智慧城域网技术与实战 3.4.2 PIM-SM协议

同学们，大家好，今天的课程是：“PIM-SM协议”。首先我们来看一下学习目标，学完本节课程后，你应该能够描述协议工作流程，简述PIM-SM协议，本节课主要分为三部分讲解：分别是：PIM-SM概述、DP和RP以及协议工作流程。首先我们来看第一部分。PIM-SM概述PIM-SM是稀疏模式协议，稀疏模式协议使用拉的方式，而不是强推。这种方式假定网络中不存在接收者，除非有设备用显示的加入机制来申请。一般使用在组成员稀疏环境中，即在某一范围内组成员比较少或者相对分布比较松散的情况，如果PIM-DM在这种环境里面将增加路由器的负担，浪费带宽。第二部分是DR和RP，首先来看DR，DR是指定路由器，在组播源或组成员所在的网段，通常同时连接着多台PIM路由器。这些PIM路由器之间通过交互Hello报文成为PIM邻居，Hello报文中携带DR优先级和该网段接口地址。PIM路由器将自身条件与对方报文中携带的信息进行比较，选举出唯一的DR来负责源端或组成员端组播报文的收发。竞选的规则为DR优先级较高者获胜，如果DR优先级相同或该网段存在至少一台PIM路由器不支持在Hello报文中携带DR优先级，则IP地址较大者获胜。然后是RP，汇聚点RP为网络中一台重要的PIM路由器，用于处理组播源DR注册信息及组成员加入请求，网络中的所有PIM路由器都必须知道RP的地址，类似于一个供求信息的汇聚中心。RP和组播组的对应关系为，一个RP可以同时为多个组播组服务，但是一个组播组只能对应一个RP第三部分是协议工作流程，首先是协议转发，首先是网络中出现组成员，由与其相连的R5创建PIM路由表项，将接受到IGMP消息的接口添加到该表项的下游接口列表中，然后向RP方向发出join报文。然后RP创建PIM路由表项，将收到join报文的接口添加到下游的接口列表，然后将发往组播组的数据从相应的接口转发出去，当R6路由器中出现一个组成员，将收到IGMP消息的接口添加到下游接口列表，向RP方向发出报文R5收到R6发出的join报文，由于R5已经有路由表项，因此将收到该Join报文的接口添加到表项的下游接口列表经过转发，网络中的RPT如图所示。在讲解完转发之后，我们来看当有组内成员离开组内时，PIM-SM协议如何剪枝当R6收到组成员离开消息后，首先确定该接口下再无组成员，然后从表项中将该接口从下游列表中移除，然后发现，下游列表为空，于是向上游发送Prune报文，当R5收到Prune报文之后，将收到该报文的接口从表项的下游接口列表中删除，由于本地仍有组成员，因此R5仍然保持在RPT上，不会向上游发送Prune报文。然后我们再来看PIM-SM中的注册流程第一步，MS开始向组播组发送第一份组播数据，第二步是R1作为该组的DR，将MS发送的组播数据封装在报文中通过单播方式发给RP，第三步RP解封装由R1发送过来的报文，发现里面是向组播组发送的数据，同时本地关于该组播组的表现得下游接口列表存在接口，因此（因为改因此）将组播数据从这些接口转发下去同时因为持续在R1中封装报文的效率非常低，所以RP朝着元的方向发送join报文，试图在自己与原之间构建一棵SPT，以便直接从SPT接受组播流量。RP发送的Join报文一路到达R1，一棵SPT建立起来了，现在组播流量将直接通过SPT从R1转发给RP。由于RP已经能从S1收到组播数据了，因此不再需要单播的报文，于是向DR发送STOP报文。R1收到STOP报文后，停止在报文中封装组播数据。经过注册流程，网络中的SPT与RPT如图所示。最后一部分是STP切换，对于R5、R6而言组播流量的传输路径并非最优。而且所有的组播流量都要从RP绕行的话，RP的负担过大。PIM-SM设计了SPT切换机制，使得最后一跳路由器能够直接从源接收组播流量，而不用从RP绕行。组成员端DR（如图中的R6）周期性检测组播报文的转发速率，一旦发现报文的转发速率超过阈值，则触发SPT切换。缺省时，DR只要从RPT上接收第一个组播报文即开始触发切换。切换开始时，R5将收到Join报文的接口加入表项的下游接口列表，并向自己的上游R2发送Join报文R6此刻已经知道组播源的IP地址。组播流量超过了阈值，于是R6朝着源的方向发送Join报文R5此时同时处于SPT及RPT的分支上，它已经开始在SPT上收到组播流量，因此无需在从RP接收组播流量。R5朝着RP的方向发送RP位的Prune报文，将自己从共享树上剪枝。RP收到R5发送的Prune报文后，将接收该报文的接口从表项的下游接口列表中删除，并发现此时下游接口列表为空，因此它向自己的上游邻居R2发送Prun