PIM介绍

&＃xff08;1&＃xff09;PIM&＃xff08;协议无关组播路由协议&＃xff09;是什么协议&＃xff1f;作用是什么&＃xff1f;
作用&＃xff1a;用于组播路由器与组播路由器之间构建组播路由表协议无关组播&＃xff1a;与网络层运行哪一种单播路由协议无关&＃xff0c;但是网络层必须要运行一种单播路由协议&＃xff0c;用于组播数据转发时进行RPF检查。
特点&＃xff1a; 

1 工作在一个AS内组播路由协议
2PIM分为两种模式&＃xff0c;PIM-SM,PIM-DM

使用PIM的位置&＃xff1a;
1 连接组播源的接口
2 需要转发组播路径经过的接口
3 连接接收者的接口&＃xff08;可选&＃xff0c;运行IGMPV1的接口必须要配置PIM&＃xff09;
PIM协议的角色&＃xff1a;
1第一跳路由器&＃xff1a;连接组播源的路由器&＃xff08;DR&＃xff09;
2最后一跳路由器&＃xff1a;连接接收者的路由器&＃xff08;DR&＃xff09;
3 中间路由器&＃xff1a;负责转发组播数据流
4 叶子路由器&＃xff1a;与用户主机相连的PIM路由器&＃xff0c;但连接的用户主机不一定为组成员
5 MDT&＃xff1a;组播分发树&＃xff0c;组播数据流所经过的路径形成的一颗无环的树
DR主要作用如下&＃xff1a;
1 在连接组播源的共享网段&＃xff0c;由DR负责向RP发送Register注册报文。 

2 在连接组成员的共享网段&＃xff0c;由DR负责向RP发送Join加入报文。 注1&＃xff1a;在DM模式中也选DR&＃xff0c;但不发挥作用
注2&＃xff1a;每个中间网段也会选举DR&＃xff0c;SM模式中&＃xff0c;DR只在头一条和最后一跳发挥作用。

1、PIM 的作用&＃xff0c;为什么称为协议无关组播&＃xff1b;分哪几种模式
PIM 运行在路由器之间&＃xff0c;生成组播的路由表项&＃xff0c;指导组播流量的转发。
协议无关组播&＃xff1a;组播路由器通过 RPF 检查来确定 RPF 接口&＃xff0c;而 RPF 检查是通过 IGP路由表进行&＃xff0c;并不关心 IGP 路由表中的路由如果生成。
DM 密集模式 &＃xff1a;适用于接收者密集&＃xff0c;小型网络的情况&＃xff0c;SPT 树越多&＃xff0c;很多网段都有接受者&＃xff0c;就认为接收者越多&＃xff0c;也就越密集。
SM 稀疏模式 &＃xff1a;适用于接受者少&＃xff0c;大型网络。

2、PIM SM 的工作机制
1、RPT 树的形成
2、SPT 树的形成
3、注册消息的作用&＃xff0c;及什么时候会发送注册停止。
4、切换的过程&＃xff0c;切换后的剪枝

4、PIM SSM mapping
运行在 IGMPV1 IGMPV2 中&＃xff0c;由于 V1 和 V2加组的时候没有指定一个源的信息&＃xff0c;也就只能建立 RPT 是&＃xff0c;无法建立 SPT 树启动了 mapping 后&＃xff0c;要手动绑定一个源信息&＃xff0c;让 路由器知道源的信息&＃xff0c;从而建成 SPT 树。

5、PIM 的报文&＃xff08;10种&＃xff0c;哪些是单播哪些是组播&＃xff09;

6、RPF 的作用及使用场景
RPF 的作用&＃xff1a;可以解决次优路径&＃xff0c;防环&＃xff0c;确定建树的出接口。

如何判断网络中使用PIM-DM还是PIM-SM作为组播路由协议&＃xff1f;
通过网络管理员对网络中接收者的分布情况与组播路由器上&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;条目的数量而决定的。
 

如果接收者的数量很多&＃xff0c;是不是一定会使用PIM-DM模式&＃xff1f;
不是&＃xff0c;主要是通过组播路由器上&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;条目的数量而决定的&＃xff0c;如果出现一个组播路由器下挂着100多个接收者。
那么基于整体考虑&＃xff0c;还是使用PIM-SM模式会比较节省组播网络中组播路由器的设备开销。
注意&＃xff1a;组播路由协议的选择主要是看接收者分布的密集程度
 

有两台路由器在同一网段&＃xff0c;哪台路由器负责向组播接收者发送组播数据流&＃xff1f;如果是在组播源处&＃xff0c;谁负责接收组播流&＃xff1f;在PIM-DM中&＃xff0c;由AssertWinner负责转发组播流&＃xff0c;组播源处都会接受组播流&＃xff0c; 转不转发组播流需要的组播转发表
&＃xff08;看或者<*&＃xff0c;G>的下游接口是否为空&＃xff0c;如果为空&＃xff0c;不转发&＃xff0c;如果不是空的&＃xff0c;朝下游接口转发&＃xff09;在PIM-SM中&＃xff0c;由DR负责转发组播流&＃xff0c;在组播源处都会接收组播源&＃xff0c;只由DR负责向RP发送注册消息&＃xff0c;RP朝着源的发送join消息&＃xff0c;根据&＃xff08;S&＃xff0c;G&＃xff09;条 目来进行组播流转发

PIM-SM&＃xff08;稀疏模式&＃xff09;
想象网络的接收者分布比较稀疏&＃xff0c;接收者需要流量需要向RP&＃xff08;汇聚点&＃xff09;进行请求&＃xff0c;当组播源活跃需要向RP注册&＃xff0c;发现是否存在接收者&＃xff0c;如果存在才会发送组播流量。
特点&＃xff1a;
1 .使用“拉&＃xff08;Pull&＃xff09;模式”转发组播报文
2 .存在RP
3 .存在SPT以及RPT树&＃xff0c;流量根据SPT以及RPT树转发
4.适用于大型组播网络
工作机制&＃xff1a;
&＃xff08;1&＃xff09;邻居发现建立邻居的过程同PIM-DM一致&＃xff0c;协商参数、报文格式类型也完全一致。DR竞选规则也一致。
DR作用&＃xff1a;
1 .在最后一跳路由器给IGMPV1充当查询器&＃xff1b;
2 .在最后一跳路由器只有DR路由器才会向RP建立RPT树&＃xff08;避免收到重复组播流&＃xff09;&＃xff1b;
3 .在最后一跳路由器由DR发出RPT树向SPT树切换&＃xff1b;
4 .在第一跳路由器由DR向RP发出注册&＃xff1b;
&＃xff08;2&＃xff09;RP发现
注意问题&＃xff1a;
1 每一个组播组只能存在一个RP&＃xff1b;
2 .RP的地址必须要全网可达能通过IGP协议实现访问&＃xff08;建立rpt树&＃xff09;&＃xff1b;
3 .RP所在的接口地址必须要运行PIMSM。
成为RP的方式&＃xff1a;
手工指定 

a)每台组播路由器都需要配置 

b&＃xff09;没有冗余备份&＃xff08;对于一个组播组&＃xff09;基于msdp协议&＃xff0c;静态RP可以实现备份。 

动态发现 

a&＃xff09;不需要每台组播路由器配置RP&＃xff0c;可以自动学习到RP 

b&＃xff09;有冗余备份&＃xff0c;一个组播组可以配置多个C-RP&＃xff0c;一个 主多个备份
实现&＃xff1a; 

BSR&＃xff1a;负责收集以及通告RP的信息,网络中可以存在多台C-BSR 

RP&＃xff1a;为一个或者多个组提供RP服务。网络中可以存在多台C-RP
工作流程 

1 网络中所有的C-BSR都会以自己为BSR向所有的PIM邻居发出BSR报文&＃xff08;组播发送&＃xff09;;
2 PIM路由器收到C-BSR消息之后会选出最优的一台作为BSR:
选举规则&＃xff1a;
a&＃xff09;比较BSR的优先级&＃xff08;默认为0&＃xff0c;越大越优先&＃xff09;&＃xff1b; 

b&＃xff09;比较BSR的IP地址&＃xff0c;越大越优&＃xff1b; 

3 .网络中选出最优的BSR之后&＃xff0c;BSR会周期性每60s泛洪BSR消 息。所有的C-RP会向BSR单播发送RP的通告报文。RP通告包含&＃xff08;RP服务的组范围&＃xff0c;RP的优先级&＃xff0c;RP的IP地址&＃xff09;;
4 .当BSR收到所有RP的通告报文之后&＃xff0c;汇总成RP-set发送给所 有的PIM邻居&＃xff1b;
5 .PIM路由器根据收到的BSR报文中的RP-SET信息&＃xff0c;选出最优的RP, 选举规则如下&＃xff1a;
a).RP服务组范围的精确度&＃xff0c;范围越精确越优&＃xff1b; 

b)RP的优先级&＃xff0c;越小越优,RP优先级默认为0&＃xff1b;

c)如果优先级相同&＃xff0c;则执行Hash函数&＃xff0c;计算结果较大 者获胜&＃xff1b;
d).如果以上都相同&＃xff0c;则C-RP地址较大者获胜。

Bsr消息报文格式如下&＃xff1a;

注意&＃xff1a;在报文中没有体现hash值&＃xff0c;但是实际上会携带。

&＃xff08;3&＃xff09;RPT构建:
1 .由最后一跳DR路由器发起&＃xff0c;当收到IGMP的报告消息&＃xff0c;会产生相应的&＃xff08;*,G&＃xff09;条目&＃xff0c;然后向去往RP的上游路由发出&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息 

2.上游路由器收到&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息之后&＃xff0c;会检查&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息的上游邻居接口和接收报文的接口IP地址是否是一致&＃xff0c;如果一致创建&＃xff08;*,G&＃xff09;的路由条目&＃xff0c;并且继续往指向RP的上游路由器发送&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息

上游接口&＃xff1a;指向RP的接口 

下游接口&＃xff1a;收到&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息接口

3 .上游路由逐跳往RP发送&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息构建RPT树&＃xff0c;直达RP路由器 为止

上游接口&＃xff1a;NULL
下游接口&＃xff1a;收到&＃xff08;*,G&＃xff09;的jion消息接口
&＃xff08;4&＃xff09;组播源注册
1.当第一跳路由器DR收到来自组播源的流量&＃xff0c;在第一跳路由器生成(S,G),并且会向RP发出单播的注册报文&＃xff0c;单播的注册报文包含组播的流量
2.当RP收到注册报文&＃xff0c;会检查注册报文中的(S,G)是否在RP上存在相应&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;&＃xff1b;
a) 如果不存在&＃xff0c;向组播源发送注册停止报文&＃xff0c;组播 源收到注册停止消息&＃xff0c;停止发送注册报文60S
b)如果存在&＃xff0c;RP会将组播报文沿着RPT树发送给接 收者&＃xff0c;并且在RPT树上会生成相应的&＃xff08;S,G&＃xff09;条目
3.RP会向组播源的方向发送&＃xff08;S,G&＃xff09;的jion报文&＃xff0c;上游的路由器收到 &＃xff08;S,G&＃xff09;的jion报文也会创建&＃xff08;S,G&＃xff09;的路由条目&＃xff0c;并且继续向组播 源的方向发送&＃xff08;S,G&＃xff09;的jion报文&＃xff0c;直至组播源的第一跳路由器为止&＃xff1b; ○4 .RP从SPT树收到组播流之后&＃xff0c;会单播向第一跳DR路由器发送注册停止报文。

&＃xff08;5&＃xff09;SPT切换
1 好处:
a)组播源到接收者走为最优的路径 

b&＃xff09;.减轻RP的负担
2 切换条件&＃xff1a;由最后一跳路由器的DR发起&＃xff0c;当接收的组播流达到一定的阈值&＃xff08;默认为0&＃xff09;
3 切换的过程&＃xff1a;
a)当最后一跳路由器的DR组播流达到一定的阈值&＃xff0c;会向组播 源的方向发出&＃xff08;S,G&＃xff09;的jion消息&＃xff1b; 

b).当上游路由器收到&＃xff08;S,G&＃xff09;的jion消息&＃xff0c;会将&＃xff08;S,G&＃xff09;的flag 位切换为SPT置位&＃xff0c;上游接口为离组播源最近的接口&＃xff0c;下游接口为接收&＃xff08;S,G&＃xff09;的jion消息接口&＃xff0c;并且继续往组播源的方 向发&＃xff08;S,G&＃xff09;的jion消息&＃xff0c;建立SPT树&＃xff1b; 

c).当分叉点的组播路由器收到两份组播流&＃xff0c;会触发&＃xff08;S,G&＃xff09;rpt 置位的剪枝报文&＃xff0c;朝RP的方向进行发送&＃xff0c;作用是为了删除掉RPT树上&＃xff08;S,G&＃xff09;的下游接口。

静态RP与动态RP的优缺点分别是什么&＃xff1f;
静态RP的优点&＃xff1a;配置简单、快捷&＃xff0c;无周期性发送报文机制&＃xff0c;设备开销小&＃xff1b;
缺点&＃xff1a;无备份机制、负载均衡机制&＃xff1b;
动态RP的优点&＃xff1a;能实现备份&＃xff0c;能根据网络拓扑的变化&＃xff0c;进行收敛&＃xff1b;
缺点&＃xff1a;会额外地消耗设备的开销&＃xff0c;存在报文的周期性发送&＃xff0c;收敛慢
 

动态RP的C-BSR的收敛时间是多少&＃xff1f;RP的呢&＃xff1f;
c-bsr的收敛时间为180s&＃xff0c;c-rp的收敛时间为150s。
 

如果网络中的RP设备发生故障&＃xff0c;其他的路由器需要多久才能得知RP发生故障&＃xff1f;
180s&＃xff0c;因为bsr需要150s确定RP发生故障&＃xff0c;但是要通知其他路由器&＃xff0c;需要第 三份BSR消息才能通知全网的路由器。
 

在PIM-SM中&＃xff0c;存在断言场景吗&＃xff1f;
在一般情况下&＃xff0c;PIM-SM不存在断言场景&＃xff0c;因为RPF树的构建&＃xff0c;发送的join报 文是只能发送给一个上游邻居的&＃xff0c;所以无法触发断言。

注册报文是不间断发送的吗&＃xff1f;为什么&＃xff1f;
答&＃xff1a;因为当组播源活跃时&＃xff0c;注册报文已经会携带组播流量发送给RP&＃xff0c;RP一旦收到之后就立刻沿着RPT树泛洪&＃xff0c;所以需要保证组播流量的泛洪&＃xff0c;需要不间断地发送注册报文。
 

RP什么时候会发送注册停止报文&＃xff1f;
<1>收到SPT树过来的组播流之后&＃xff1b;
<2>收到的注册报文中包含的&＃xff08;S&＃xff0c;G&＃xff09;与RP上建立的RPT树不相符&＃xff0c;说明RP不需要接收此组播流&＃xff0c;触发注册停止报文&＃xff1b;
 

RP如何判断收到的组播流量是从SPT树流过来的&＃xff1f;
通过组播流量中的flag位去进行判断。 扩展问题8&＃xff1a;注册消息是单播发送的吗&＃xff1f;
是的&＃xff0c;因为注册报文前面封装PIM报文&＃xff0c;在PIM报文前面在封装单播IP报文&＃xff0c;路由器收到后将注册报文当成普通的单播报文进行转发。
 

SPT切换的作用是什么&＃xff1f;
&＃xff08;1&＃xff09;防止次优路径---使得源到接收者的组播流量走最优的路径&＃xff1b;
&＃xff08;2&＃xff09;RP负荷过重&＃xff0c;减轻RP的负担
 

何时发生Switchover&＃xff1f;
在最后一跳路由器上收到第一份组播报文时&＃xff0c;会检查组播报文是否超过接口设置的阈值&＃xff0c;如果超过阈值&＃xff0c;就会发生SPT切换&＃xff08;默认开启&＃xff09;
 

pim-sm中&＃xff0c;生成RPT树后&＃xff0c;成员如何离组&＃xff1f; 成员侧DR确定底下没有加入相应组的成员时&＃xff0c;删除对应的&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;表项&＃xff0c;并向上游发送prune报文&＃xff0c;上游邻居收到prune报文后&＃xff0c;直接删除&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;表项&＃xff0c;然 后继续向上游发送prune报文&＃xff1b; 

&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;join报文和&＃xff08;S,G&＃xff09;join报文的区别是什么&＃xff1f;
&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;join报文中的ip address为RP &＃xff08;S,G&＃xff09;join报文中ip address为组播源

&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;prune报文和&＃xff08;S,G&＃xff09;prune报文的区别&＃xff1f;
&＃xff08;*&＃xff0c;G&＃xff09;join报文中ip address为RP &＃xff08;S,G&＃xff09;join报文中ip address为组播源