📪 🤛🏿 🧖 PIM原则 🤼 🤱🏻 🔀

PIM协议是一组用于在路由器之间的网络上传输多播的协议。邻居关系的构建方式与动态路由协议相同。 PIMv2每30秒将Hello消息发送到保留的多播地址224.0.0.13（所有PIM路由器）。该消息包含保留计时器-通常为3.5 * Hello Timer，默认为105秒。

PIM使用两种主要的操作模式-密集和稀疏模式。让我们从密集模式开始。
基于源的分发树。
建议在各种组播组的客户端数量众多的情况下使用密集模式模式。路由器收到多播流量时，首先要做的是检查其RPF规则。 RPF-此规则用于检查具有单播路由表的组播源。根据单播路由表的版本，流量必须到达隐藏该主机的接口。该机制解决了组播传输过程中出现环路的问题。

多播消息中的R3将识别多播的源（源IP），并从其单播表中检查R1和R2的两个流。表（R1到R3）指示的接口中的流将进一步传输，而R2中的流将被丢弃，因为要到达多播源，必须通过S0 / 1发送数据包。
问题是，如果具有相同度量的两条等效路由会发生什么？在这种情况下，路由器将为这些路由选择下一跳。谁拥有更高的IP地址，他赢了。如果需要更改此行为，可以使用ECMP。更多细节在这里。
在检查了RPF规则之后，路由器将一个组播数据包发送到它的所有PIM邻居，但接收该数据包的邻居除外。其他PIM路由器重复此过程。多播数据包从源传递到最终收件人的路径形成一棵树，称为-基于源的分发树，最短路径树（SPT），源树。三种不同的名称，任意选择。
如何解决问题，因为有些路由器没有放弃某些组播流，并且没有人可以将其发送给更高级别的路由器。为此，发明了修剪机制。
修剪消息。
例如，尽管R3根据RPF的规则将其丢弃，但R2将继续发送R3多播。为什么要加载频道？ R3发送PIM剪枝消息，R2收到此消息后，将从该流的传出接口列表（应从中发送此流量的接口列表）中删除S0 / 1接口。

以下是PIM Prune消息的更正式定义：
一个路由器将PIM Prune消息发送到第二个路由器，以使第二个路由器从特定的（S，G）SPT中删除在其上接收到Prune的链接。

R2收到剪枝消息后，将剪枝定时器设置为3分钟。三分钟后，它将再次开始发送流量，直到收到下一条Prune消息为止。这是在PIMv1中。
并且在PIMv2中添加了状态刷新计时器（默认为60秒）。一旦从R3发送了修剪消息，此计时器就在R3上启动。此计时器到期后，R3将发送一个状态刷新消息，此消息会将3分钟的修剪计时器重置为该组的R2。
发送剪枝消息的原因：

当多播数据包未能通过RPF检查时。
没有本地连接的客户端请求多播组（IGMP加入），并且没有可以向其发送多播流量的PIM邻居时（非修剪接口）。

嫁接消息。
想象一下，R3不需要R2的流量，发送Prune并从R1接收多播。但是突然之间，通道落在R1-R3和R3之间，没有多播。您可以等待3分钟，直到R2上的Prune Timer过期。 3分钟的等待时间很长，以免等待，您需要发送一条消息，从修剪状态立即在R2上立即显示此接口S0 / 1。该消息将是嫁接消息。收到Graft消息后，R2将发送Graft-ACK作为响应。
修剪优先。

让我们看看这个方案。 R1在具有两个路由器的网段中广播多播。 R3接收和广播流量，R2接收，但是没有人广播流量。它将修剪消息发送到此段中的R1。 R1应该从列表中删除Fa0 / 0并在此段中停止广播，但是R3会如何？和R3在同一段中，他也从Prune收到了此消息，并意识到了情况的悲剧。在R1停止广播之前，它将计时器设置为3秒，并在3秒后停止广播。 3秒-R3花费了很多时间，以免丢失多播。因此，R3尽快为该组发送Pim Join消息，R1不再认为停止广播。关于下面的加入帖子。
声明消息。

想象一下这种情况：两个路由器同时广播到同一网络。它们从源接收相同的流，并且都将其广播到e0接口后面的相同网络。因此，他们需要确定谁将是该网络的唯一广播公司。断言消息用于此目的。当R2和R3检测到多播流量重复时，即它们自己在R2和R3上广播的多播，而它们自己广播的多播，则路由器会明白这里出了问题。在这种情况下，路由器发送Assert消息，其中包括管理距离和到达多播源所通过的路由度量-10.1.1.10。获奖者如下：

AD较低的那个。
如果AD相等，则谁具有较低的度量。
如果存在相等性，则将其广播此多播的网络中具有较高IP的那个。

赢得投票，路由器将成为指定路由器。 Pim Hello也用于选择DR。在本文的开头，显示了PIM Hello消息，您可以在其中看到DR字段。获胜者是在此链接上具有更高IP地址的那个。
有用的盘子：

MROUTE表。
在初步回顾了PIM协议的操作之后，我们需要弄清楚如何使用多播路由表。 mroute表存储有关客户端请求哪些流以及来自多播服务器的流的信息。
例如，当在某个接口上收到IGMP成员资格报告或PIM加入时，类型（*，G）的条目将添加到路由表中：

该条目表示已收到地址为238.38.38.38的流量请求。 DC标志表示组播将在密集模式下工作，C标志表示接收者直接连接到路由器，即路由器接收到IGMP成员资格报告和PIM加入。
如果有类似（S，G）的记录，则表明我们有一个多播流：

在S字段192.168.1.11中，我们已经注册了多播源的IP地址，它将通过RPF规则进行检查。如果出现问题，首先要做的是检查单播表中到源的路由。在“传入接口”字段中，指示多播到达的接口。在单播路由表中，到源的路由必须引用此处指定的接口。传出接口指示多播将重定向到的位置。如果为空，则没有向路由器发送此流量的请求。有关所有标志的更多信息，请参见此处。
PIM稀疏模式。
稀疏模式策略与密集模式相反。当稀疏模式接收到多播流量时，它将仅通过存在对此流请求的接口发送流量，例如，请求此流量的Pim Join或IGMP Report消息。
SM和DM的相似元素：

邻居关系的构建方式与PIM DM中的相同。
RPF规则有效。
DR的选择类似。
Prune Overrides引擎和Assert消息相似。

为了控制谁需要网络上的何处，何处以及什么多播流量，需要一个公共信息中心。这样的中心，我们将有集合点（RP）。任何需要某种多播流量的人或开始接收来自源的多播流量的人，然后将其发送到RP。
当RP接收到多播流量时，它将把它发送到先前请求此流量的那些路由器。

想象一下这样的拓扑，其中RP是R3。 R1收到来自S1的流量后，便立即将此组播数据包封装在单播PIM注册消息中，并将其发送给RP。他怎么知道谁是RP？在这种情况下，它是静态配置的，稍后我们将讨论动态RP调整。

ip pim rp地址3.3.3.3

RP会看起来-是否有想要接收此流量的人提供任何信息？假设不是。然后，RP将向R1发送一个PIM Register-Stop消息，这意味着没有人需要该多播，注册被拒绝。 R1将不发送多播。但是多播源将发送它，因此R1在接收到Register-Stop之后将启动Register-Suppression计时器，该计时器为60秒。在计时器到期前5秒钟，R1将向RP端发送一个空注册消息，其中包含Null-Register位（即，没有封装的组播数据包）。 RP反过来会像这样：

如果没有收件人，则它将以注册停止消息作为响应。
如果收件人出现，那么他将不会以任何方式回答他。 R1在5秒钟内未收到拒绝注册的请求，将感到高兴，并将向RP发送带有封装的多播的注册消息。

当多播到达RP时，似乎已经解决了，现在让我们尝试回答RP如何将流量传递给接收者的问题。在这里，您需要介绍一个新概念-根路径树（RPT）。 RPT是一棵树，在RP中的根向每个PIM-SM路由器上分支的接收者增长。 RP通过接收PIM Join消息来创建它，并将新分支添加到树中。每个下游路由器也是如此。一般规则如下所示：

当PIM-SM路由器在任何接口上（隐藏了RP的接口除外）在任何接口上收到PIM Join消息时，都会向树添加新分支。
当PIM-SM路由器从直接连接的主机接收到IGMP成员资格报告时，也会添加一个分支。

想象一下，我们在R5路由器上有一个228.8.8.8组的多播客户端。一旦R5从主机接收到IGMP成员资格报告，R5就向RP方向发送PIM加入，并且它本身在树中添加了一个查看主机的接口。接下来，R4从R5接收PIM Join，将Gi0 / 1接口添加到树中，并向RP方向发送PIM Join。最后，RP（R3）收到一个PIM Join并将Gi0 / 0添加到树中。因此，获得了多播接收者的注册。我们正在建立根R3-Gi0 / 0→R4-Gi0 / 1→R5-Gi0 / 0的树。
之后，PIM Join将发送到R1，R1将开始发送多播流量。重要的是要注意，如果主机在多播广播开始之前请求了流量，则RP将不会发送PIM Join，也不会向R1端发送任何内容。
如果在发送多播时突然突然，主机停止想要接收它，一旦RP在Gi0 / 0接口上接收到PIM Prune，则立即将PIM寄存器-停止直接发送到R1，然后通过Gi0 / 1接口发送PIM Prune消息。 PIM寄存器停止通过单播发送到PIM寄存器到达的地址。
就像我们之前说过的，一旦路由器向另一个路由器（例如R4上的R5）发送PIM Join，则将一个条目添加到R4：

并且计时器启动以重置该计时器，R5必须不断地PIM Join消息，否则R4将被排除在外发列表中。 R5将每60条PIM加入消息发送一次。
最短路径树切换。
我们将在R1和R5之间添加一个接口，查看流量如何在此拓扑结构中流动。

假设流量是根据旧方案R1-R2-R3-R4-R5发送和接收的，此处我们连接并配置了R1和R5之间的接口。
首先，我们必须在R5上重建单播路由表，现在可以通过R5 Gi0 / 2接口访问网络192.168.1.0/24。现在，当R5在Gi0 / 1接口上接收到多播时，他知道RPF规则不满足，因此在Gi0 / 2上接收多播会更合乎逻辑。它应与RPT断开连接，并构建一个称为“最短路径树（SPT）”的较短树。为此，他通过Gi0 / 2向R1发送一个PIM Join，并且R1也开始通过Gi0 / 2发送多播。现在，R5必须取消订阅RPT，以免获得两份副本。为此，他发送一条Prune消息来指示源的IP地址，并插入一个特殊位-RPT位。这意味着我不需要发送流量，这里有更好的树。 RP还向R1 PIM剪枝侧发送消息，但不发送Register-Stop消息。另一个功能：R5现在将不断地将PIM Prune发送到RP，因为R1继续每分钟向RP发送PIM寄存器。 RP，直到有新的人希望这种流量会拒绝他。 R5通知RP它继续通过SPT接收多播。
动态RP搜索。
自动RP
该技术是Cisco专有的，并不特别流行，但仍然有效。自动RP包括两个主要步骤：
1）RP向保留地址224.0.1.39发送RP通告消息，声明自己对所有组或某些组的RP。此消息每分钟发送一次。
2）需要一个RP映射代理，该代理将发送RP发现消息，指示哪个RP侦听哪些组。正是从该消息中，普通的PIM路由器将自行确定RP。映射代理可以是RP路由器本身，也可以是任何单独的PIM路由器。 RP-Discovery使用一分钟的计时器发送到地址224.0.1.40。
让我们更详细地看一下该过程：
将R3设置为RP：

ip pim send-rp-announce环回0作用域10

R2作为映射代理：

ip pim send-rp-discovery回送0范围10

在所有其他方面，我们希望通过自动RP实现RP：

ip pim autorp侦听器

一旦我们配置了R3，它将开始发送RP-Announce：

并且R2，在设置映射代理后，将等待RP-Announce消息。仅当他发现至少一个RP时，他才开始发送RP-Discovery：

因此，普通路由器（PIM RP侦听器）一收到此消息，便会知道在哪里寻找RP。
自动RP的主要问题之一是，为了接收RP通告和RP发现消息，您需要将PIM Join发送到地址224.0.1.39-40，并且要发送，您需要知道RP在哪里。鸡肉和鸡蛋的经典问题。为了解决这个问题，发明了PIM稀疏密集模式。如果路由器不知道RP，则以密集模式工作；如果知道，则以稀疏模式工作。当在普通路由器的接口上配置了PIM稀疏模式和ip pim autorp listener命令时，该路由器将仅在直接直接进行多播的Auto-RP协议（224.0.1.39-40）下工作在密集模式下。
BootStrap路由器（BSR）。
此功能类似于自动RP。每个RP发送一个映射代理消息，该消息收集映射信息，然后通知所有其他路由器。我们对过程的描述类似于自动RP：
1）一旦我们将R3配置为RP的候选者，则命令：

ip pim rp-候选人回送0

R3不会做任何事情，为了开始发送特殊消息，他首先需要找到一个映射代理。因此，我们进入第二步。
2）将R2配置为映射代理：

ip pim bsr-候选人回送0

R2开始发送PIM Bootstrap消息，在该消息中，它指示自己为映射代理：

该消息发送到地址224.0.013，PIM协议将其用于其他消息。他向各个方向发送它们，因此没有像Auto-RP一样出现鸡肉和鸡蛋的问题。
3）RP收到路由器BSR的消息后，会立即向路由器BSR的地址发送单播消息：

此后，当BSR接收到有关RP的信息时，它将通过多播将其发送到所有PIM路由器都侦听的地址224.0.0.13。因此，对于BSR中的常规路由器，没有ip pim autorp listener命令的类似物。
具有组播源发现协议（MSDP）的Anycast RP。
Auto-RP和BSR允许我们按以下方式分配RP上的负载：每个多播组只有一个活动RP。使一个组播组的负载分配为多个RP无效。 MSDP通过向RP路由器发出相同的IP地址（掩码为255.255.255.255）来实现此目的。 MSDP使用以下方法之一识别信息：静态，自动RP或BSR。

在图片中，我们具有带有MSDP的自动RP配置。两个RP在Loopback 1接口上都配置了IP地址172.16.1.1/32，并用于所有组。当RP公告时，两个路由器都引用此地址谈论自己。收到信息后，自动RP映射代理将发送有关RP的RP-发现，其地址为172.16.1.1/32。关于网络172.16.1.1/32，我们分别告诉使用IGP和的路由器。因此，PIM路由器从到网络172.16.1.1/32的路由上表示为下一跳的RP请求或注册流。 MSDP协议本身是为RP设计的，用于交换多播信息消息。
考虑以下拓扑：

Switch6将流量广播到地址238.38.38.38，到目前为止，只有RP-R1知道它。 Switch7和Switch8在此请求了该组。路由器R5和R4将分别向R1和R3发送PIM Join。怎么了直到R5上的13.13.13.13为止的路由都将根据IGP度量标准引用R1，与R4相同。
RP-R1知道该流并开始向R5广播它，但是R4对此一无所知，因为R1不会发送它。因此，需要MSDP。我们在R1和R5上进行配置：

R1上的ip msdp对等端3.3.3.3 connect-source Loopback1

R3上的ip msdp对等1.1.1.1 connect-source Loopback3

他们将在彼此之间发起会话，并且在接收到任何流后将向其RP邻居报告该会话。
RP-R1收到来自Switch6的流后，将立即向单播MSDP Source-Active发送一条消息，该消息包含诸如（S，G）之类的信息-有关组播源和目的地的信息。现在，当RP-R3知道诸如Switch6之类的源时，当它从R4收到对此流的请求时，它将在路由表的引导下发送到Switch6 PIM Join。因此，已收到这种PIM加入的R1将开始向RP-R3发送流量。
MSDP在TCP上运行，RP相互发送keepalive消息以验证可行性。计时器为60秒。
将MSDP对等体划分为不同域的功能仍然难以理解，因为Keepalive和SA消息并不表示属于任何域。另外，在此拓扑中，还根据各种域的指示对配置进行了测试-操作上没有差异。
如果有人可以澄清，请乐意阅读评论。

关于这一点，我想完成本文。以下是使用的有用材料和链接：

CCIE路由和交换v5.0官方证书指南，第2卷，第五版，Narbik Kocharians，Terry Vinson。
网络最小。第九部分。多播

PIM原则

More articles: