的成员关系查询报文，可以直接发送成员关系报告报文以宣告自己加组。
成员关系报告报文的目的IP地址是主机期望加入的组播组的IP 地址，而且报文载荷中的“组地址”字段也记录了该组播组的IP地址。

IGMPv1报文格式

IGMPv1的报文格式如下图所示：
在这里插入图片描述
字段含义如下：

版本（version）：对IGMPv1而言，该字段值为1.
类型（type）：指示了IGMPv1报文的报文类型。如果是成员关系查询报文，该字段值为1，若是成员关系报告报文，该字段值为2。
校验和（checksum）：用于校验IGMPv1报文。
组地址（group address）：若是IGMPv1成员关系查询报文，该字段值为0（0.0.0.0）；若是IGMPv1成员关系报告报文，该字段值是主机加入组播组的组地址。

IGMPv1应用示例

在这里插入图片描述
如上图所示的网络拓扑，PC1、PC2、PC3以及R1连接到了同一台二层交换机，并且都属于相同的VLAN,使用相同的IP网段。
在R1的GE0/0/1接口激活了IGMPv1。PC1及PC3是组播组239.1.1.1的成员，而PC2是组播组239.1.1.2的成员。

IGMPv1查询和响应

（1）R1激活IGMPv1后，它将在GE0/0/1接口上周期性地(缺省以60秒为周期)发送IGMPv1成员关系查询报文，该报文的目的IP地址是224.0.0.1(所有节点组播地址)，并且报文中“组地址”字段的值为0.0.0.0，该查询面向所有组播组。
（2）R1发送的IGMPv1成员关系查询报文到达交换机后，会被后者进行泛洪，因此PCI、PC2 及PC3都会收到该报文。
（3）为了使组成员能够正常地收到组播流量，组成员收到IGMPv1成员关系查询报文后需要使用IGMPv1成员关系报告报文进行回应，以便刷新IGMP路由器的相关表项（IGMP组成员表项、IGMP路由表项、组播路由表项）。

成员报告抑制

问题背景

对于查询器R1而言，它只关系GE0/0/1上是否存在哪几种组播成员，但是对于同一种的组播成员有多少个，它并不关系。

若一个广播域内存在多个同属于一个组播组的成员，比如上图所示，PC1及PC3是组播组239.1.1.1的成员，如果没有做特殊的处理，二者都会向目的地址为239.1.1.1的组播地址发送membership report报文，那么将会产生多余的IGMP流量。

解决方法

通过组成员本地启动一个报告延时计时器（Report Delay Timer）来解决上述问题。

如下图所示，当连接在交换机上的PC收到R1发送的IGMPv1成员关系查询报文时，所有的PC都会在本地启动一个报告延迟计时器( Report Delay Timer)，计时器的值被设置为0至10秒之间的一个随机数，当该计时器超时的时候，PC便立即发送IGMPv1成员关系报告报文。
假设PC1的计时器率先超时，那么它将立即发送IGMPv1成员关系报告报文，这个报文的目的IP地址是239.1.1.1，也就是其加入的组播组的IP地址，这个组播报文被封装成帧并发往交换机，交换机将这个数据帧进行泛洪，R1及其他PC都会收到该帧。
R1收到这个IGMP报文后，了解到其GE0/0/1接口上存在组播组239.1.1.1的成员，于是它将维护相关IGMP组表项及IGMP路由表项，当它收到发往239.1.1.1的组播流量后，便将这些组播流量从该接口转发出去。
当PC3收到PC1发送的IGMPv1成员关系报告报文后(此时它的报告延迟计时器并未超时)，发现后者所加入的组播组与自己相同，于是它将抑制自己的成员关系报告，如此即可减少网络中多余的IGMP流量。
当PC2收到PC1发送的IGMPv1成员关系报告报文后(若此时它的报告延迟计时器并未超时)，发现后者所加入的组播组与自己不相，会丢弃该报文。因此它的计时器超时后，将自行发送成员关系报告报文，该报文的目的IP地址是239.1.1.2。
R1路由器收到该报文后，了解到接口GE0/0/1上还存在着另一个组播组239.1.1.2的成员，于是它将维护相关IGMP组表项及IGMP路由表项，当其收到发往该组播组的流量时，便会将流量从该接口转发出去。

IGMPv1组成员加入

当网络中某个PC想要加入某个组播组时，它无需等待查询器的成员关系查询，可以直接发送成员关系报告。

如下图所示，PC4新接入到该网络中，此时它加入了组播组239.1.1.3，它将直接发送IGMPv1成员关系报告报文，该报文的目的IP地址为239.1.1.3。
路由器R1收到这个报文后，了解到其GE0/0/1接口的直连网段中出现了组239.1.1.3的成员，于是它将维护相关IGMP组表项及IGMP路由表项，当它收到发往239.1.1.3的组播流量时，便会将这些流量转发到该网络中。

IGMPv1组成员离开

IGMPv1并没有明确定义组成员离开组播组的机制，当组成员离开组播组时，它只是简单地不再回应成员关系查询，因此我们也常说，在IGMPv1中，组成员是“默默”地离开的。

IGMPv1查询器

问题背景

如果在同一个网段中连接着多台组播路由器，并且这些路由器都在接入该网段的接口上激活IGMPv1，且都向该网段发送IGMPv1成员关系查询报文，这显然会增加网络中的多余IGMP流量。

解决方法

在IGMP中，查询器(Querier )负责在网段中发送IGMP查询报文，而非查询器则不会发送。（查询器只能在最后一跳路由器中选择）

如下图所示，R1及R2这两台最后一跳组播路由器都在各自的GE0/0/1接口上激活了IGMPv1，它们会进行竞争，胜出的路由器(的接口)将成为该网段的IGMP查询器。（IGMPv2增加了查询器选举机制、IGMPv1借助组播路由协议实现选举（比如PIM的DR选举））
假设R1胜出，那么R1将以缺省60秒为周期，向该网段发送IGMPv1成员关系查询报文，而R2则不会发送这些报文，它只是默默地在一旁侦听R1发送的IGMPv1成员关系查询报文，当R1发生故障时，R2可随时接替其工作。