Cisco IGMP

Internet Group Management Protocol används mellan end systems och routrar för att ta reda på om segmentet ska ha multicast-trafik och isåfall vilken. En router håller inte reda på vilka hostar som är med i vilka grupper utan endast om gruppen är aktiv eller ej. Hostar använder det för att joina och lämna multicastgrupper. Switchar kan lyssna på det för att ta reda på vilka switchportar som ska ha vilken trafik. IGMP slås på när man konfar multicast routing och PIM på routrar.

Se även Cisco Multicast.

Versioner

IGMP härstammar från Host Membership Protocol och finns i flera versioner, IGMPv1 (RFC 1112) är dock förlegat men det finns bakåtkompatibilitet. När en IGMPv2-router får in en IGMPv1 Query slutar den skicka v2-queries och en Version 1 Router Present Timeout startas som resettas varje gång det kommer in en v1-query. Efter 400 sekunder går den ut och routern återgår till IGMPv2. Routrar avgör om det är en IGMPv1-Query som kommer in genom att kolla om Maximum Response Time är satt.

• IGMPv2 (RFC 2236) är bakåtkompatibel med IGMPv1 och är defaultversion på Cisco IOS. Version 2 har en förbättrad Leave-mekanism och nu finns det även möjlighet att fråga efter specifika grupper istället för alla.

• IGMPv3 (RFC 3376) är en nyare revision av IGMP som har en egen multicastadress, 224.0.0.22. Den stora nyheten är att end systems kan berätta för routrar vilken source de vill ha multicasttrafik från, Source-Specifik Multicast. Det är bakåtkompatilbelt med IGMPv1 och v2.

show ip igmp interface

Packets

IGMP-paket skickas med IP och har TTL satt till 1.

• Host Membership Query: är en generell Query som skickas default var 60:e sekund till 224.0.0.1 på LAN interface för att kolla om någon är intresserad av multicast. Default har hostar 10 sekunder på sig att besvara detta.

• Host Membership Report: skickas antingen som svar på en Query och innehåller då alla grupper som hosten är med i eller när en host vill joina en ny grupp.

• Leave group message: skickas till 224.0.0.2 och används av hostar för att meddela routrar att de lämnar en grupp.

• Group-Specific Query: när en router får in ett Leave message skickar den ut en gruppspecifik Query (destinationsadress är den multicastgruppen) för att se om det fortfarande finns någon på segmentet som är intresserad. Detta innehåller Last Member Query Interval som default säger att members har 1 sekund på sig att svara, det skickas två av dessa när ett Leave kommer in. Om det var den sista hosten som skickade Leave message reducerar detta tiden det tar innan onödig multicasttrafik slutar skickas från flera minuter till ca 3 sekunder.

IGMP Querier Election
Finns det flera multicast-routrar på ett segment kommer endast en vara aktiv och skicka General Queries. När en router får in en General Query jämförs source-adressen mot det egna interfacets adress och den med lägst vinner och blir vald IGMP Querier. En nonquerier är inte aktiv själv men lyssnar efter Queries och när det slutar komma in kan den ta över. Tiden det tar innan en vald Querier anses död är 2 gånger Query Interval plus en halv Query Response Interval, default är detta 255 sekunder.

show ip igmp interface | i querying

Med IGMPv1 finns det inget inbyggt sätt för hostarna att avgöra vem som ska stå för Queries. Därför väljer routrarna en som blir DR och den kommer att skicka IGMP Queries, routern med högst IP vinner.

show ip igmp interface | i DR 

Timers

Man kan konfigurera hur ofta queries ska skickas ut. Varje membership query message innehåller ett timer-värde (8 bit field) som anger hur lång tid hostarna har på sig att besvara meddelandet, det räcker att en host svarar på det så kommer inte multicast-strömmen att upphöra.

interface gi2
 ip igmp query-max-response-time 10
 ip igmp query-interval 60

Querier

 ip igmp querier-timeout 120

Verify

show ip igmp interface | i IGMP

Last Member

interface gi2
 ip igmp last-member-query-count 2
 ip igmp last-member-query-interval 1000

Man kan även ange att strömmen ska upphöra direkt om det kommer in ett Leave group message.

 ip igmp immediate-leave group-list IMMEDIATE_LEAVE

Filtering

IGMP filtering tillåter att man konfigurerar filter för IGMP-trafik på SVI, per-port eller per-VLAN per-port. Det är ett komplement till IGMP Snooping, som är ett prereq för filtering. Med IGMPv1-2 discardas hela paketen ifall filtret träffas medans i IGMPv3 kan man filtrera och skriva om fält i paketen. Man kan styra minimum IGMP-version och på en trunk kan man filtrera per VLAN.

ACL Group and channel access control & limit (per interface)

access-list 12 permit 224.10.10.0 0.0.0.255
interface Gi0/0
 ip igmp access-group 12
 ip igmp limit 10

Profile, only allow the specific multicast range

ip igmp profile 1
 permit
 range 224.0.O.O 224.255.255.255
int Gi0/0
 ip igmp filter 1

IGMP minimum version (global)

ip igmp snooping minimum-version 2

Verify

show ip igmp snooping filter
show ip igmp profile

IGMP Snooping

Switchar kan använda IGMP snooping för att avlyssna IGMP-meddelanden och ta reda på vilka switchportar som ska ha vilka mac-adresser, dvs är med i vilken multicastgrupp. Om inte IGMP snooping är på floodas multicast-frames av switchar precis som broadcast och unknown unicast eftersom en multicast-MAC-adress aldrig finns i CAM då de aldrig används som source utan endast destination. På de flesta L3-switchar är IGMP Snooping påslaget default. Switchar behöver veta om det finns flera multicast-routrar på segmentet och på vilka portar de sitter därför lyssnas det efter ett flertal paket-typer: IGMP General Query (01:00:5e:00:00:01), OSPF (01:00:5e:00:00:05/6), PIMv1 och HSRP (01:00:5e:00:00:02), PIMv2 Hellos (01:00:5e:00:00:0d) och DVMRP probes (01:00:5e:00:00:04). IGMP snooping kontrollerar endast distribution av multicast-trafik till hostar medans routrar får frames för alla grupper.

När det kommer in en IGMP Report på en port tas Group Destination Address och läggs som forwarding på porten samt router-porten i CAM-tabellen, på så sätt har man fungerande multicast-forwarding. Kommer det in en annan IGMP Report med samma GDA läggs även den porten med som forwarding. Kommer det ett Leave-meddelande tas porten bort från forwarding och det kollas om det var den sista nonrouter-porten som var forwarding. Om det var den sista porten skickas Leave vidare till routern annars discardas det eftersom det är ointressant att skicka vidare. Eftersom switchar interceptar IGMP Reports får inte hostar varandras Reports utan alla måste skicka det, detta påverkar Report Suppression.

Global

ip igmp snooping
no ip igmp snooping vlan 10

Immediately remove a VLAN from multicast forwarding when an IGMP leave is received.

ip igmp snooping vlan 11 immediate-leave

Verify

show ip igmp snooping
show ip igmp snooping groups
show ip igmp snooping mrouter

L2 only environment
Om en switch inte har någon mrouter port, t.ex. om det är en L2 only environment, kommer inte multicast-trafik att forwarderas vilket kan leda till blackholing. En mrouter port kan vara statically assigned eller dynamically learned. När det finns en mrouter port kommer IGMP reports att skickas på den. Man kan även ändra detta beteende så att en switch agerar proxy och själv skickar ut membership queries för att komma runt detta problem så att det forwarderas multicast-trafik.

ip igmp snooping querier
show ip igmp snooping mrouter 

CGMP

Cisco Group Management Protocol är ett protokoll som används av L3-enheter för att berätta för Cisco-switchar vilka hostar som ska ha multicast-trafik (OBS CGMP är gammalt och har spelat ut sin roll, IGMP Snooping är att föredra). Routrar lär sig vilka mac-adresser som är med i vilka multicast-grupper genom IGMP så de kan skicka ut CGMP-meddelanden som switchar lyssnar på. Då kan de ställa sina CAM-tabeller utifrån den informationen och inga hostar som inte ska ha multicast-trafik får det. CGMP skickas till 01:00:0c:dd:dd:dd så alla switchar får meddelandena. När en router kopplas till en switch skickar den ett CGMP-Join med Group Destination Address satt till 0 och Unicast Source Address satt till sig själv, då vet switchen var det finns en multicast-router. Detta skickas ut var 60:e sekund sålänge routern vill annars skickas ett CGMP-Leave med samma GDA och USA. Det som är skillnad mot vanlig IGMP är att även L2-informationen kollas på när en router får in ett IGMP Join och CGMP är konfigurerat. Denna mac-adress och multicast-grupp kan nu annonseras ut med CGMP-Join. När en switch får in ett CGMP-Join kollar den sin CAM-tabell efter USA och kan då lägga in multicast-mac-adressen (GDA) på samma interface, då blir den porten forwarding även för multicasttrafiken som den hosten har skickat IGMP Join för. Vill en host inte vara med i en viss grupp längre skickar den IGMP Leave och routern använder även här L2-informationen och det skickas ut ett CGMP Leave och switcharna kan ta bort GDA från porten där hosten sitter. Alla enheter som ska använda CGMP måste konfigureras för det, detta funkar ej om RGMP används.

L3-enhet

interface gi2
 ip cgmp

Clear, skicka ut ett CGMP Leave med USA = 0 och GDA = 0 då kommer alla switchar att rensa alla CAM-entries som de satt tack vare CGMP.

clear ip cgmp

RGMP
Router-Port Group Management Protocol (RFC 3488) är ett annat Cisco-protokoll som routrar kan använda för att kommunicera till switchar vilken multicast-trafik de vill ha. Genom att begränsa oönskad multicast-trafiken som routrar får in minskar man overhead. Alla RGMP-paket går till 01-00-5e-00-00-19, 224.0.0.25. Konfigurerar man RGMP disableas CGMP och vice versa.

• Hello: skickas var 30: sekund. När en switch får in ett RGMP Hello på en port slutar all multicast-forwardering på den porten.
• Join: för att en router ska få multicast-trafik av en switch måste den skicka RGMP Join för de grupper den vill ha.
• Leave: när en router inte längre vill ha trafik för en viss grupp skickar den ett RGMP Leave.
• Bye: när man slår av RGMP skickas ett RGMP Bye och switchen återgår till att forwardera all multicast-trafik.

interface gi2
 ip rgmp

IGMP Proxy

IGMP proxy låter hostar i unidirectional link routing (UDLR) miljöer som inte har någon direktkoppling till någon downstream router att joina multicast-grupper.

interface gi2
 ip igmp unidirectional-link 
interface gi3
 ip igmp mroute-proxy lo2
interface lo2
 ip igmp helper-address udl gi2 
 ip igmp proxy-service 

Verify

show ip igmp udlr

MVR

Multicast VLAN Registration finns till för att effektivisera trafiken på switchens upplänkar om det finns många multicast-mottagare för samma grupper i olika VLAN. MVR använder ett dedikerat VLAN genom alla switchar som används för att leverera multicast feeden till alla receivers. Man måste ange detta, dvs i vilket VLAN källan för trafiken befinner sig. MVR går ej att köra samtidigt som multicast routing är påslaget.

no ip multicast-routing
mvr
mvr vlan 200
mvr group 239.1.1.10
mvr mode dynamic  #skapa mroute states dynamiskt

interface gi1
 description Uplink
 mvr type source

interface gi2
 mvr type receiver

Verify

show mvr
show mvr interface
show mvr members

MLD

Med IPv6 är multicast en central del eftersom broadcast inte finns och nu heter det Multicast Listener Discovery istället för IGMP. Det är inte ett eget protokoll utan en del av ICMPv6. MLD slåss på default när man slår på ipv6 multicast-routing på en router. Alla paket använder link-local adresser med TTL 1 och har Router Alert option satt. MLDv1 motsvarar IGMPv2 och MLDv2 motsvarar IGMPv3 för Source-Specific Multicast, RFC 4604.

• Query: samma som IGMP. 0 är för generella queries annars specifik gruppadress. Skickas till FF02::1.
• Report: samma som IGMP och innehåller en specifik gruppadress.
• Done: motsvarar Leave message och innehåller en specifik gruppadress. Skickas till FF02::2.

Gå med i grupp manuellt

ipv6 mld join-group FF08::10

Gå med i SSM-grupp

ipv6 mld join-group FF36::8 2001::25

Verify

show ipv6 mld interface
show ipv6 mld snooping querier

Defaults per interface

ipv6 mld query-max-response-time 10
ipv6 mld query-timeout 255
ipv6 mld query-interval 125

Membership limit on interface

ipv6 mld limit 100

NX-OS

Här följer Nexus-specifik information. En skillnad mot IOS är att det saknas stöd för IGMP version 1 och Version 3 Lite. IGMP Snooping är på default och gör IP lookups default. En annan skillnad är att IGMP snooping querier inte konfas på L3 interface utan under VLAN:et. Se även PIM för NX-OS.

interface Ethernet1/1
 ip address 192.168.10.1/24
 ip pim sparse-mode
 ip igmp version 3

vlan configuration 10
 ip igmp snooping querier 192.168.1.1

Verify

show ip igmp snooping
show ip igmp snooping querier
show ip igmp route