NP笔记——16 PIM-SM

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PIM-DM的局限性:

         PIM-DM适用于组播成员分布较为密集的园区网络。

在组播成员分布相对较为稀疏的大规模网络中(Internet),组播流量的周期性扩散剪枝将给网络带来极大的负担。

 对于PIM-DM的局限性,PIM-SM可以提供相对更加有效的解决方案。

 

PIM-SM概述:

         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,汇聚点树也成共享树)

                   建立SPT(shortest Path Tree,最短路径树)

         使用与组播成员分布较为稀疏的网络环境

 

相对于PIM-DM的“推(Push)模式”,PIM-SM使用“拉(Pull)模式”转发组播报文。PIM-SM假设网络中的组成员分布非常稀疏,几乎所有网段均不存在组成员,直 到某网段出现组成员时,才构建组播路由,向该网段转发组播数据。一般应用于组 播组成员规模相对较大、相对稀疏的网络。

基于这一种稀疏的网络模型,它的实现方法是:

在网络中维护一台重要的PIM路由器:汇聚点RP(Rendezvous Point),可以 为随时出现的组成员或组播源服务。网络中所有PIM路由器都知道RP的位置。

当网络中出现组成员(用户主机通过IGMP加入某组播组G)时,最后一跳路 由器向RP发送Join报文,逐跳创建(*,G)表项,生成一棵以RP为根的RPT。

当网络中出现活跃的组播源(信源向某组播组G发送第一个组播数据)时,第 一跳路由器将组播数据封装在Register报文中单播发往RP,在RP上创建(S,G) 表项,注册源信息。

PIM-SM的关键机制包括邻居建立、DR竞选、RP发现、RPT构建、组播源注册、SPT 切换、Assert;同时也可通过配置BSR(Bootstrap Router)管理域来实现单个PIM- SM域的精细化管理。PIM-SM中PIM邻居建立过程以及Assert机制与PIM-DM相同

        

 

 

转发树:

PIM-SM验证:

         display pim neighbor

         display pim rp-info

 

邻居发现hello报文:

DR选举:

靠近源端和靠近主机端有多台路由器的时候,要进行DR的选举

运行PIM-SM的网络,都会进行DR(Designated Router)的选举。其中有两种DR分别称为接收者侧DR和组播源侧DR。

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消息。

PIM-SM中DR的选举原则与PIM-DM相同。

 

最后一跳的DR向DR构建SPT树,首跳DR要向RP去注册的

 

RP(rendezvous point)发现

         RP的作用:

RP是PIM-SM域中的核心路由器,担当RPT树根节点。

共享树里所有组播流量都要经过RP转发给接收者。

用户通过配置命令限制RP所提供服务的组播组范围。

RP可以静态指定也可动态选举:

静态指定是指由管理员在每台PIM-SM路由器上进行配置,使得每台路由器获 知RP的位置。

动态选举是指通过专用协议在若干台C-RP(Candidate-RP)中选举产生。管理 员需要开启选举协议并配置若干台PIM-SM路由器成为C-RP。

RP配置方式建议:

中小型网络:建议选择静态RP方式,对设备要求低,也比较稳定。

如果网络中只有一个组播源,建议选择直连组播源的设备作为静态RP,这样 可以省略源端DR向RP注册的过程。

采用静态RP方式要确保域内所有路由器(包括RP本身)的RP信息以及服务的 组播组范围全网一致。

大型网络:可以采用动态RP方式,可靠性高,可维护性强。

如果网络中存在多个组播源,且分布密集,建议选择与组播源比较近的核心设备作为C-RP;如果网络中存在多个用户,且分布密集,建议选择与用户比较近的核心设备作为C-RP。

发现

BSR(BootStrap Router)

 

 

RPT及其建立过程:

         RPT的建立过程:

① 主机加入某个组播组时,发送IGMP成员通告。

② 最后一跳路由器向RP发送(*,G)Join消息。

③ (*,G)Join消息到达RP的过程中,沿途各路由器都会生成相应的(*,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。

 

组播源的注册过程:

停止注册过程:

 

数据流的转发:

 

 

PIM-SM工作机制:

         邻居发现

         DR选举

         RP发现

         加入

         剪枝

         注册

         SPT切换

 

SPT的建立过程、

如图所示,在PIM-SM网络中,任何一个新出现的组播源都必须首先在RP处“注册” ,继而才能将组播报文传输到组成员。具体过程如下:

① 组播源向组播组发送第一个组播报文。

② 源端DR将该组播报文封装成Register报文并以单播方式发送给相应的RP。

③ RP收到注册消息后,一方面从Register消息中提取出组播报文,并将该组播 报文沿RPT分支转发给接收者。

④ 另一方面,RP向源端DR发送(S,G)Join消息,沿途路由器上都会生成相应(S, G)表项。从而建立了一颗由组播源至RP的SPT树。

⑤ SPT树建立后,组播源发出的组播报文沿该SPT转发至RP。

⑥ RP沿SPT收到该组播报文后,向源端DR单播发送Register-stop消息。

 

switchover机制

PIM-SM通过指定一个利用带宽的SPT阈值可以实现RPT到SPT的切换。

用户端DR周期性检测组播报文的转发速率,一旦发现从RP发往组播组G的报文速率 超过阈值,则触发SPT切换:

用户端DR逐跳向源端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会沿着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端。

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不再沿“源端DR-RP”的SPT转发组 播报文到RP。

在VRP中,缺省情况下连接接收者的路由器在探测到组播源之后(即接收到第一个 数据报文),便立即加入最短路径树,即从RPT向SPT切换。

通过RPT树到SPT树的切换,PIM-SM能够以比PIM-DM更精确的方式建立SPT转发树。

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