一抖剿、PIM DM

PIM DM的工作機制包括擴散、剪枝识窿、嫁接斩郎、狀態(tài)刷新及斷言機制。

擴散喻频、剪枝是生成SPT的主要方法缩宜，而嫁接和狀態(tài)刷新是對擴散剪枝機制的改進增強；

1甥温、擴散

當一臺路由器收到組播報文后锻煌，先執(zhí)行RPF檢查，通過檢查后的報文向所有其他有PIM鄰居或有IGMP接收者的接口復制轉(zhuǎn)發(fā)姻蚓；（除RPF接口外炼幔，其他有PIM鄰居的接口都是下游接口）

只有路由器組播表項下游接口非空，報文就會繼續(xù)擴散下去史简，如果沒有其他鄰居或不再有IGMP接收者乃秀，則丟棄報文并不再繼續(xù)擴散；

2圆兵、剪枝和剪枝定時器

當報文擴散到末端路由器后跺讯，由于其沒有PIM鄰居或沒有IGMP接收者，組播表項下游接口列表為空殉农，路由器會向上游鄰居發(fā)送剪枝報文刀脏，通知上游鄰居不要再繼續(xù)將組播報文轉(zhuǎn)發(fā)下來；

上游鄰居收到剪枝報文后超凳，會將收到剪枝報文的接口從其組播表項下游接口列表中剪除愈污，如果路由器的下游接口都被剪除耀态，會觸發(fā)路由器繼續(xù)向上游發(fā)送剪枝，而如果下游接口仍有其他接口暂雹，則不再繼續(xù)剪枝首装，剪枝行為終止；

發(fā)生剪枝后杭跪，報文不再繼續(xù)向剪枝接口擴散仙逻，剪枝計時器（210s）超時后，被剪掉的接口會重新出現(xiàn)在下游接口列表中涧尿，組播數(shù)據(jù)報文會再次向該接口擴散系奉，下游路由器再次向上游鄰居發(fā)送剪枝報文，如此反復姑廉；

剪枝延遲定時器及剪枝否決機制

剪枝延遲計時器的作用是在下游接口有多個鄰居的場景下缺亮，阻止下游接口被某個下游鄰居立即剪掉而設計的；

如果下游接口僅有一個PIM鄰居且從其收到剪枝報文桥言，則收到后下游接口立即被剪掉瞬内；

但如果下游接口有多個鄰居存在，則要在3s超時后接口才被剪除限书；

Override是在共享網(wǎng)段上當前路由器看到另外一臺路由器發(fā)送剪除自己上游RPF鄰居的剪枝報文而設置的計時器虫蝶，在Override期間2.5s，當前路由器如果聽到其他路由器的join響應報文倦西，則會立即終止Override計時器能真，否則發(fā)送自己的join報文；

3扰柠、 嫁接

被剪枝的接口下游出現(xiàn)新加入的接收者粉铐，被剪枝的接口會在剪枝定時器超時恢復轉(zhuǎn)發(fā)，這個時間需要210s卤档，接收者需要等待210s后才能收到組播數(shù)據(jù)蝙泼，引入嫁接機制可以優(yōu)化接收者收到組播報文的時間；

嫁接是下游路由器主動向上游RPF路由器發(fā)送Graft報文劝枣，要求上游路由器主動把被剪除的接口添加到下游接口列表汤踏，整個過程是可靠的；

發(fā)生剪枝的路由器下游新加入接收者舔腾，下游接口列表變?yōu)榉强障海|發(fā)路由器向上游RPF鄰居發(fā)送Graft報文；（如果一直沒有收到Graft-Ack稳诚，3s后會發(fā)生重傳）

上游RPF鄰居被剪枝的接口收到嫁接報文后哗脖，立即變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，同時單播回應Graft-Ack報文，如果當前路由器下游接口非空才避，會繼續(xù)向上游RPF鄰居發(fā)送嫁接報文橱夭，直至有組播流的路由器；

4桑逝、狀態(tài)刷新

有了主動嫁接機制棘劣，就不再需要已剪枝接口剪枝定時器超時后恢復轉(zhuǎn)發(fā)了，通過狀態(tài)刷新來周期刷新剪枝定時器不讓其因定時器超時恢復轉(zhuǎn)發(fā)肢娘；

離組播源最近的第一跳路由器會以60s為間隔周期產(chǎn)生狀態(tài)刷新報文并向全網(wǎng)擴散呈础，擴散方式同組播報文擴散方式舆驶，狀態(tài)刷新報文SR僅刷新相應表項的下游接口橱健，如果該接口已被剪除則刷新剪枝定時器，使其一直處于剪枝狀態(tài)沙廉；

當組播源不再活躍時拘荡，第一跳路由器將不再產(chǎn)生狀態(tài)刷新報文；

5撬陵、斷言機制和斷言計時器

組播報文經(jīng)多臺路由器轉(zhuǎn)發(fā)到同一下游網(wǎng)段珊皿，相同的組播報文被轉(zhuǎn)發(fā)了多份，這會加重網(wǎng)絡負擔,同時接收者會收到重復的多份報文巨税；

斷言機制通過比較R3蟋定、R4到組播源的信息，在二者間選舉出一臺路由器負責轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)到當前網(wǎng)段草添；

組播轉(zhuǎn)發(fā)路由器的下游接口發(fā)送出組播數(shù)據(jù)的同時有收到同樣的組播數(shù)據(jù)驶兜，觸發(fā)各自發(fā)送Assert報文，報文中攜帶了自身到組播源的路由協(xié)議優(yōu)先級和度量值远寸；

先比較單播路由協(xié)議優(yōu)先級抄淑，值越小越優(yōu)；

如果路由協(xié)議優(yōu)先級相同驰后，比較到組播源的成本值肆资，值越小越優(yōu)；

如果到組播源的成本值也一致灶芝，Assert報文的源IP地址大的成為Winner郑原；

非Winner路由器自動剪除自己的下游接口關(guān)聯(lián)斷言計時器（180s），同時發(fā)送一份剪枝報文給Winner夜涕，后續(xù)過程參考剪枝否決機制颤专；

Assert計時器超時后180s，下游接口恢復轉(zhuǎn)發(fā)钠乏，因此斷言機制周期性發(fā)生栖秕；

Assert Cannel報文? ? （將Assert報文攜帶的metric值置為無窮大）

如果Winner上游RPF接口Down掉或RPF接口改變?yōu)楫斍皵嘌詢?yōu)勝的接口，會觸發(fā)接口發(fā)送Assert Cannel消息（Assert報文中將metric置為無窮大）晓避，非Winner下游接口立即恢復轉(zhuǎn)發(fā)并發(fā)送Assert報文簇捍，避免非winner的下游接口等待Assert計時器超時只壳，最大180s才能恢復轉(zhuǎn)發(fā)；

二暑塑、PIM SM

PIM SM多部署在組播成員分布稀疏分散吼句、規(guī)模相對較大的網(wǎng)絡環(huán)境中；

不同于DM主動擴散組播數(shù)據(jù)到接收者的網(wǎng)絡事格，SM使用PULL的方式來建組播樹惕艳，接收者需要主動向樹根建樹，才能接收組播報文驹愚；

PIM SM中远搪，組播網(wǎng)絡上的接收者和組播源彼此并不知道對方是否存在及所在位置，所以需要RP Rendezvous Point作為網(wǎng)絡的核心逢捺，接收者所在路由器以RP為樹根構(gòu)建共享樹RPT谁鳍，RP以組播源為樹根構(gòu)建最短路徑樹SPT；

PIM SM建組播分發(fā)樹較DM復雜劫瞳，包括三個階段：

階段一倘潜、接收者所在路由器向RP發(fā)（*，G）join建共享樹RPT志于；

階段二涮因、RP收到注冊報文后，向組播源發(fā)（S伺绽，G）join建最短路徑樹SPT养泡；

階段三、收到組播數(shù)據(jù)的接收者所在路由器向組播源發(fā)（S憔恳，G）建SPT樹（可選瓤荔，默認開啟）；

SPT和RPT比較

SPT以組播源為樹根，連接組播源和組播接收者，路徑最優(yōu)筛婉，但是每個組播源和組就需要一個（S奉瘤，G）表項，占用內(nèi)存；

RPT以RP為樹根，連接組播接收者，存在次優(yōu)路徑引入延遲的問題郎逃，但是一條（*，G）表項可以轉(zhuǎn)發(fā)所有來自不同源的組播報文挺份，內(nèi)存開銷相對較少褒翰；

RP的作用及不足

RP用于匯聚組播接收者的加入／剪枝請求和組播源的組播數(shù)據(jù)；

當組播源活躍時，組播源所在路由器向已知的RP發(fā)起注冊优训；

當接收者出現(xiàn)時朵你，接收者所在路由器向RP發(fā)送建樹請求；

組播數(shù)據(jù)經(jīng)RP在SPT和RPT間轉(zhuǎn)發(fā)揣非；

RP是PIM SM的核心抡医、瓶頸，易有單點故障早敬；

路由器間通告RP會使網(wǎng)絡增加負荷忌傻，配置維護的復雜性相應增加；

RP未必處于源和接收者路由器的最優(yōu)路徑上搞监，會引入額外的延遲水孩；

靜態(tài)RP

靜態(tài)RP為每臺路由器手工添加RP和組的對應關(guān)系，適用在簡單拓撲或小型網(wǎng)絡中部署腺逛；

當網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化時荷愕，不能及時更新RP和組播組的對應關(guān)系衡怀；

如果沒有指定ACL棍矛，靜態(tài)RP為所有組播組224.0.0.0/4服務，如果指定了ACL抛杨，靜態(tài)RP只為該ACL所許可的組播組服務够委；

如果沒有指定ACL，只能配置一個靜態(tài)RP怖现，指定ACL后可以配置最多50個靜態(tài)RP茁帽，但同一個ACL不能對應到多個靜態(tài)RP；

缺省動態(tài)RP比靜態(tài)RP優(yōu)先級高屈嗤，指定preferred關(guān)鍵字后潘拨，靜態(tài)RP生效；

如果存在多個靜態(tài)RP為某個組服務的情況饶号，則選擇IP地址最大的RP為該組服務铁追；

動態(tài)RP

動態(tài)RP的好處是當網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化的時候茫船，RP和組播組的對應關(guān)系會自動調(diào)整琅束，保證網(wǎng)絡的冗余性；

PIMv2使用BSR作為動態(tài)RP協(xié)議算谈，通過BSR定義組播組和RP的映射并快速的分發(fā)到域內(nèi)PIM路由器涩禀，如果當前RP不可達，可以使用備份RP然眼；

BSR協(xié)議定義了兩種角色的設備艾船，C-RP和C-BSR,二者都可以定義多臺，以提供冗余備份能力；

1屿岂、C-BSR? ? Candidate-BSR

在一個PIM-SM域內(nèi)礁蔗，可能存在多臺設備配置為C-BSR，但在同一時刻只能有一臺設備成為BSR雁社；

BSR的選舉是通過PIMv2的Bootstrap報文選舉出來的浴井，報文攜帶BSR優(yōu)先級、BSR地址霉撵；

如下圖磺浙，BSR優(yōu)先級是0，BSR地址是10.1.2.2徒坡，RP-set= （10.1.2.2撕氧，224.0.0.0/4）；

Hash掩碼越大選擇RP時的顆粒度越小喇完，在多個RP間分擔的效果就越好伦泥，把組范圍和Hash掩碼執(zhí)行與運算，得出更小的地址段锦溪，對于組地址掩碼相同不脯、C-RP優(yōu)先級相同的每個組地址段可隨機在多個RP間選擇，華為Hash掩碼默認30位刻诊，Hash掩碼為0則沒有分擔能力防楷；

BSR選舉規(guī)則：

（1）比較BSR優(yōu)先級，數(shù)值越大越優(yōu)先则涯；

（2）若優(yōu)先級一樣复局，BSR IP地址大的優(yōu)先；

任何一臺C-BSR路由器初始狀態(tài)都是C-BSR狀態(tài)粟判，啟動BSR計時器130s亿昏；

若BSR計時器超時前收到一份更優(yōu)的BSR報文，轉(zhuǎn)發(fā)給所有其他PIM鄰居档礁，刷新BSR計時器角钩，并把收到BSR報文中的RP-set復制到本地RP-Info中；

若BSR計時器超時后未聽到任何其他更優(yōu)的C-BSR報文事秀，當前C-BSR成為BSR彤断，逐跳泛洪自身報文；

BSR周期產(chǎn)生BSR報文易迹，如果從另外一臺路由器收到優(yōu)先級更高的BSR報文宰衙，只轉(zhuǎn)發(fā)已知最優(yōu)BSR的報文，自身進入C-BSR狀態(tài)不再產(chǎn)生自己的BSR報文睹欲，否則丟掉BSR報文供炼；

若超過130s一屋，仍未收到BSR報文，本地已有的BSR信息及RP映射關(guān)系將由于老化而被清除袋哼；

2冀墨、C-RP? ? Candidate-RP

C-RP可以有多個，每個C-RP定義自己的一個接口IP地址和組播組地址范圍的對應關(guān)系涛贯；

每一個IP地址和組播組地址范圍的對應關(guān)系叫做RP映射诽嘉；

多個C-RP的目的是為了增加網(wǎng)絡的健壯性；

C-RP的PIMv2路由器收到泛洪過來的BSR報文后弟翘，了解到BSR地址后虫腋，每個C-RP都會以單播形式把C-RP上定義的RP映射發(fā)給BSR路由器，BSR路由器將收集到的RP映射放到周期性的BSR報文中通告稀余；

RP選舉規(guī)則：

（1）為組計算RP悦冀，組地址掩碼最長的RP優(yōu)先；? ?

（2）C-RP優(yōu)先級睛琳，數(shù)值越小越優(yōu)先盒蟆；

（3）Hash計算數(shù)值大的優(yōu)先；

（4）C-RP地址大的優(yōu)先师骗；

C-RP以60s周期向BSR單播發(fā)送RP-Advertisement历等，以免C-RP信息在BSR上超時；

RP-Advertisement報文中攜帶C-RP優(yōu)先級丧凤、C-RP地址募闲、組播組地址范圍步脓；

3愿待、普通PIMv2路由器

任何PIMv2路由器收到組地址224.0.0.13的BSR報文后，先執(zhí)行RPF檢查靴患，只有通過RPF檢查的BSR報文才能被接收仍侥，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他PIM鄰居；RPF檢查指接收路由器對BSR報文中的BSR地址檢查鸳君，使BSR為樹根农渊，向遠離BSR的路徑上通告，避免BSR報文環(huán)路或颊；

RPT構(gòu)建

（1）接收者向接收者所在路由器發(fā)送IGMP成員報告砸紊，告知路由器想要加入的組播組；

（2）接收者所在路由器生成（*囱挑，G）表項醉顽，并通過RPF檢查向RP方向發(fā)送（*，G）join平挑，逐跳生成（*游添，G）表項系草，直到RP；

（3）只要接收者存在唆涝，RPT就會一直存在找都。接收者所在路由器每隔60s向上游發(fā)送（*，G）join報文廊酣，收到報文的接口刷新接口計時器210s能耻，如果接口計時器超時都沒有收到（*，G）join報文亡驰，會從下游接口列表中移除嚎京；

下游接口計時器根據(jù)（*，G）join報文攜帶的Holdtime決定隐解；

如果接收者所在網(wǎng)段有多臺路由器鞍帝，僅DR向RP發(fā)送（*，G）join報文煞茫；

SM路由器向上游發(fā)送join報文的條件：

（1）組播接收者加入帕涌；

（2）收到下游join報文；

SM路由器向上游發(fā)送剪枝prune報文的條件续徽，下游接口為空：

（1）組播接收者離開蚓曼；

（2）從下游收到剪枝prune報文；

（3）下游接口計時器超時钦扭，未收到（*纫版，G）join報文；

SPT構(gòu)建

（1）組播源所在路由器收到組播數(shù)據(jù)后生成（S客情，G）表項其弊，收到組播數(shù)據(jù)的接口為上游接口，下游接口只有注冊隧道接口膀斋；

（2）PIM Register作為隧道協(xié)議直接封裝原始組播數(shù)據(jù)梭伐，隧道源IP地址是DR接口地址，目標地址是RP地址仰担，發(fā)給RP糊识；

（3）當RP收到Register報文并解封裝后，根據(jù)組播源和組地址摔蓝，檢查本地是否存在對應（*赂苗，G）表項；

如果不存在（*贮尉，G）表項拌滋，RP創(chuàng)建（S，G）表項绘盟，下游接口為空鸠真，立即向源端DR發(fā)送Register-stop報文悯仙，抑制其繼續(xù)通過注冊隧道發(fā)送組播數(shù)據(jù)；（一旦收到出現(xiàn)接收者后吠卷，立即向組播源發(fā)送（S锡垄，G）join報文，構(gòu)建SPT）祭隔；

如果存在（*货岭，G）表項，RP沿著RPT將組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給接收者疾渴，同時向組播源方向發(fā)送（S千贯，G）join報文，逐跳生成（S搞坝，G）表項搔谴，構(gòu)建SPT；

RP從SPT和注冊隧道收到兩份組播數(shù)據(jù)后桩撮，立即向遠端DR發(fā)送Register-Stop報文敦第，告知源端DR不要繼續(xù)通過注冊隧道發(fā)送組播數(shù)據(jù)；

（4）源端DR收到Register-stop報文后店量，啟動注冊抑制計時器60s芜果，不再發(fā)送注冊報文，只要組播源一直活躍融师，注冊抑制計時器超時后右钾，源端DR重新開始發(fā)送注冊報文；

為降低RP系統(tǒng)開銷旱爆，DR在每次抑制計時器超時前5s向RP發(fā)送Register-null空注冊報文舀射，報文中僅包含組播源和組地址信息，不含組播數(shù)據(jù)疼鸟，RP在存在對應SPT或?qū)?后控，G）下游接口為空的情況下，都會響應Register-stop報文空镜，來抑制源端DR通過注冊隧道轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)；

SPT切換

華為SM實現(xiàn)中捌朴，當組播數(shù)據(jù)沿RPT向下游轉(zhuǎn)發(fā)時吴攒，會觸發(fā)每一跳設備創(chuàng)建和（*，G）一致的（S砂蔽，G）表項洼怔，有一致的上下游接口對應關(guān)系，但該（S左驾，G）表項不置SPT位镣隶，僅置ACT位极谊，表示有數(shù)據(jù)經(jīng)過該表項；不置SPT位的（S安岂，G）表項不能指導數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)轻猖，這么設計優(yōu)點是可以在發(fā)送SPT剪枝或建樹時，減少不必要的建表項延遲域那；

（1）成員端DR對收到的所有組播組流量進行周期性檢測咙边，若速率超過設定的閥值，立即開始SPT切換次员；

缺省速率為0败许，成員端DR收到組播數(shù)據(jù)后會立即進行SPT切換；

（2）成員端DR向組播源方向發(fā)送（S淑蔚，G）join報文市殷，逐跳生成（S，G）表項刹衫；

組播表中已存在（S被丧，G）表項，置SWT位绪妹，表示SPT切換中甥桂；

（3）組播數(shù)據(jù)經(jīng)SPT轉(zhuǎn)發(fā)，置SWT位的（S邮旷，G）表項置SPT位黄选，（S，G）表項開始指導組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)婶肩；

SPT置位的（S办陷，G）表項和（*，G）表項上游接口不一致時律歼，立即向RP方向發(fā)送置R位（表示RPT）的（S民镜，G）剪枝報文，只要下游接口列表為空险毁，上游路由器逐跳向RP剪枝制圈，RP下游接口列表也為空，繼續(xù)向組播源發(fā)送（S畔况，G）剪枝鲸鹦，直至源端DR；

三跷跪、PIM SSM

IGMP SSM Mapping