PIM-SM——源注册过程

问题背景

在PIM-SM网络中，RP是非常关键的角色。以RP为参考点，可以将组播网络划分为两部分，一部分是从RP到接收者，另一部分则是从源到RP。组播源将组播流量发往RP，而RP则将组播流量沿着RPT向下游转发，组播流量最终到达每一个接收者所在的网段。

组播源将组播流量发往RP，那么组播源到RP之间存在什么工作机制?组播源是如何将组播流量发送到RP的呢?

PIM-SM源注册过程

示例

（1）第一跳路由器处理流程：

• 当组播源Source开始向组239.1.1.87发送组播报文后，这些组播报文首先被第一跳路由器R1收到，R1现在需要要将组播报文发向RP。
• R1会开始一个注册(Register )过程以便将组播报文送达RP。（前提条件是R1必须事先知道组播组239.1.1.87与RP （3.3.3.3 )的映射关系），它通过查询自己的单播路由表寻找到达RP的路径。
• 为了确保组播报文能够准确到达RP，R1会将其收到的组播报文进行封装，它将组播报文封装在PIM注册报文中。注册报文是单播报文，缺省时其源IP地址为R1的接口IP地址10.1.1.254（从组播源接收组播流量的接口地址），目的IP地址是RP的IP地址3.3.3.3。
• 如下图所示，展示了R1发送的某个注册报文：
  

引入问题

为什么第一跳路由器（R1）不直接将组播报文转发到RP，而是采用注册的方式，将组播报文封装之后再通过单播的形式发送给RP?

问题原因

1. 如果R1是要将组播报文转发到RP，它确实可以采用扩散的方式，将组播报文直接推送出去，但是这样做显然是不合适的，因为这些报文的目的地非常明确，就是RP。
2. 如果将组播报文沿着R1与RP之间的一条最优路径(在R1与RP之间事先建立一条组播分发树SPT的分支)来传递，这也是无法做到的，因为在Source发送组播流量之前，RP并不知道组播源的所在，因此不可能事先建立一段组播分发树的分支。

（2）封装着组播报文的注册报文被R1发送给R2，再被R2转发到R3(实际上对于R2而言，这只是一个发往R3的普通单播报文)，现在报文达到了RP。

（3）RP处理流程：

• RP将收到注册报文解封装，可以得到里面的组播报文，它将这个组播报文沿着RPT转发下去(假设当前RPT已经建立完成，PC1是组播组239.1.1.87的成员)。

引入问题

• 通过上文的介绍，大家知道第一跳路由器R1将Source发送的组播报文封装在单播报文中发往RP实际上是一个无奈的办法。
• 并且，Source发送的组播报文会源源不断地被R1收到，如果R1对每一个收到的组播报文都封装成注册报文发往RP，这显然是非常低效的（第一跳路由需要封装报文，RP需要解封装报文），
• 而且也加重了R1及RP (RP需要对每一个注册报文进行解封装)的负担。

解决方法

实际上，当RP收到第一个注册报文并成功解封装后，它就已经知道了组播源Source的IP地址。因此按照我们之前的分析，此时RP完全具备了在自己与组播源之间建立组播分发树（SPT）的条件。

（4）RP处理流程：

• RP在自己的单播路由表中查询到达Source的路径及出接口，然后朝着Source的方向发送(10.1.1.1，239.1.1.87) PIM加入报文，试图在自己与源之间构建一个SPT分支。这个加入报文被RP发往自己的上游邻居R2，如图下图所示。
  

（5）中间路由器处理流程：

• R2收到这个(10.1.1.1， 239.1.1.87)PIM加入报文后，会创建(10.1.1.1，239.1.1.87 )表项，并将接收该报文的接口添加到下游接口列表中，
• 然后继续向自己的上游邻居R1发送(10.1.1.1, 239.1.1.87)加入报文。

（6）第一跳路由器处理流程：

• R1收到R2发送的(10.1.1.1，239.1.1.87 )加入报文后，将接收该报文的接口添加到(10.1.1.1，239.1.1.87)表项的下游接口列表中。如此一来，R1到RP之间的SPT就构建完成了。

（7）到现在为止，当R1再收到Source发往239.1.1.87的组播报文时，

• 由于(10.1.1.1，239.1.1.87)表项的下游接口列表为非空，因此R1将组播报文从下游接口转发出去。
• 另一方面，R1依然将组播报文封装在注册报文中，通过单播的方式发往RP。

（8）中间路由器处理流程：

• R2收到R1发送的组播报文后，发现组播报文是在(10.1.1.1，239.1.1.87 )表项的上游接口到达，因此该报文通过了RPF检查，R2将其从自己的下游接口转发给R3。
• 并且单播的注册报文也会被R2转发给R3。

（9）RP处理流程：

• 对于R3而言，一方面会在SPT上收到(10.1.1.1，239.1.1.87)组播报文，
• 另一方面对注册报文解封装后，又会得到同一组播报文的另一份拷贝，这是两份相同的组播报文，
• 收到两份相同的组播报文，显然是没有意义的。而且，由于SPT已经构建完成，RP已经能够直接从SPT接收组播流量，因此R1没有必要再将组播报文封装在注册报文中发往RP。
• RP通过向R1发送一个PIM注册停止报文，以便让R1停止向其发送注册报文。

（10）R1收到注册停止报文后，将不再将组播报文封装在注册报文中发往RP。于是，组播报文只是顺着SPT从R1转发到RP。