DP500019 PIM-SM协议原理 ISSUE10_20061229_A.ppt

1、DP500019 PIM-SM 协议原理,ISSUE 1.0,Page 1,前 言,所谓PIM，即Protocol Independent Multicast，协议无关组播。其含义是在做RPF检查以及发送特定的协议单播报文的时候利用单播路由表，而和具体采用何种单播路由协议并没有关系，该协议也不保持自己独立的路由表；SM，即Sparse Mode，稀疏模式（用户分布较分散）。,Page 2,目 标,学习完此课程，您将会： 掌握PIM-SM的基本原理 掌握共享树的加入和源的注册过程 掌握RPT向SPT的切换,Page 3,内容介绍,第1章 PIM概述 第2章 PIM-SM概述 第3章 PIM-SM

2、协议机制 第4章 PIM-SM评价,Page 4,PIM概述,PIM（Protocol Independent Multicast）称为协议无关组播，表示为IP组播提供路由的单播路由协议可以是静态路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等，组播路由和单播路由协议无关，只要单播路由协议能产生路由表项即可。 协议号：103 PIM路由器组播地址为：224.0.0.13 PIM协议分为： PIM-DM（协议无关组播-密集模式） PIM-SM（协议无关组播-稀疏模式）,协议无关组播PIM,Page 5,PIM概述,版本 版本字段标识版本信息，当前为2 类型 0：Hello 1：注册（仅用于SM） 2

3、：停止注册（仅用于SM） 3：加入/剪枝 4：Bootstrap（仅用于SM） 5：Assert 6：嫁接（仅用于DM） 7：嫁接回应（仅用于DM） 8：候选RP公告（仅用于SM）,0,7,15,31,PIMv2报文头格式,Page 6,内容介绍,第1章 PIM概述 第2章 PIM-SM概述 第3章 PIM-SM协议机制 第4章 PIM-SM评价,Page 7,PIM-SM概述,PIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mode）称为协议独立组播稀疏模式，属于稀疏模式的组播路由协议，主要用于组成员分布相对分散、范围较广、大规模的网络。 协议假设：

4、当组播源开始发送组播数据时，域内所有的网络节点都不需要接收数据。 PIM-SM模型实现组播转发的核心任务是构造并维护一棵单向共享树。共享树选择PIM中某一路由器作为公用根节点，称为汇聚点RP（Rendezvous Point）。组播数据通过RP沿共享树向接收者转发。 接收者发现DR (Designated Router)，由DR创建（*, G）项并以Join消息发送到RP。 组播源同样发现DR（第一跳路由器），并通过DR在RP上注册源信息。,概述,Page 8,PIM-SM概述,PIM-SM同时包含两种树： 共享树 源路径树 PIM-SM不依赖于特定的单播路由协议，而是使用现存的单播路由表进行

5、RPF检查。 RPF检查根据树的种类进行： 使用共享树进行数据接收转发时，使用RP地址作为检测地址。 使用源路径树进行数据接收转发时，使用组播源地址作为检测地址。,概述（续）,Page 9,内容介绍,第1章 PIM概述 第2章 PIM-SM概述 第3章 PIM-SM协议机制 第4章 PIM-SM评价,Page 10,内容介绍,第3章 PIM-SM协议机制 第1节 邻居发现 第2节 DR选举 第3节 RP发现 第4节 RPT共享树加入 第5节 组播源注册 第6节 SPT切换,Page 11,邻居发现,组播路由器需要使用Hello消息来发现邻居，并维护邻居关系 Hello报文格式：,0,7,15,

6、31,Hello报文,Page 12,内容介绍,第3章 PIM-SM协议机制 第1节 邻居发现 第2节 DR选举 第3节 RP发现 第4节 RPT共享树加入 第5节 组播源注册 第6节 SPT切换,Page 13,DR选举,借助Hello消息可以为共享网络（如Ethernet）选举DR（Designated Router） DR将作为本网段中组播信息的唯一转发者 无论是和组播源连接的网络，还是和接收者连接的网络，只要网络为共享媒介则都需要选举DR 接收者侧DR向RP发送Join加入消息 组播源侧DR向RP发送Register注册消息,DR的作用,Page 14,DR选举,DR选举,DR,DR,

7、RP,Ethernet,Ethernet,Source,Receiver,Receiver,Hello,Join,Register,Page 15,内容介绍,第3章 PIM-SM协议机制 第1节 邻居发现 第2节 DR选举 第3节 RP发现 第4节 RPT共享树加入 第5节 组播源注册 第6节 SPT切换,Page 16,RP发现,在PIM-SM组播网络里，担当共享树的树根的节点被称为RP RP的作用 共享树里所有组播流都通过RP转发到接收者 RP可以负责几个或者所有组播组的转发，所以网络中可以有一个到多个RP （负责不同的组播组） 如何发现RP 在DR和叶子路由器以及组播数据流将要经过的所有

8、路由器上手工指定RP的IP地址 启动BootStrap 协议，利用自举机制来动态选举RP,RP (Rendezvous Point),Page 17,RP发现,在PIM-SM网络启动后，负责收集网络内的RP信息，为每个组播组选举出RP，然后将RP集（即组-RP的映射数据库）发布到整个PIM-SM网络的路由器，称之为BSR。 一个PIM-SM域里只有一台BSR，可同时可以存在多台候选BSR（Candidate BootStrap Router，C-BSR）。,BSR (BootStrap Router),Page 18,RR发现,如果域中只有一台C-BSR，该台路由器就是该域里的BSR。 如果域

9、中存在多台C-BSR，则拥有最高优先级的路由器为BSR。 如果域里存在多台拥有相同优先级的C-BSR，则拥有最高IP地址的路由器为BSR。,BSR的选举,Page 19,RP发现,如果PIM-SM域中只有一个候选RP（ Candidate-RP，C-RP），那么这个节点就是域里的RP。 如果域中存在多个C-RP并都拥有不同的优先级时，则优先级最高（优先级数值越大优先级越高）的将会被选举为域中的RP。 如果域中存在多个C-RP并都拥有相同的优先级时，则依靠Hash算法算出的数值来决定RP，数值最大的成为RP。 Hash算法参数： 组地址； 掩码长度； C-RP地址。 如果域中存在多个C-RP并都

10、拥有相同的优先级与Hash数值时，则拥有最高IP地址的C-RP为该域的RP。,RP的选举,Page 20,RR发现,候选RP（C-RP）将声明发送到BSR C-RP通过单播周期发送通告（每60秒） BSR在RP集存储所有的 C-RP通告 BSR周期性地向所有PIM路由器（224.0.0.13）发送 BSR消息（每60秒） BSR消息包含整个RP-set和 BSR地址 消息一跳一跳地自BSR向整个网络泛滥（flood） 所有的路由器使用收到的RP集来确定RP 所有路由器都使用相同的RP选择算法，选择的RP也是一致的,RP与BSR的关系,Page 21,RP发现,PIM-SM网络,C-RP,C-R

11、P,E,F,B,BSR,RP与BSR的关系（续）,Page 22,内容介绍,第3章 PIM-SM协议机制 第1节 邻居发现 第2节 DR选举 第3节 RP发现 第4节 RPT共享树加入 第5节 组播源注册 第6节 SPT切换,Page 23,RPT共享树加入,接收者,RP,(*, G) 仅在共享树沿途建立,加入共享树,Page 24,内容介绍,第3章 PIM-SM协议机制 第1节 邻居发现 第2节 DR选举 第3节 RP发现 第4节 RPT共享树加入 第5节 组播源注册 第6节 SPT切换,Page 25,组播源注册,共享树,接收者,RP,注册过程,(S, G) 仅在源树沿途建立,DR,Pag

12、e 26,组播源注册,共享树,源树,RP向第一跳路由器发送注册停止（Register-Stop）消息，停止注册过程,数据流从组播源通过源树到达RP,接收者,RP,停止注册过程,Page 27,组播源注册,接收者,RP,共享树,源树,源数据流延源树（SPT）流向RP,从RP开始，数据流延共享 树（RPT）流向接收者,组播流转发过程,Page 28,内容介绍,第3章 PIM-SM协议机制 第1节 邻居发现 第2节 DR选举 第3节 RP发现 第4节 RPT共享树加入 第5节 组播源注册 第6节 SPT切换,Page 29,SPT切换,接收者,RP,共享树,源树,组播源 （S，G）,最后一跳路由器加

13、入源树,(S, G) 状态被沿着源树新分支创建,RPT向SPT切换,Page 30,SPT切换,接收者,RP,共享树,源树,组播数据流沿源树转发,(S, G) RP位剪枝减掉了共享树上的数据流,组播源 （S，G）,切换后的组播转发,Page 31,SPT切换,接收者,RP,共享树,源树,RP不再需要(S, G) 数据流，所以剪枝掉 (S, G) 数据。,组播源 （S，G）,切换后的剪枝,Page 32,SPT切换,接收者,RP,共享树,源树,(S, G) 数据流现在从源树的一个分支流向接收者。,组播源 （S，G）,切换后的剪枝,Page 33,SPT切换,当信息吞吐率超过预定的值时，PIM-SM就会从共享树切换到组播源路径树。 Quidway系列设备中（VRP平台），缺省情况下，连接接收者的路由器（最后一跳路由器）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（源树），即从RPT向SPT切换。,SPT切换条件,Page 34,内容介绍,第1章 PIM概述 第2章 PIM-SM