华为技术培训资料-DTL210014 PIM SM协议原理.ppt

DTL210014PIM-SM协议原理,ISSUE1.0,Page1,前言,所谓PIM，即ProtocolIndependentMulticast，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SparseMode，稀疏模式（用户分布较分散）。,Page2,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,Page3,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,Page4,PIM概述,PIM（ProtocolIndependentMulticast）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：103PIM路由器组播地址为：224.0.0.13PIM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,Page5,PIM概述,版本版本字段标识版本信息，当前为2类型0：Hello1：注册（仅用于SM）2：停止注册（仅用于SM）3：加入/剪枝4：Bootstrap（仅用于SM）5：Assert6：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,Page6,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,Page7,PIM-SM概述,PIM-SM（ProtocolIndependentMulticastSparseMode）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：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（RendezvousPoint）。组播数据通过RP沿共享树向接收者转发。接收者发现DR(DesignatedRouter)，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,Page8,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）,Page9,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,Page10,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,Page11,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：,0,7,15,31,Hello报文,Page12,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,Page13,DR选举,借助Hello消息可以为共享网络（如Ethernet）选举DR（DesignatedRouter）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,Page14,DR选举,DR选举,DR,DR,RP,Ethernet,Ethernet,Source,Receiver,Receiver,Hello,Join,Register,Page15,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,Page16,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RPRP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(RendezvousPoint),Page17,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（CandidateBootStrapRouter，C-BSR）。,BSR(BootStrapRouter),Page18,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,Page19,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,Page20,RR发现,候选RP（C-RP）将声明发送到BSRC-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,Page21,RP发现,PIM-SM网络,C-RP,C-RP,E,F,B,BSR,RP与BSR的关系（续）,Page22,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,Page23,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,Page24,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,Page25,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,Page26,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,Page27,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,Page28,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,Page29,SPT切换,接收者,RP,共享树,源树,组播源（S，G）,最后一跳路由器加入源树,(S,G)状态被沿着源树新分支创建,RPT向SPT切换,Page30,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,Page31,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,Page32,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,Page33,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,Page34,内容介绍,第1章PIM概述第2章PIM-