PIMプロトコルの紹介
PIM (プロトコル非依存マルチキャスト)プロトコル非依存マルチキャスト。プロトコル非依存とは、ユニキャスト ルーティング プロトコルとは何の関係もないこと、つまりPIM を維持する必要がないことを意味します。特殊なユニキャスト ルーティング情報 。現在一般的に使用されているバージョンは PIMv2 です。PIM メッセージは IP メッセージに直接カプセル化されます。プロトコル番号は 103、 です。 PIMv2 マルチキャスト アドレスは 224.0.0.13 です。マルチキャスト ルーティング ソリューションとして、ユニキャスト ルーティング テーブルのルーティング情報を直接使用してマルチキャスト パケットの RPF チェックを実行し、チェックに合格した後、マルチキャスト パケットを転送するためのマルチキャスト ルーティング テーブル エントリを作成します。
PIMモード
PIM-DM (PIM-Dense モード、PIM Dense モード)
は主に、 グループ メンバーが少なく 比較的密度の高いマルチキャスト ネットワークで使用されます。マルチキャスト配信ツリーを確立する基本的な考え方このモードは「拡散プルーニング」です。つまり、マルチキャスト トラフィックをネットワーク全体に拡散し、グループ メンバーのないパスをプルーニングし、最終的にマルチキャスト配信ツリーを形成します。< a i=4>。
PIM-SM（PIM-スパースモード、PIMスパースモード）
は、 多くのグループ メンバーが いて、比較的疎なマルチキャスト ネットワークで主に使用されます。マルチキャスト配信ツリーを確立する基本的な考え方このモードでは、最初にグループ メンバー情報を収集し、次にマルチキャスト配信ツリーを形成します。 PIM-SM モードを使用すると、ネットワーク全体にマルチキャスト フラッディングが発生する必要がなく、既存のネットワークへの影響も少ないため、既存のネットワークでは主に PIM-SM モードが使用されます。
PIM-SM モードは、マルチキャスト サービス モデルに応じて ASM と SSM に分類できます。
PIM-SM (ASM): ソース マルチキャストのマルチキャスト配信ツリーを確立します。
PIM-SM (SSM): 指定されたソース マルチキャストのマルチキャスト配信ツリーを確立します。
マルチキャスト配信ツリーの分類
PIM で形成されるマルチキャスト配信ツリーは、大きく SPT と RPT の 2 種類に分かれます。
SPT
マルチキャスト ソースをルート、マルチキャスト グループ メンバーをリーフとするマルチキャスト配信ツリーは SPT (Shortest Path Tree) と呼ばれます。PIM-DM および PIM-SM では、使用済み。
SPT はソース ツリーとも呼ばれます。SPT は、PIM-DM モードと PIM-SM モードの両方のマルチキャスト ネットワークで使用されます。
RPT
RP (ランデブー ポイント) をルート、マルチキャスト グループ メンバーをリーフとするマルチキャスト配信ツリーは RPT (RP ツリー) と呼ばれ、PIM-SM で使用されます。
RPT は共有ツリーとも呼ばれます。RPT は主に PIM-SM モードのマルチキャスト ネットワークで使用されます。
PIM ルーティング テーブル エントリ
PIM ルーティング テーブル エントリは、PIM プロトコルを通じて確立されたマルチキャスト プロトコル ルーティング テーブル エントリです。
ルーティングテーブルのエントリタイプ
(S, G) ルーティング テーブル エントリ
主に PIM ネットワークで SPT を確立するために使用されます。 PIM-DM ネットワークと PIM-SM ネットワークに適用されます。 S はマルチキャスト ソースを表し、G はマルチキャスト グループを表します。
(*,G) ルーティング テーブル エントリ
主に PIM ネットワークで RPT を確立するために使用されます。 PIM-SM ネットワークに適用されます。 * は任意の意味です
関連コマンド
PIM ルーティング テーブル エントリを表示する
<R1>display pim routing-tableFLAGフィールドの説明
| プロジェクト |
説明する |
|---|---|
| 2msdp |
RP は最近登録メッセージを受信し、(S, G) 情報を学習し、次の SA メッセージに (S, G) エントリを含めるよう MSDP に通知する準備ができています。 |
| 活動 |
実際のデータが到着したマルチキャスト ルーティング テーブル エントリ。 |
| の |
削除するマルチキャスト ルーティング テーブル エントリ。 |
| 急行 |
RPT 上のエントリはプルーニングされ、RPT 上の受信者はソースに関心を持ちません。 |
| 内線 |
他のマルチキャスト ルーティング プロトコルによって提供される送信インターフェイスのルーティング テーブル エントリが含まれます。 |
| 場所 |
マルチキャスト ソース ネットワーク セグメントに直接接続されているデバイス上のマルチキャスト ルーティング テーブル エントリ。 |
| msdp |
RP が受信した MSDP SA メッセージから最近学習したルーティング テーブル エントリ。 |
| ニイフ |
受信インターフェイスのルーティング テーブル エントリは決定されていません。 |
| いいえ |
RP または送信元の上流隣接アドレス (リンクローカル アドレス) に向かうルーティング テーブル エントリが見つかりませんでした。 |
| なし |
フラグのないルーティング テーブル エントリ。 |
| ＲＰＴ |
共有ツリー上にあるものの、共有ツリー データを使用しないルーティング テーブル エントリ。 |
| sg_rcvr |
は、ルータにソース S のローカル (S, G) レシーバがあり、PIM がダウンストリーム インターフェイスの所有者であることを示します。 |
| sgjoin |
は、ルータに送信元 S のローカル (S, G) レシーバがあるが、PIM がダウンストリーム インターフェイスの所有者ではないことを示します。 |
| spt |
最短パス ツリー上のルーティング テーブル エントリ。 |
| スイス |
SPT への切り替えプロセス中のルーティング テーブル エントリ。 |
| アップチグ |
ルート変更フラグは、現在のエントリがデータの転送に元のアップストリームを使用しており、新しいインターフェイスからのデータの到着を待っていることを示します。 |
| トイレ |
(*, G) テーブル項目を表します。 |
転送ルール
(S, G) ルーティング テーブル エントリがある場合、(S, G) ルーティング テーブル エントリはパケット転送をガイドします。 (S, G) ルーティング テーブル エントリがなく、(*, G) ルーティング テーブル エントリのみが存在する場合、 まず、(*, G) に従って (S, G) ルートを作成します。 ) ルーティング テーブル エントリ テーブル エントリ、次に (S, G) ルーティング テーブル エントリがパケット転送をガイドします。
マルチキャストルーティングテーブルエントリ
ラスト ホップ ルーターのマルチキャスト ルーティング テーブル エントリは、主に PIM (S、G) ルーティング テーブル エントリ、IGMP グループ テーブル エントリ、および IGMP ルーティング テーブル エントリの概要に基づいています。
残りのマルチキャスト ルータのマルチキャスト ルーティング テーブル エントリは、主に PIM (S, G) ルーティング テーブル エントリに基づいて形成されます。
PIM-DMの動作原理
基本的な考え方
PIM-DM は主に、グループ メンバーが少なく比較的密度の高いネットワークで使用され、「拡散プルーニング」マルチキャスト転送を通じて形成されます。ツリー (SPT)。
SPT、PIM-DM の形成プロセス中、拡散 (フラッディング) 、 プルーニング (Prune) メカニズムに加えて、近隣探索 (Neighbor Discovery) も関係します。 a> メカニズム。 ステータスの更新 (状態更新) および アサート 、移植
PIM-DMプロトコルメッセージ
PIM プロトコル メッセージは IP、宛先アドレス 224.0.0.13、IP プロトコル番号によって直接カプセル化されます。 103。
PIM-DM と PIM-SM は、異なるプロトコル メッセージ タイプを使用します。
PIM-DM 使用状況のメッセージ
| メッセージの種類 |
メッセージ機能 |
| こんにちは |
PIM ネイバーの検出、プロトコル パラメーターのネゴシエーション、PIM ネイバー関係の維持などに使用されます。 |
| 結合/プルーニング |
参加メッセージはマルチキャスト配信ツリーに参加するために使用され、プルーン メッセージはマルチキャスト配信ツリーをプルーニングするために使用されます。結合メッセージとプルーン メッセージは PIM で同じメッセージ形式を使用しますが、メッセージ ペイロードのフィールドの内容は異なります。 |
| 移植片 |
デバイスが配置されているブランチをマルチキャスト配信ツリーに接続するために使用されます。 |
| Graft-ACK（グラフト確認） |
近隣から送信された Graft メッセージを確認するために使用されます |
| Assert（断言） |
アサーションメカニズムに使用される |
隣人が発見した
マルチキャスト転送パスは PIM ネイバー間でのみ確立できるため、マルチキャスト配信ツリーを形成するにはネイバー探索が前提条件となります。 近隣探索は主に PIM Hello パケットを通じて完了します。 PIM Hello パケットのデフォルトの送信間隔は 30 秒です。
近隣の発見と維持
ルータのインターフェイスで PIM がアクティブになると、インターフェイスは宛先アドレス 224.0.0.13 の PIM Hello パケットを定期的に送信します。 Hello メッセージを交換した後、マルチキャスト ルータは近隣情報を認識し、PIM 近隣関係を確立できます。
隣人関係を維持する
PIM ネイバー関係は、Hello パケットによって維持されます。デフォルトのネイバー タイムアウトは 105 秒です。タイムアウト期間内にネイバーから Hello パケットを受信しない場合、ネイバー関係は削除されます。
Hello メッセージは複数の PIM プロトコル メッセージ パラメータを伝送し、主に PIM ネイバー間の PIM プロトコル メッセージを制御するために使用されます。
DR_Priority: DR を争う各ルーター インターフェイスの優先度を示します。優先度が高いほど勝ちやすくなります。
ホールドタイム: ネイバーに到達可能な状態を維持するためのタイムアウト期間を示します。タイムアウト期間内に PIM ネイバーから Hello メッセージを受信しなかった場合、ルータはネイバーが到達不能であるとみなします。
LAN_Delay: 共有ネットワーク セグメントで Prune メッセージを送信するための遅延時間を示します。
Neighbor-Tracking: 近隣追跡機能を示します。
Override-Interval: Hello メッセージで伝送されるプルーニングを拒否する時間間隔を示します。
パケットのキャプチャと監視 --- PIM-DM Hello メッセージ
1 PIM バージョン、値は 2。
2 メッセージ タイプ、値は 0。
3 予約フィールド。送信時には 0 に設定され、受信時にはこの値を無視します。
4 チェックサム。
5 つの PIM オプション (タイプ-長さ-値 (TLV) 形式)。
6 は、ネイバーに到達可能な状態を維持するためのタイムアウトを示します: 105 秒
7 DR 実行の優先順位: 1
8 Hello メッセージで運ばれる乱数は、現在の近隣ステータスを示します。ステータスが更新されると、乱数も更新されます。ルータは、アップストリームから受信した Hello メッセージに異なる世代 ID 値が含まれていることを検出すると、アップストリーム ネイバーが失われたか、アップストリーム ネイバーのステータスが変化したとみなします。
9 参加メッセージ抑制機能ビット: 0
Prune メッセージ配信の遅延: 500 ミリ秒
プルーニングを実行するまでの非推奨時間: 2500 ミリ秒
10 ネイバーステータス更新間隔: 60 秒
マルチキャスト配信ツリーの形成
PIM-DM モードは初めてマルチキャスト配信ツリーを形成し、主に 拡散メカニズム と 、アサーション メカニズム、および DR 選出メカニズム。
拡散メカニズム: マルチキャスト データ パケットはすべての PIM ネイバーにフラッディングされ、マルチキャスト ルーターはマルチキャスト ルーティング テーブル エントリを生成します。
アサーション メカニズム: マルチキャスト転送プロセス中に複数のアクセス ネットワークが存在する場合、重複を避けるためにマルチキャスト転送ルーターを選択する必要があります。マルチキャストメッセージ。
プルーニング メカニズム: マルチキャスト ルーターの下にグループ メンバーが存在しない場合、マルチキャスト ソースはマルチキャスト ルーターに転送されます。パスはプルーニングされます。
拡散メカニズム
マルチキャスト ソースによって送信されたマルチキャスト パケットは、ネットワーク全体に拡散されます。 PIM ルーターはマルチキャスト パケットを受信すると、最初に RPF チェックを実行し、パケットが RPF チェックに合格すると、ルーター上に (S, G) テーブル エントリを作成し、それをすべての PIM ネイバーに送信します。
PIM-DM によって形成される (S, G) エントリにはエージング タイム (デフォルトは 210 秒) があり、エージング タイムが経過するまでに新しいマルチキャスト パケットが受信されない場合、(S, G) エントリは削除されます。
拡散メカニズムは、ネットワーク全体にマルチキャスト データを定期的に（デフォルトは 180 秒）拡散します。定期的な拡散の主な目的は、新しいメンバーがグループに参加したかどうかを検出することです。 ただし、マルチキャスト データをネットワーク全体に拡散すると大量の帯域幅が浪費されるため、現在のマルチキャスト ネットワークは通常、「ステータス リフレッシュ メカニズム」と「グラフティング メカニズム」を使用して、定期的にネットワーク全体にデータを拡散するという目的を達成します。新しいメンバーがグループに追加されます。
アサーションメカニズム
ネットワーク セグメントにマルチキャスト パケットをネットワーク セグメントに転送する複数の PIM ルーターが接続されている場合、1 つの PIM ルーターだけがネットワーク セグメントにマルチキャスト パケットを転送するようにするために、アサーション メカニズム (Assert) が必要です。
アサーションメカニズムの選択ルール
隣接ルータによって送信された同じマルチキャスト メッセージを受信した後、PIM ルータは同じマルチキャスト メッセージをネットワーク セグメントに送信します。 a>アサート選択のためにアサーション (Assert) メッセージを送信します。 Assert メッセージは、ユニキャスト ルーティング プレフィックスとルート優先度をマルチキャスト ソースに伝えます。 およびオーバーヘッド。
選挙のルール
1 ユニキャスト ルーティング プロトコルの優先順位が高い方が優先されます。
2 優先順位が同じ場合、マルチキャスト ソースへのコストが小さい方が優先されます。
3 上記が同じ場合、ダウンストリーム インターフェイスの IP アドレスが最も大きいもの勝ちます。
選挙終了後の行動
勝者のダウンストリーム インターフェイスは Assert Winner と呼ばれ、このネットワーク セグメント上でその後のマルチキャスト パケットの転送を担当します。
敗者のダウンストリーム インターフェイスは Assert Loser と呼ばれます。今後このネットワーク セグメントにマルチキャスト パケットが転送されなくなり、PIM ルータは (S, G) のダウンストリーム インターフェイス リストからも削除します。エントリ。この転送抑制状態は、Assert 保持時間と呼ばれる一定期間維持されます (デフォルトは 180 秒)。 タイムアウト後、選出に失敗したデバイスは転送を再開し、新しいラウンドの選出をトリガーします。
枝刈りの仕組み
グループ メンバーが接続されていないマルチキャスト ルーターの場合、マルチキャスト ネットワークはデバイスにマルチキャスト トラフィックを送信し続ける必要がありません。プルーニング メカニズムを通じて、マルチキャスト ネットワークはそのようなパスをプルーニングできます。
下流ルーターはマルチキャスト データを受信し、グループ メンバー接続がないことを検出します。下流ルーターはプルーニング メカニズムをトリガーし、独自のマルチキャスト ルーティング テーブルの送信インターフェイスを null に設定し、上流デバイスにプルーン メッセージを送信します。上流ルーターはマルチキャストを変更します。ルーティング テーブルの送信インターフェイス。このインターフェイスはリストから削除されます。
マルチキャスト配信ツリーの維持
マルチキャスト配信ツリーは、一度形成されると、常に存在したり、変更されないままになるわけではありません。 PIM ネイバー関係が安定しており、グループ メンバーが変わらない場合、マルチキャスト配信ツリーを維持するには、通常 2 つの方法があります。 1. マルチキャスト パケットを継続的に送信して、マルチキャスト ルーティング テーブル エントリが常に存在するようにします。 2 ステータス更新メッセージを送信して、マルチキャスト ルーティング テーブル エントリのダウンストリーム インターフェイスのステータスが変わらないことを確認します。
ステータス更新メカニズム
アップストリーム ルーターは、プルーニングされたダウンストリーム インターフェイスのプルーニング タイマー (デフォルトは 210 秒) を開始し、タイマーが期限切れになると、インターフェイスは転送を再開します。マルチキャスト パケットはネットワーク全体に再拡散され、新しく追加されたグループ メンバーはマルチキャスト パケットを受信できるようになります。その後、グループ メンバーを持たない下流のリーフ ルーターが上向きのプルーニング操作を開始します。この定期的な拡散枝刈りを通じて、PIM-DM は SPT を定期的に更新します。
プルーニング後、ダウンストリーム ルータにグループ メンバーが参加しており、次の「拡散プルーニング」の前にマルチキャスト パケット転送を再開したい場合は、グラフティング アクションが実行されます。ダウンストリーム ルータにグループ メンバーが参加していない場合は、インターフェイスが転送ステータスが抑制されている場合、ステータス更新アクションが実行されます。
接木機構
PIM-DM は、グラフティング メカニズムを使用して、新しいグループ メンバーが参加するネットワーク セグメントがマルチキャスト メッセージを迅速に取得できるようにします。
リーフ ルータは、IGMP を通じて、接続されているユーザー ネットワーク セグメント上のマルチキャスト グループ G に新しいグループ メンバーが参加したことを学習します。次に、リーフ ルータは、ローカル マルチキャスト ルーティング テーブルに基づいて上流に Graft メッセージを送信し、対応する送信インターフェイスでの転送を再開し、それを (S, G) エントリの下流インターフェイス リストに追加するように上流ルーターに要求します。
関連コマンド
ルーターのマルチキャストルーティング機能を有効にする
[R1]multicast routing-enable インターフェイスで PIM-DM を有効にする
[R1-GigabitEthernet0/0/0]pim dm PIM ネイバーパラメータを確認する
<R1>display pim neighbor PIM ルーティング テーブル パラメータの表示
<R1>display pim routing-table 構成例---PIM-DMモード
図に示すように、マルチキャストネットワークはPIM-DM方式を採用しており、マルチキャスト送信元（MCS1）からマルチキャスト転送ネットワーク（R1、R2、R3、R4）を介してメンバー端末（PC1、PC2）にマルチキャストデータを送信します。スイッチSW1）
マルチキャストソース (MCS1)
マルチキャスト転送ネットワーク
R1構成
#
sysname R1
#
multicast routing-enable //开启组播功能
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 192.168.0.254 255.255.255.0
pim dm //接口下开启PIM-DM模式
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.1.0.1 255.255.255.0
pim dm
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
interface GigabitEthernet0/0/2
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
pim dm
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
ospf 1 router-id 1.1.1.1
area 0.0.0.0
#R2 構成 (R3 構成も同様)
#
sysname R2
#
multicast routing-enable
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.1.0.2 255.255.255.0
pim dm
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.1.2.2 255.255.255.0
pim dm
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.0
#R4構成
#
sysname R4
#
multicast routing-enable
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.1.2.4 255.255.255.0
pim dm
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.1.3.4 255.255.255.0
pim dm
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
interface GigabitEthernet0/0/2
ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
igmp enable //连接成员端的接口开启IGMP
ospf enable 1 area 0.0.0.0
#
ospf 1 router-id 4.4.4.4
area 0.0.0.0
#メンバー側 PC1 構成 (PC2 構成も同様)
設定後、マルチキャスト ソースの [実行] をクリックし、メンバー側で [VLC を開始] をクリックして結果を確認します。