IP组播-PIM协议

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PIM协议

• PIM（Protocol Independent Multicast）协议无关组播，PIM直接利用单播路由表的路由的路由信息进行组播报文RPF检查，创建组播路由表项，转发组播报文

PIM—DM

PIM-DM基本概述

• DM密集模式
• 采用“推（Push）模式”转发组播报文
• PIM-DM的关键任务：
  • 建立SPT（Shortest Path Tree）
• 组播地址：224.0.0.13

• 推（Push）模式：无论是否有主机需要该组播报文，都将转发

PIM-DM邻居发现

• 使用Hello机制发现邻居
• 选举DR
  • 优先级高的成为DR
  • IP地址大的成为DR

PIM-DM构建SPT

• 扩散
• RPF检查
• 剪枝

1. 组播源向组播组发送数据报文，组播组内的所有设备都会继续向下转发数据报文（扩散）
2. 当有路径不需要该组播的数据，最后一跳路由器会向上发送Prune
3. 上游设备收到后，将不会再向这条下游设备转发该组的数据（剪枝）
4. RPF检查：当设备从多个接口收到同一份组播数据以后，会根据RIB（本地路由表）检查到达这份数据的源怎么走，从而选择相应接口的数据报文

剪枝计时器210s，剪枝已知计时器3s

状态刷新（SR）

• 周期性的刷新剪枝端口状态（60s）

嫁接（Graft机制）

• 新的组成员加入组播组后，快速得到组播报文

断言（Assert机制）

• 避免重复组报文

1. 当多台设备同时向一个设备发送相同的组播报文时，多台设备都会发送断言报文
2. 通过比较RIB中学习的路由条目，选择单播路由协议优先级高的
3. 各设备到组播源的开销，开销小的优先
4. 下游接口IP地址最大的优先

没有被选为转发数据的设备，180s会重新转发一次数据

PIM-DM配置

• 运行了IGMP后，直接在接口下使用pim dm配置

[R1]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]pim dm

• dis pim neighbor查看pim邻居建立
• dis multicast routing-table查看组播路由表

• PIM-DM适用于组播成员分布较为密集的园区网络
• PIM-DM在组播成员分布较为稀疏的网络中，组播流量的周期性扩散会给网络带来较大负担

【PIM-DM实验】

PIM—SM

PIM-SM基本概述

• SM稀疏模式
• 使用“拉（Pull）模式”转发组播报文
• PIM-SM的关键任务：
  • 建立RPT（Rendezvous Point Tree，汇聚点树，也叫共享树）
  • 建立SPT（Shortest Path Tree，最短路径树）
• 适用于组播成员分布较为稀疏的网络环境

汇聚点RP（Rendezvous Point）

• 充当RPT树的根节点
• 共享树中的所有组播流量都经过RP转发给接收者
• 所有PIM路由器都要知道RP的位置

RPT建立

• 主机加入某个组播时，发送IGMP成员关系报告
• 最后一跳路由器向RP发送（*，G）Join
• （，G）Join报文到达RP的过程中，沿途各路由器都会生成响应的（，G）组播转发条目

RPT实现了组播数据按需转发的目的，减少了数据泛洪对网络带宽的占用

接收者侧DR和组播源侧DR

• 运行PIM-SM的网络，都会进行DR的选举
• 组播接收者侧DR：与组播组成员相连的DR，负责向RP发送（*，G）的Join加入消息
• 组播源侧DR：与组播源相连的DR，负责向RP发送单播的Register报文

PIM-SM中DR的选举原则与PIM-DM相同

SPT建立

• 组播源向组播组发送第一个组播报文
• 源端DR将该组播报文封装成Register报文，并以单播方式发送给响应的RP
• RP接收到Register报文后，从Register报文中提取出组播报文，将该组播报文沿RPT分支发送给接收者
• SPT树建立后，组播源发出的组播报文沿着SPT转发至RP
• RP沿SPT收到该组播报文后，向源端DR单播发送Register-Stop报文，停止注册

模式	类型	使用场景
PIM-DM	(S，G)	第一跳路由器到最后一跳路由器的SPT
PIM-SM	(*，G)	RP到最后一跳路由器的RPT
	(S，G)	源端DR到RP的SPT
	(S，G)	Switchover之后，从第一跳路由器到最后一跳路由器的SPT

PIM-SM转发树

• 组播源发出的组播报文沿着SPT到达RP，从RP沿RPT到达接收者
• 从组播源到接收者的路径不一定最优，且RP的工作负担大

Switchover机制

• 切树
• 用户端DR周期性检测组播报文的转发速率，当速率超过阈值（默认为0），则会触发SPT切换
  • 用户端DR逐跳向源DR发送（S，G）Join报文，并创建（S，G）表项，建立源端DR到用户端DR的SPT
  • SPT建立后，用户端DR沿RPT逐跳向RP发送剪枝报文，收到剪枝报文的路由器将（*，G）复制成相应的（S，G），并将相应的下游接口置为剪枝状态。剪枝结束后，RP不再沿RPT转发组播报文到组成员
  • 如果SPT不经过RP，RP会继续向源端DR逐跳发送剪枝报文，删除（S，G）表项中相应的下游接口。剪枝结束后，源端DR不再向RP转发组播报文

【组播综合实验】

以上内容均属原创，如有不详或错误，敬请指出。

本文作者： 坏坏

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