【正文】 浙江大學碩士學位論文 AbstractPIMSNOOPING協(xié)議的分析與測試摘要組播技術早已自成為一個系統(tǒng)，組播協(xié)議分為組播路由協(xié)議和組播組管理協(xié)議，其中組播路由協(xié)議包含基本的PIM協(xié)議、類似IGMP和MLD的組播成員管理協(xié)議，還有跨域的MSDP和MBGP協(xié)議，在局域網內部的二層組播協(xié)議IGMPSNOOPING等等。近年來新出了一種組播協(xié)議——PIM SNOOPING，它是對IGMPSNOOPING的補充和改進，更加利于減少帶寬占用率，增強網絡的健壯性。本論文詳細探討了PIMSNOOPING的協(xié)議分析和測試。文章首先介紹了組播在局域網領域的應用，而后引申出PIMSNOOPING，其中包括它的工作原理和配置指導。而后探討了軟件測試的流程并引申出協(xié)議測試的特點，最后重點詮釋了作者在PIMSNOOPING協(xié)議的測試過程中所做的工作。在測試過程中，主要有對配置，功能，性能等方面進行測試，使用公司系統(tǒng)內的和自己通過對協(xié)議的學習設計的測試用例，在測試的同時，加深了對協(xié)議的理解，也保證了協(xié)議在實際設備上的實用性。關鍵詞：組播協(xié)議，PIMSNOOPING，協(xié)議測試i浙江大學碩士學位論文 AbstractAbstractMulticast technology has long since bee a system, multicast protocols and multicast routing protocols into the multicast group management protocol, multicast routing protocols that include basic PIM protocol, similar to the IGMP and MLD multicast members of the management agreement, as well as inter domain MSDP and MBGP protocol, in the internal LAN Layer 2 multicast protocol IGMPSNOOPING and so on. In recent years, out of a new multicast protocol PIM SNOOPING, it is the IGMPSNOOPING supplement and improved, more beneficial to reduce bandwidth utilization, enhance network robustness. This paper discusses the PIMSNOOPING detailed protocol analysis and testing. The article first describes the application of multicast in the LAN area, and then e out of PIMSNOOPING, including its working principle and configuration instructions. Then explore the software testing process and derive the characteristics of the test protocol, the final interpretation of the authors focus on PIMSNOOPING protocol testing process work. During the test, mainly on the configuration, features, performance and other aspects of testing, the use of the pany within the system and their own learning through the design of the protocol test cases, test at the same time, deepen the understanding of the agreement, but also to ensure agreement on the usefulness of the actual device. Key Words：Multicast protocol, PIM SNOOPING, Protocol test ii浙江大學碩士學位論文 目錄目錄摘要 iAbstract ii圖目錄 III表目錄 IV第1章 緒論 1 課題背景 1 組播體系結構 2 組播地址 2 組播IP地址 2 組播地址劃分 2 組播地址映射 3 組管理協(xié)議——IGMP（Internet Group Management Protocol） 4 二層交換環(huán)境中組管理的實現——IGMP SNOOPING 4 現狀 7 本章小結 8第2章 相關技術綜述 10 PIMSNOOPING的提出 10 軟件測試工作規(guī)范流程 10 軟件測試的原則 13 對網絡協(xié)議測試特性的個人理解 15 本章小結 16第3章 PIMSNOOPING的測試 17 PIMSNOOPING的測試 17 PIMSNOOPING驗收測試的具體過程 18 協(xié)調及熟悉測試設備和工具 18 如何搭建測試環(huán)境 20 如何配置環(huán)境 20 配置測試 22 對設計方案的功能實現測試 31 流量分析測試 46 本章小結 50第4章 基于思科設備的測試實現 51 思科設備測試實例 51 本章小結 55第5章 論文總結 56參考文獻 57作者簡歷 59致謝 60II 浙江大學碩士學位論文 第3章 緒論圖目錄 組播地址劃分 3 組播地址映射 3 IGMPSNOOPING工作原理圖 5 未使能pimsnooping時 7 使能pimsnooping時 8 每個階段的問題發(fā)現率 14 IXIA機圖 19 PIM SNOOPING 測試拓撲圖 21 PIM SNOOPING 配置測試拓撲圖 30 Hello報文格式 34 Holdtime報文格式 35 LAN Prune Delay報文格式 35 J/P報文格式 36 Unicast 格式圖 36 Source 格式圖 37 Group 格式圖 37 PIM SNOOPING 分片報文測試拓撲圖 42 組播躍遷狀態(tài)圖 44 PIM SNOOPING 測試拓撲修改圖 45 PIM SNOOPING 測試正常流量圖 46 PIM SNOOPING 測試流量丟失圖 47 PIM SNOOPING 測試流量冗余圖 48 PIM SNOOPING 測試流量小波動圖 49表目錄 D類IP地址格式 2 測試用例模板表 20 配置測試用例表 24 PIMSNOOPING配置表 25 功能測試用例表 33 下游狀態(tài)及躍遷表 38 二層轉發(fā)表項狀態(tài)機 39 分片報文處理測試 41 PIMv1報文處理測試 43IV 浙江大學碩士學位論文 第1章 緒論第1章 緒論 課題背景歷經20多年的研究和發(fā)展，從1988年Deering提出了將組播的功能機制增加到數據網IP層的組播實現體系結構開始，IP組播已經形成了較為完整的組播協(xié)議體系，包括組播主機和網絡的交互協(xié)議、組播路由協(xié)議、組播的地址管理協(xié)議等。IETF RFC1112作為IP組播的標準業(yè)務模型的定義，對IP組播的業(yè)務提供的方式和形式進行了描述和定義。計算機技術與通信技術的結合促進了局域網的飛速發(fā)展。從20世紀60年代末ALOHA的出現到90年代中期千兆交換式以太網的登臺亮相，短短30年間，局域網經過了從單工到雙工，從共享到交換，從低速到高速，從簡單到復雜，從昂貴到普及的飛躍。短短幾年來，第2層局域網交換設備從一種昂貴的尖端設備變成一種成熟的耗費比較好的設備，交換機的使用已經十分廣泛，但是同時帶來一些在交換拓撲網絡中使用組播的新問題。傳統(tǒng)的IP通信是在一個源IP主機和一個目標IP主機之間（單播）或者一個源IP主機和網絡中所有的IP主機之間（廣播）進行的。如果我們要將信息發(fā)送給網絡中的多個而非所有IP主機，要么采用廣播方式，要么由源IP主機分別向網絡中的多個目標IP主機單播發(fā)送IP包。廣播方式不僅會將信息發(fā)送給不需要的IP主機而浪費帶寬，也可能由于路由回環(huán)引起一場嚴重的廣播風暴；單播方式由于IP包的重復發(fā)送而白白浪費掉大量帶寬，也增加了服務器的負載?？梢哉f傳統(tǒng)的IP通信技術不能有效地解決單點發(fā)送多點接收的問題。組播是指信源將信息發(fā)向所有網絡節(jié)點的某個確定子集的點到多點的通信形式。IP組播是指在IP網絡中數據包以盡力傳送的形式發(fā)送到所有網絡節(jié)點的某個確定子集，這個子集稱為組播組。IP組播的基本思想是源IP主機只發(fā)送一份數據，一個或多個接收者可接收相同數據的拷貝。即允許源IP主機向網上所有IP主機的一部分（子集）發(fā)送IP分組，只有該子集內的主機（目標主機）可以接收該分組，而網絡中其它IP主機不能收到該分組。這種邏輯上的子集（目標主機）就是組播組，用D類IP地址（～）來標識。IP組播技術有效地解決了單點發(fā)送多點接收、多點發(fā)送多點接收的問題，實現了IP網絡中點到多點的高效數據傳送,能夠有效地節(jié)約網絡帶寬、降低網絡負載。IP組播技術在實時數據傳送、網絡電視、多媒體會議、數據拷貝、游戲和仿真等諸多方面都有廣泛的應用。 組播體系結構組播協(xié)議按照作用范圍分（在此為了敘述簡潔，只對IPV4的組播協(xié)議進行劃分，IPV6協(xié)議可類同），分為主機路由器之間的組成員關系協(xié)議和路由器路由器之間的組播路由協(xié)議。組成員關系協(xié)議包括IGMP(互連網組管理協(xié)議)。組播路由協(xié)議分為域內組播路由協(xié)議及域間組播路由協(xié)議。域內組播路由協(xié)議包括PIMSM、PIMDM、DVMRP等協(xié)議，域間組播路由協(xié)議包括MBGP、MSDP等協(xié)議。同時為了有效抑制組播數據在鏈路層的擴散，引入了IGMP Snooping、HGMP等二層組播協(xié)議，而今還有現在已開發(fā)并投入實現的PIM Snooping。IGMP建立并且維護路由器直聯網段的組成員關系信息。域內組播路由協(xié)議根據IGMP維護的這些組播組成員關系信息，運用一定的組播路由算法構造組播分發(fā)樹進行組播數據包轉發(fā)。域間組播路由協(xié)議在各自治域間發(fā)布具有組播能力的路由信息以及組播源信息，以使組播數據在域間進行轉發(fā)。 組播地址 組播IP地址在各種公共資料中均可以知曉，IP組播地址用于標識一個IP組播組。IANA把D類地址空間的一部分分配給IP組播。(二進制表示),因此IP組播地址前四位均是1110。 D類IP地址格式八位組（1）八位組（2）八位組（3）八位組（4）1110XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 組播地址劃分。，為路由協(xié)議以及其他低級拓撲查找及維護協(xié)議使用。該范圍地址屬于局部范疇，不論生存時間字段（TTL）值是多少，都不會被IP路由器轉發(fā)。其余組播地址作為用戶組播地址。當IP層收到組播數據報文時，根據組播轉發(fā)表進行轉發(fā)。 組播地址劃分 組播地址映射，以太網和FDDI的MAC地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用于將三層IP組播地址映射為二層地址，即IP組播地址中的低23位放入IEEE MAC地址的低23位。IP組播地址有28位地址空間，但只有23位被映射到IEEE MAC地址，這樣會有32個IP組播地址映射到同一MAC地址上。 組播地址映射 組管理協(xié)議——IGMP（Internet Group Management Protocol）IGMP協(xié)議運行于主機與和主機直接相連的組播路由器之間，主機通過此協(xié)議告訴本地路由器希望加入并接受某個特定組播組的信息，同時路由器通過此協(xié)議周期性地查詢局域網內某個已知組的成員是否處于活動狀態(tài)（即該網段是否仍有屬于某個組播組的成員），實現所連網絡組成員關系的收集與維護。IGMP有三個版本，IGMPv1由RFC1112定義，目前通用的是IGMPv2，由RFC2236定義。IGMPv3目前仍然是一個草案。IGMPv1中定義了基本的組成員查詢和報告過程，IGMPv2在此基礎上添加了組成員快速離開的機制，IGMPv3中增加的主要功能是成員可以指定接收或指定不接收某些組播源的報文。這里著重介紹IGMPv2協(xié)議的功能。IGMPv2通過查詢器選舉機制為所連網段選舉唯一的查詢器。查詢器周期性的發(fā)送普遍組查詢消息進行成員關系查詢；主機發(fā)送報告消息來應答查詢。當要加入組播組時，主機不必等待查詢消息，主動發(fā)送報告消息。當要離開組播組時，主機發(fā)送離開組消息；收到離開組消息后，查詢器發(fā)送特定組查詢消息來確定是否所有組成員都已離開。另外，對于作為組成員的路由器而言，該路由器的行為和普通的主機一樣，它響應其它路由器的查詢。通常本協(xié)議中，“接口”指在一個所連網絡上的主接口，若一個路由器連在同一個網絡上的接口有多個，則只需要在其中一個接口上運行此協(xié)議即可。另一方面，對主機而言，則需要在有組成員的所有的接口上都