【譽天數通面試私房菜之組播專題】第六期: PIM SM詳解

PIM-DM的侷限

Ø PIM-DM適用於組播成員分佈較爲密集的園區網絡。在組播成員分佈相對較爲稀疏的大規模網絡中(Internet),組播流量的週期性擴散/剪枝將給網絡帶來極大的負擔。

Ø 對於PIM-DM的侷限性,PIM-SM可以提供相對更加有效的解決方案。

PIM SM基本原理

相對於PIM-DM的“推(Push)模式”,PIM-SM使用“拉(Pull)模式”轉發組播報文。PIM-SM假設網絡中的組成員分佈非常稀疏,幾乎所有網段均不存在組成員,直到某網段出現組成員時,才構建組播路由,向該網段轉發組播數據。一般應用於組播組成員規模相對較大、相對稀疏的網絡。

基於這一種稀疏的網絡模型,它的實現方法是:

Ø 在網絡中維護一臺重要的PIM路由器:匯聚點RP(Rendezvous Point),可以爲隨時出現的組成員或組播源服務。網絡中所有PIM路由器都知道RP的位置。

Ø 當網絡中出現組成員(用戶主機通過IGMP加入某組播組G)時,最後一跳路由器向RP發送Join報文,逐跳創建(*,G)表項,生成一棵以RP爲根的RPT。

Ø 當網絡中出現活躍的組播源(信源向某組播組G發送第一個組播數據)時,第一跳路由器將組播數據封裝在Register報文中單播發往RP,在RP上創建(S,G)表項,註冊源信息。

PIM-SM的關鍵機制包括鄰居建立、DR競選、RP發現、RPT構建、組播源註冊、SPT切換、Assert;同時也可通過配置BSR(Bootstrap Router)管理域來實現單個PIM-SM域的精細化管理。PIM-SM中PIM鄰居建立過程以及Assert機制與PIM-DM相同。

匯聚點RP(Rendezvous Point)

RP的作用:

Ø RP是PIM-SM域中的核心路由器,擔當RPT樹根節點。

Ø 共享樹裏所有組播流量都要經過RP轉發給接收者。

RP可以靜態指定也可動態選舉:

Ø 靜態指定是指由管理員在每臺PIM-SM路由器上進行配置,使得每臺路由器獲知RP的位置。

Ø 動態選舉是指通過專用協議在若干臺C-RP(Candidate-RP)中選舉產生。管理員需要開啓選舉協議並配置若干臺PIM-SM路由器成爲C-RP。

RPT及其建立過程
在這裏插入圖片描述
PT的建立過程:

  1. 主機加入某個組播組時,發送IGMP成員通告。

  2. 最後一跳路由器向RP發送(*,G)Join消息。

  3. ,G)Join消息到達RP的過程中,沿途各路由器都會生成相應的(,G)組播轉發條目。

RPT實現了組播數據按需轉發的目的,減少了數據泛洪對網絡帶寬的佔用。

SPT及其建立過程
在這裏插入圖片描述
在PIM-SM網絡中,任何一個新出現的組播源都必須首先在RP處“註冊”,繼而才能將組播報文傳輸到組成員。具體過程如下:

  1. 組播源向組播組發送第一個組播報文。

  2. 源端DR將該組播報文封裝成Register報文並以單播方式發送給相應的RP。

  3. RP收到註冊消息後,一方面從Register消息中提取出組播報文,並將該組播報文沿RPT分支轉發給接收者。

  4. 另一方面,RP向源端DR發送(S,G)Join消息,沿途路由器上都會生成相應(S,G)表項。從而建立了一顆由組播源至RP的SPT樹。

  5. SPT樹建立後,組播源發出的組播報文沿該SPT轉發至RP。

  6. RP沿SPT收到該組播報文後,向源端DR單播發送Register-stop消息。

Switchover機制
在這裏插入圖片描述
PIM-SM通過指定一個利用帶寬的SPT閾值可以實現RPT到SPT的切換。

用戶端DR週期性檢測組播報文的轉發速率,一旦發現從RP發往組播組G的報文速率超過閾值,則觸發SPT切換:

Ø 用戶端DR逐跳向源端DR發送(S,G)Join報文並創建(S,G)表項,建立源端DR到用戶端DR的SPT。

Ø SPT建立後,用戶端DR會沿着RPT逐跳向RP發送剪枝報文,收到剪枝報文的路由器將(*,G)複製成相應的(S,G),並將相應的下游接口置爲剪枝狀態。剪枝結束後,RP不再沿RPT轉發組播報文到組成員端。

Ø 如果SPT不經過RP,RP會繼續向源端DR逐跳發送剪枝報文,刪除(S,G)表項中相應的下游接口。剪枝結束後,源端DR不再沿“源端DR-RP”的SPT轉發組播報文到RP。

在VRP中,缺省情況下連接接收者的路由器在探測到組播源之後(即接收到第一個數據報文),便立即加入最短路徑樹,即從RPT向SPT切換。

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