TCP/IP——IGMP
作者：互联网
1. 概念
组播地址，也就是 D 类地址，既然是组播，那就说明是只有一组的主机能收到数据包，不在一组的主机不能收到数组包，怎么管理是否是在一组呢？那么，就需要 IGMP 协议了。
组播模型
IGMP 是因特网组管理协议，工作在主机（组播成员）和最后一跳路由之间，如上图中的蓝色部分。
1）IGMP 报文向路由器申请加入和退出组播组，默认情况下路由器是不会转发组播包到连接中的主机，除非主机通过 IGMP 加入到组播组，主机申请加入到组播组时，路由器就会记录 IGMP 路由器表，路由器后续就会转发组播包到对应的主机了。
2）IGMP 报文采用 IP 封装，IP 头部的协议号为 2，而且 TTL 字段值通常为 1，因为 IGMP 是工作在主机与连接的路由器之间。
2. 工作机制
IGMP 分为了三个版本分别是，IGMPv1、IGMPv2、IGMPv3。
接下来，以 IGMPv2 作为例子，说说常规查询与响应和离开组播组这两个工作机制。
2.1 常规查询与响应工作机制
IGMP 常规查询与响应工作机制
1）路由器会周期性发送目的地址为 224.0.0.1（表示同一网段内所有主机和路由器） IGMP 常规查询报文。
2）主机1 和 主机 3 收到这个查询，随后会启动「报告延迟计时器」，计时器的时间是随机的，通常是 0~10 秒，计时器超时后主机就会发送 IGMP 成员关系报告报文（源 IP 地址为自己主机的 IP 地址，目的 IP 地址为组播地址）。如果在定时器超时之前，收到同一个组内的其他主机发送的成员关系报告报文，则自己不再发送，这样可以减少网络中多余的 IGMP 报文数量。
3）路由器收到主机的成员关系报文后，就会在 IGMP 路由表中加入该组播组，后续网络中一旦该组播地址的数据到达路由器，它会把数据包转发出去。
2.2 离开组播组工作机制
离开组播组的情况一，网段中仍有该组播组：
IGMPv2 离开组播组工作机制 情况1
- 主机 1 要离开组 224.1.1.1，发送 IGMPv2 离组报文，报文的目的地址是 224.0.0.2（表示发向网段内的所有路由器）
- 路由器收到该报文后，以 1 秒为间隔连续发送 IGMP 特定组查询报文（共计发送 2 个），以便确认该网络是否还有 224.1.1.1 组的其他成员。
- 主机 3 仍然是组 224.1.1.1 的成员，因此它立即响应这个特定组查询。路由器知道该网络中仍然存在该组播组的成员，于是继续向该网络转发 224.1.1.1 的组播数据包。
离开组播组的情况二，网段中没有该组播组：
IGMPv2 离开组播组工作机制 情况2
- 主机 1 要离开组播组 224.1.1.1，发送 IGMP 离组报文。
- 路由器收到该报文后，以 1 秒为间隔连续发送 IGMP 特定组查询报文（共计发送 2 个）。此时在该网段内，组 224.1.1.1 已经没有其他成员了，因此没有主机响应这个查询。
- 一定时间后，路由器认为该网段中已经没有 224.1.1.1 组播组成员了，将不会再向这个网段转发该组播地址的数据包。
3. IGMP包
这里以IGMPv3为例:
3.1 查询报文格式
IGMPv3查询报文字段说明：
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| Type | 报文类型，取值为0x11。 |
| Max Response Code | 最大响应时间。成员主机在收到IGMP查询器发送的普遍组查询报文后，需要在最大响应时间内做出回应。 |
| Checksum | IGMP报文的校验和。 |
| Group Address | 组播组地址。在普遍组查询报文中，该字段设为0；在特定组查询报文和特定源组查询报文中，该字段为要查询的组播组地址。 |
| Resv | 保留字段。发送报文时该字段设为0；接收报文时，对该字段不做处理。 |
| S | 该比特位为1时，所有收到此查询报文的其他路由器不启动定时器刷新过程，但是此查询报文并不抑制查询器选举过程和路由器的主机侧处理过程。 |
| QRV | 如果该字段非0，则表示查询器的健壮系数（Robustness Variable）。如果该字段为0，则表示查询器的健壮系数大于7。路由器接收到查询报文时，如果发现该字段非0，则将自己的健壮系数调整为该字段的值；如果发现该字段为0，则不做处理。 |
| QQIC | IGMP查询器的查询间隔，单位为秒。非查询器收到查询报文时，如果发现该字段非0，则将自己的查询间隔参数调整为该字段的值；如果发现该字段为0，则不做处理。 |
| Number of Sources | 报文中包含的组播源的数量。对于普遍组查询报文和特定组查询报文，该字段为0；对于特定源组查询报文，该字段非0。此参数的大小受到所在网络MTU大小的限制。 |
| Source Address | 组播源地址，其数量受到Number of Sources字段值大小的限制。 |
3.2 成员报告报文格式
字段解释信息：
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| Type | 报文类型，取值为0x22。 |
| Reserved | 保留字段。 |
| Checksum | IGMP报文的校验和。 |
| Number of Group Records | 报文中包含的组记录的数量。 |
| Group Record | 组记录。 |
图：Grounp Record字段格式
字段解释：
- Record Type：组记录的类型。共分为三大类。
-
- 当前状态报告。用于对查询报文进行响应，通告自己目前的状态，共两种：一种是MODE_IS_INCLUDE，表示接收源地址列表包含的源发往该组的组播数据。如果指定源地址列表为空，该报文无效；另一种是MODE_IS_EXCLUDE，表示不接收源地址列表包含的源发往该组的组播数据。
- 过滤模式改变报告。当组和源的关系在INCLUDE和EXCLUDE之间切换时，会通告过滤模式发生变化，共两种：一种是CHANGE_TO_INCLUDE_MODE，表示过滤模式由EXCLUDE转换到INCLUDE，接收源地址列表包含的新组播源发往该组播组的数据。如果指定源地址列表为空，主机将离开组播组；另一种是CHANGE_TO_EXCLUDE_MODE，表示过滤模式由INCLUDE转换到EXCLUDE，拒绝源地址列表包含的新组播源发往该组的组播数据。
- 源列表改变报告。当指定源发生改变时，会通告源列表发生变化，共两种：一种是ALLOW_NEW_SOURCES，表示在现有的基础上，需要接收源地址列表包含的组播源发往该组播组的组播数据。如果当前对应关系为INCLUDE，则向现有源列表中添加这些组播源；如果当前对应关系为EXCLUDE，则从现有阻塞源列表中删除这些组播源；另一种是BLOCK_OLD_SOURCES，表示在现有的基础上，不再接收源地址列表包含的组播源发往该组播组的组播数据。如果当前对应关系为INCLUDE，则从现有源列表中删除这些组播源；如果当前对应关系为EXCLUDE，则向现有源列表中添加这些组播源。
- Aux Data Len：辅助数据长度。在IGMPv3的报告报文中，不存在辅助数据字段，该字段设为0。
- Number of Sources：本记录中包含的源地址数量。
- Multicast Address：组播组地址。
- Sources Address：组播源地址。
- Auxiliary Data：辅助数据。预留给IGMP后续扩展或后续版本。在IGMPv3的报告报文中，不存在辅助数据。
4. 抓包实例
对应的包格式:
部分参考:
https://cshihong.github.io/2018/02/12/IGMP%E5%9F%BA%E7%A1%80/
https://www.cnblogs.com/xiaolincoding/p/12830287.html
标签：组播,IP,报文,TCP,查询,主机,路由器,IGMP 来源： https://blog.csdn.net/www_dong/article/details/113814503