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PIM-SM 协议原理1所谓PIM，即Protocol Independent Multicast，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Sparse Mode，稀疏模式2第第第第1 1章章章章 PIMPIM概述概述概述概述第第2章章 PIM-SM概述概述第第3章章 PIM-SM协议机制协议机制第第4章章 PIM-SM评价评价3PIM概述oPIM（Protocol Independent Multicast）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 o协议号：103oPIM路由器组播地址为：oPIM协议分为：nPIM-DM（协议无关组播-密集模式）nPIM-SM（协议无关组播-稀疏模式）协议无关组播协议无关组播PIMPIM4PIM概述o版本n版本字段标识版本信息，当前为2o类型n0：Hellon1：注册（仅用于SM）n2：停止注册（仅用于SM）n3：加入/剪枝n4：Bootstrap（仅用于SM）n5：Assertn6：嫁接（仅用于DM）n7：嫁接回应（仅用于DM）n8：候选RP公告（仅用于SM）版本类型保留校验和071531PIMv2PIMv2报文头格式报文头格式5第第1章章 PIM概述概述第第第第2 2章章章章 PIM-SMPIM-SM概述概述概述概述第第3章章 PIM-SM协议机制协议机制第第4章章 PIM-SM评价评价6PIM-SM概述oPIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mode）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。

o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oPIM-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（Rendezvous Point）组播数据通过RP沿共享树向接收者转发 o接收者发现和选举DR (Designated Router)，由DR创建（*, G）项并以Join消息发送到RPo组播源同样选举DR，并通过DR在RP上注册源信息概述概述7PIM-SM概述oPIM-SM同时包含两种树：n共享树n源路径树oPIM-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oRPF检查根据树的种类进行：n在共享树下，使用RP地址作为检测地址n在源路径树下，使用组播源地址作为检测地址概述（续）概述（续）8第第1章章 PIM概述概述第第2章章 PIM-SM概述概述第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第4章章 PIM-SM评价评价9第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第1节节 邻居发现邻居发现第第2节节 DR选举选举第第3节节 RP发现发现第第4节节 RPT共享树加入共享树加入第第5节节 组播源注册组播源注册第第6节节 SPT切换切换10邻居发现o刚启动的组播路由器需要使用Hello消息来发现邻居，并维护邻居关系oHello报文格式：071531HelloHello报文报文版本版本类型类型保留保留校验和校验和选项类型选项类型选项长度选项长度选项值选项值…………选项类型选项类型选项长度选项长度选项值选项值11第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第1节节 邻居发现邻居发现第第2节节 DR选举选举第第3节节 RP发现发现第第4节节 RPT共享树加入共享树加入第第5节节 组播源注册组播源注册第第6节节 SPT切换切换12DR选举o借助Hello消息可以为共享网络（如Ethernet）选举DR（Designated Router） oDR将作为本网段中组播信息的唯一转发者 o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 n接收者侧DR向RP发送Join加入消息 n组播源侧DR向RP发送Register注册消息 DRDR的作用的作用13DR选举DRDR选举选举DRDRRPEthernetEthernetSourceReceiverReceiverHelloJoinRegister14第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第1节节 邻居发现邻居发现第第2节节 DR选举选举第第3节节 RP发现发现第第4节节 RPT共享树加入共享树加入第第5节节 组播源注册组播源注册第第6节节 SPT切换切换15RP发现o在PIM-SM组播网络里，担当共享树的树根的节点被称为RPoRP的作用n共享树里所有组播流都通过RP转发到接收者nRP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 o如何发现RPn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n启动BootStrap 协议，利用自举机制来动态选举RPRP (Rendezvous Point)RP (Rendezvous Point)16RP发现o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。

o一个PIM-SM域里只有一台BSR，并同时可以存在多台候选BSR（Candidate BootStrap Router，C-BSR）BSR (BootStrap Router)BSR (BootStrap Router)17RR发现o如果域中只有一台C-BSR，该台路由器就是该域里的BSRo如果域中存在多台C-BSR，则拥有最高优先级的路由器为BSRo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BSRBSRBSR的选举的选举18RP发现o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RPo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（优先级数值越小优先级越高）的将会被选举为域中的RPo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RPnHash算法参数：o组地址；o掩码长度；oC-RP地址o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RPRPRP的选举的选举19RR发现o候选RP（C-RP）将声明发送到BSRnC-RP通过单播周期发送通告（每60秒）nBSR在RP集存储所有的 C-RP通告oBSR周期性地向所有PIM路由器（）发送 BSR消息（每60秒）nBSR消息包含整个RP-set和 BSR地址n消息一跳一跳地自BSR向整个网络泛滥（flood）o所有的路由器使用收到的RP集来确定RPn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RPRP与与BSRBSR的关系的关系20RP发现PIM-SMPIM-SM网络网络网络网络C-RPC-RPEFBSR消息消息BSR消息消息BSR消息消息BSR消息消息C-RP 通告(单播)C-RP C-RP 通告通告( (单播单播) )BSR消息一跳一跳向外扩散消息一跳一跳向外扩散BBSRBSRRPRP与与BSRBSR的关系（续）的关系（续）21第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第1节节 邻居发现邻居发现第第2节节 DR选举选举第第3节节 RP发现发现第第4节节 RPT共享树加入共享树加入第第5节节 组播源注册组播源注册第第6节节 SPT切换切换22RPT共享树加入接收者RP 共享树(*, G) 仅在共享树沿途建立(*, G) 加入IGMP报告加入共享树加入共享树23第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第1节节 邻居发现邻居发现第第2节节 DR选举选举第第3节节 RP发现发现第第4节节 RPT共享树加入共享树加入第第5节节 组播源注册组播源注册第第6节节 SPT切换切换24组播源注册(S, G) 加入加入组播源 共享树共享树 (S, G) 注册注册(单播单播) 源树源树 数据流数据流接收者RP注册过程注册过程(S, G) 仅在源树沿途建立DR25组播源注册组播源共享树源树RP向第一跳路由器发送注册停止（Register-Stop）消息，停止注册过程(S, G) 注册停止(单播)数据流(S, G)注册(单播)数据流从组播源通过源树到达RP接收者RP停止注册过程停止注册过程26组播源注册接收者RP共享树源树数据流源数据流延源树（SPT）流向RP从RP开始，数据流延共享树（RPT）流向接收者组播源组播流转发过程组播流转发过程27第第第第3 3章章章章 PIM-SMPIM-SM协议机制协议机制协议机制协议机制第第1节节 邻居发现邻居发现第第2节节 DR选举选举第第3节节 RP发现发现第第4节节 RPT共享树加入共享树加入第第5节节 组播源注册组播源注册第第6节节 SPT切换切换28SPT切换接收者RP共享树源树数据流组播源（S，G）(S, G) 加入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 RPTRPT向向SPTSPT切换切换29SPT切换接收者RP共享树源树数据流(S, G)RP位剪枝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）切换后的组播转发切换后的组播转发30SPT切换接收者RP共享树源树数据流(S, G)RP位剪枝RP不再需要(S, G) 数据流，所以剪枝掉 (S, G) 数据。

组播源（S，G）切换后的剪枝切换后的剪枝31SPT切换接收者RP共享树源树数据流(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）切换后的剪枝切换后的剪枝32SPT切换o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SPTSPT切换条件切换条件33第第1章章 PIM概述概述第第2章章 PIM-SM概述概述第第3章章 PIM-SM协议机制协议机制第第第第4 4章章章章 PIM-SMPIM-SM评价评价评价评价34PIM-SM评价o对于稀疏和密集模式应用都很高效o优势:n数据流仅沿“加入”的分支向下发送n可以根据流量等条件动态地切换到源树n与具体的单播路由协议无关n是域间组播路由的基础o和MBGP、MSDP共同结合使用可以完成跨域的组播PIM-SMPIM-SM评价评价35小结小结小结小结oPIM-SM的工作原理o共享树的加入过程o源的注册过程oRPT向SPT的切换。