【譽天數(shù)通面試私房菜之組播專題】第六期: PIM SM詳解

PIM-DM的局限

??PIM-DM適用于組播成員分布較為密集的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)因惭。在組播成員分布相對較為稀疏的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中(Internet)它褪,組播流量的周期性擴散/剪枝將給網(wǎng)絡(luò)帶來極大的負擔(dān)姊氓。

??對于PIM-DM的局限性在讶,PIM-SM可以提供相對更加有效的解決方案名挥。


PIM SM基本原理

相對于PIM-DM的“推(Push)模式”瓮顽,PIM-SM使用“拉(Pull)模式”轉(zhuǎn)發(fā)組播報文县好。PIM-SM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的組成員分布非常稀疏,幾乎所有網(wǎng)段均不存在組成員暖混,直到某網(wǎng)段出現(xiàn)組成員時缕贡,才構(gòu)建組播路由,向該網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)。一般應(yīng)用于組播組成員規(guī)模相對較大晾咪、相對稀疏的網(wǎng)絡(luò)黔漂。

基于這一種稀疏的網(wǎng)絡(luò)模型,它的實現(xiàn)方法是:

??在網(wǎng)絡(luò)中維護一臺重要的PIM路由器:匯聚點RP(Rendezvous Point)禀酱,可以為隨時出現(xiàn)的組成員或組播源服務(wù)炬守。網(wǎng)絡(luò)中所有PIM路由器都知道RP的位置。

??當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)組成員(用戶主機通過IGMP加入某組播組G)時剂跟,最后一跳路由器向RP發(fā)送Join報文减途,逐跳創(chuàng)建(*,G)表項曹洽,生成一棵以RP為根的RPT鳍置。

??當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)活躍的組播源(信源向某組播組G發(fā)送第一個組播數(shù)據(jù))時,第一跳路由器將組播數(shù)據(jù)封裝在Register報文中單播發(fā)往RP送淆,在RP上創(chuàng)建(S税产,G)表項,注冊源信息偷崩。

PIM-SM的關(guān)鍵機制包括鄰居建立辟拷、DR競選、RP發(fā)現(xiàn)阐斜、RPT構(gòu)建衫冻、組播源注冊、SPT切換谒出、Assert隅俘;同時也可通過配置BSR(Bootstrap Router)管理域來實現(xiàn)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相同笤喳。


匯聚點RP(Rendezvous Point)

RP的作用:

??RP是PIM-SM域中的核心路由器为居,擔(dān)當(dāng)RPT樹根節(jié)點。

??共享樹里所有組播流量都要經(jīng)過RP轉(zhuǎn)發(fā)給接收者杀狡。

RP可以靜態(tài)指定也可動態(tài)選舉:

??靜態(tài)指定是指由管理員在每臺PIM-SM路由器上進行配置蒙畴,使得每臺路由器獲知RP的位置。

??動態(tài)選舉是指通過專用協(xié)議在若干臺C-RP(Candidate-RP)中選舉產(chǎn)生捣卤。管理員需要開啟選舉協(xié)議并配置若干臺PIM-SM路由器成為C-RP忍抽。


RPT及其建立過程

?

RPT的建立過程:

1)?主機加入某個組播組時,發(fā)送IGMP成員通告董朝。

2)?最后一跳路由器向RP發(fā)送(*鸠项,G)Join消息。

3)?(*子姜,G)Join消息到達RP的過程中祟绊,沿途各路由器都會生成相應(yīng)的(*楼入,G)組播轉(zhuǎn)發(fā)條目。

RPT實現(xiàn)了組播數(shù)據(jù)按需轉(zhuǎn)發(fā)的目的牧抽,減少了數(shù)據(jù)泛洪對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用嘉熊。

?

SPT及其建立過程

在PIM-SM網(wǎng)絡(luò)中,任何一個新出現(xiàn)的組播源都必須首先在RP處“注冊”扬舒,繼而才能將組播報文傳輸?shù)浇M成員阐肤。具體過程如下:

1)組播源向組播組發(fā)送第一個組播報文。

2)源端DR將該組播報文封裝成Register報文并以單播方式發(fā)送給相應(yīng)的RP讲坎。

3)?RP收到注冊消息后孕惜,一方面從Register消息中提取出組播報文,并將該組播報文沿RPT分支轉(zhuǎn)發(fā)給接收者晨炕。

4)?另一方面衫画,RP向源端DR發(fā)送(S,G)Join消息瓮栗,沿途路由器上都會生成相應(yīng)(S削罩,G)表項。從而建立了一顆由組播源至RP的SPT樹费奸。

5)?SPT樹建立后弥激,組播源發(fā)出的組播報文沿該SPT轉(zhuǎn)發(fā)至RP。

6)?RP沿SPT收到該組播報文后货邓,向源端DR單播發(fā)送Register-stop消息秆撮。

?

Switchover機制


PIM-SM通過指定一個利用帶寬的SPT閾值可以實現(xiàn)RPT到SPT的切換。

用戶端DR周期性檢測組播報文的轉(zhuǎn)發(fā)速率换况,一旦發(fā)現(xiàn)從RP發(fā)往組播組G的報文速率超過閾值,則觸發(fā)SPT切換:

??用戶端DR逐跳向源端DR發(fā)送(S盗蟆,G)Join報文并創(chuàng)建(S戈二,G)表項,建立源端DR到用戶端DR的SPT喳资。

??SPT建立后觉吭,用戶端DR會沿著RPT逐跳向RP發(fā)送剪枝報文,收到剪枝報文的路由器將(*仆邓,G)復(fù)制成相應(yīng)的(S鲜滩,G),并將相應(yīng)的下游接口置為剪枝狀態(tài)。剪枝結(jié)束后节值,RP不再沿RPT轉(zhuǎn)發(fā)組播報文到組成員端徙硅。

??如果SPT不經(jīng)過RP,RP會繼續(xù)向源端DR逐跳發(fā)送剪枝報文搞疗,刪除(S嗓蘑,G)表項中相應(yīng)的下游接口。剪枝結(jié)束后,源端DR不再沿“源端DR-RP”的SPT轉(zhuǎn)發(fā)組播報文到RP桩皿。

在VRP中豌汇,缺省情況下連接接收者的路由器在探測到組播源之后(即接收到第一個數(shù)據(jù)報文),便立即加入最短路徑樹泄隔,即從RPT向SPT切換拒贱。

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