PIM介绍.pdfPIM......................................

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详细说明：PIM............................................................................................................................................1 PIM-DM简介................................................................................................................................1 PIM-DM工作机制.....技术介绍 P组播 PIM 一般说来,密集模式下数据包的转发路径是有源树( Source tree,即以组播源为 “根”、组播组成员为“枝叶”的一棵转发树)。由于有源树使用的是从组播源到接收者的最短路径,因此也称为最短路径树( Shortest path Tree,SPT)。 P|M-DM工作机制 P|MDM的工作机制可以概括如下: 邻居发现在PM域中,路由器通过周期性地的向所有PM路由器(2240.0.13)以组播方式发送 PIM Hello报文(以下简称Helo报文),以发现PIM邻居,维护各路由器之间的PM邻居关系,从而构建和维护SPT 口说明: 路由器每个激活的接口都会周期性地发送Heo报文,从而了解与该接口相关的P丨M 邻居信息。构建SPT 构建SPT的过程也就是“扩散一剪枝”的过程: (1)在PMDM域中,组播源S向组播组G发送组播报文时,首先对组播报文进行扩散:路由器对该报文的RPF检查通过后,便创建一个(S,G)表项,并将该报文向网络中的所有下游节点转发。经过扩散,PM-DM域内的每个路由器上都会创建(S,G)表项。 (2)然后对那些下游没有接收者的节点进行剪枝:由没有接收者的下游节点向上游节点发剪枝报文( Prune Message),以通知上游节点将相应的接口从其组播转发衣项(S,G)所对应的出接∏列衣中删除,并不再转发该组播组的报文至该节点。口说明: S,G)表项包括组播源的地址S、组播组的地址G、岀接口列表和入接口等路由器上收到组播数据的接口称为“上游”,转发组播数据的接口祢为“下游” 技术介绍 P组播 PIM 剪枝过程最先由叶子路由器发起,如图1所示,没有接收者( Receiver)的路由器 (如与 Host a直连的路由器)上动发起剪枝,并一直持续到PMDM域中只剩下必要 1分支,这些分支共同构成了SPT E E ROJTER ROUTER ROUTER ROUTER 图1PMDM中构建SPT示意图扩散剪枝”的过程是周期性发生的。各个被剪枝的节点提供超时机制,当剪枝超时后便重新开始这一过程。口说明剪枝在P|M-SM中有着相似的应用嫁接当被剪枝的节点上出现了组播组的成员时,为了减少该节点恢复成转发状态所需的时间,PIM-DM使用嫁接机制主动恢复其对组播数据的转发,过程如下 (1)需要恢复接收组播数据的节点向组璠源的方向逐跳发送嫁接报文(Graf Message)给其上游节点以申请重新加入到SPT中 (2)当上游节点收到该报文后恢复该下游节点的转发状态,并向其回应一个嫁接应答报文( Graft-Ack Message)以进行确认 Source (3)如果发送嫁接报文的下游节点没有收到来自其上游节点的嫁接N 文,半新发送嫁接报文直到被桷认为止 3 Server 技术介绍 P组播 PIM 断言在一个网段内如果存在多台组播路由器,则相同的组播报文可能会被重复发送到该网段。为了避免出现这种情况,就需要通过断言( Assert)机制来选定唯一的组播数据转发者。 Router A Router b Etherne Assert message ----------- Assert message Multicast packets Router c Receiver 图2 Assert机制示意图如图2所小,当 Router a和 Router b从上游节点收到(S,G)组播报文后,都会向木地网段 Ethernet转发该报文,于是处」下游的节点 Router c就会收到两份相同的组播报文, Router a和 Router b也会从各自的木地接口收到对方转发来的该组播报文。此时, Router a和 Router b会通过本地接∏向所有PM路由器(224.0.0.13)以组播方式发送断言报文( Assert Message),该报文中携带有以下信息:组播源地址S、组播组地址G、到组播源的单播路由的优先级和度量值。通过一定的规则对这些参数进行比较后, Router a和 Router b中的获胜者将成为(S,G)组播报文在本网段的转发者,比较规则如下 (1)到组播源的单播路由的优先级较高者获胜 (2)如果到组播源的单播路由的伈先级相等,那么到组捅源的度量值较小者获肸 (3)如果到组播源的度量值也相等,则本地接口旧地址较大者获胜 PMSM简介 PMDM使用以“扩散—剪枝”方式构建的SPT来传送组播数据。尽管SPT的路径最短,但是其建立的过程效率较低,并不适合大中犁网络。 PM-SM属于稀疏模式的组播路由协议,使用“拉(P〕模式”传送组播数据,通常适用于组播组成员分布相对分散、范围较广的大中型网络 P|MSM的基本原理如下技术介绍 P组播 PIM PIM-SM假设所有主机都不需要接收组播数据,只向明确提出需要组播数据的主机转发。PM-sM实现组播转发的核心仟务就是构造并维护RPT ( Rendezvous point tree,共享树或汇集树),RPT选择PIM域中某台路由器作为公用的根节点RP( Rendezvous point,汇集点),组播数据通过RP 沿着RPT转发给接收者; 连接接收者的跻由器向某组播组刈应的RP发送加入报文( Join message), 该报文被逐跳送达RP,所经过的路径就形成了RPT的分支组播源如果要向某组播组发送组播数据,首宄由与组播源直连的路由器负责向 RP进行注册,把注册报文( Register Message)通过单播方式发送给RP, 该报文到达RP后蝕发建立SPT。之后组播源把组播数据沿着SPT发向RP, 当组播数据到达RP后,被复制并沿着RPT发送给接收者说明复制仅发生在分发树的分支处,这个过程能够自动重复直到数据包最终到达接收者 PM-SM工作机制 P|MSM的工作机制可以概括如下: 邻居发现 PIM-SM使用与jPM-DM亢全相同的邻居发现机制,具体请参见“邻居发现”一节 DR选举借助Helo报文还可以为共亭网络选举DR( Designated Router,指定路由器), DR将作为该共享网络中组播数据的唯转发者。无论是与组播源相连的网终,还是与接收者相连的网络,只要是共享网络,就需要选举DR。接收者侧的DR负责向RP发送加入报文;组播源侧的DR负责向RP发送注册报文。技术介绍 P组播 PIM 说明各路由器之间通过比较Hl|lo报文中所携带的优先级和旧地址,可以为多路由器网段选举DR。选举出的DR对于PMSM有实际的意义;而对于 PIM-DM来说, 其木身其实并不需耍DR,但如果PM-DM域中的共享网络上运行了 IGMPy1, 则需要选举出DR来充当共享网络上的 IGMPy1查询器在充当DR的设备上必须使能IGMP,否则连接在该DR上的接收者将不能通过该DR加入组播组。 ecelver DR DR RP ROUTER Source Recei OUTE --.----------k Hello message Register message 图3DR选举示意图如图3所示,DR的选过程如卜 (1)共享网络卜的各路由器相互之间发送Heo报文(携带有竞选DR优先级的参数),拥有最高优先级的路由器将成为DR (2)如果优先级相同,或者网络中至少有一台路由器不支持在Helo报文中携带竞选DR优先级的参数,则根据各路由器的|P地址大小来竞选DR,P地址最大的路由器将成为DR。当DR出现故障时,其余路由器在超时后仍没有收到来自DR的 Hello报文,则会触发新的DR选举过程 RP发现 RP是PM-SM域中的核心设备。在结构简单的小型网络中,组播信息量少,整个网络仅依靠一个RP进行组播信息的转发即可,此时可以在PMSM域中的各路由器上静态指定RP的位置;但是在更多的情况下,PIM-SM域的规模都很大,通过 RP转发的组播信息量巨人。为了缓解RP的负担,并优化RPT的拓扑结构,不同 6 技术介绍 P组播 PIM 的组播组应该对应不同的RP,这就需要通过自举机制来动态选举RP,此时需要配置BSR( Boot Strap router,自举路由器)。 BSR是PM-SM域中的管理核心,负责攻集网终中由C-RP( Candidate-RP,候选 RP)发来的宣告报文( Advertisement Message),然后为每个组播组选择部分CR尸信息以组成 RP-Set(RP集,即组播组与RP的映射关系数据库),并发布到整个 PIM-SM域。网络中所有的路由器(包括DR)能够根据这些 RP-Set提供的信息算出所需RP的位置在一个PMSM域(或管理域)内只能有一个BSR,但可以配置多个CBSR ( Candidate-BsR,候选BSR)。这样,一旦BSR发生故障,其余CBSR能够道过自动选举产生新的BSR,从而确保业务免受中断。同样,一个PMSM域内也可以配置多个CRP,并通过BsR机制计算出每个组播红所对应的RP, RP和BSR在网络中的位置如图4所示。 ROUTER ROUTER 图4RP与BSR的位置示意图技术介绍 P组播 PIM 构建RPT ROUTER E+p E 图5PM-SM中构建RPT示意图如图5所小,RPT的构建过程如下: (1)当接收者加入一个组播组G时,先通过GMP报文通知与其直连的DR (2)DR掌握了组播组G的接牧者的信息后,向该组所对应的RP方向逐跳发送加入报文; (3)从DR到RP所经过的路由器就形成了RPT的分支,这些路由器都在其转发表中生成了(*,G)表项,这里的“*”表示来自仟意组播源。RPT以RP为根,以DR为叶子当发往组播组G的组择数据流经RP时,数据就会沿着已建立好的RPT到达DR 进而到达接收者。当某接收者对组播组G的信息不再感兴趣吋,与其直连的DR会逆着RPT向该组的 RP方向逐跳发送剪枝报文;上游节点收到该报文后在其接口列表 Source 之问的链路,并检查自己是否拥有该组播组的接收者,如果没有如继续其上游转发该剪枝报文。组播源注册组播源注册的目的是向RP通知组播源的存在。 Server 8 技术介绍 P组播 PIM Host a Sourc Receiver DR RP E erve Host B E ------------ SPT Receiver Register message Host C Multicast packets 16组播源注册示意图如图6所示,组播源向RP注册的过程如下 (1)当组播源S向组播组G发送∫一个组播报文时,与组播源直连的DR在收到该报文后,就将其封装成注册报文,并通过单播方式发送给相应的RP; (2)当RP收到该报文后,一方面解封装注册报文并将封装在其中的组播报文沿着 RPT转发给接收者,另一方面向组播源逐跳发送(S,G)加入报文。这样, 从RP到组播源所经过的路由器就形成了SPT的分支,这些路由器都在其转发表中生成了(S,G)表项。SPT以组播溟为根,以RP为叶子。 (3)组播源发出的组播数据沿着已建立好的SPT到达RP,然后由RP把组播数据沿着RPT向接收者进行转发。当RP收到沿着SPT转发来的组择数据后,道过单播方式向与组播源直连的DR发送注册终止报文( Register-Stop Message),组播源注册过程结束 RPT向SPT切换当接收者侧的DR发现从RP发往组播组G的组播数据速率超过了一定的阈值时, 将由其发起从RPT向SPT的切换,过程如下: (1)首先,接收者侧DR向组播源S逐跳发送(S,G)加入报文,并最终送达组播源侧DR,沿途经过的所有路由器在其转发表中都生成了(S,G)表项,从而建立」SPT分支; (2)随后,接收者侧DR向RP逐跳发送剪枝报文,RP收到该报文后会向组播源方向将其转发,从而最终实现从RPT向SPT的切换。 9

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