組播之PIM篇v1.0.doc

組播之PIM篇內(nèi)部公開華為三康技術(shù)有限公司Huawei-3Com Technologies Co., Ltd.文檔編號(hào) Document ID密級(jí) Confidentiality level內(nèi)部公開文檔狀態(tài) Document Status共20頁 Total 20 pages組播之PIM篇擬制Prepared by 王君菠Date日期2006-02評(píng)審人Reviewed by Date日期批準(zhǔn)Approved byDate日期華為三康技術(shù)有限公司Huawei-3Com Technologies Co., Ltd.版權(quán)所有 侵權(quán)必究All rights reserved修訂記錄 Revision Record 日期Date修訂版本Revision Version修改章節(jié)Sec No. 修改描述Change Description作者Author2006-02-101.00initial 初稿完成王君菠目 錄1PIM-DM篇51.1簡(jiǎn)介51.2RPF 逆向路徑查詢51.3PIM的組播轉(zhuǎn)發(fā)方式71.4PIM-DM 的剪枝（prune）81.5PIM-DM的嫁接（Graft）91.6剪枝否決（pruning override）101.7斷言（Assert）111.8PIM-DM的狀態(tài)維護(hù)111.9DR的選取122PIMSM篇132.1引述132.2PIM-SM表項(xiàng)建立和轉(zhuǎn)發(fā)過程132.3PIM-SM 注冊(cè)與注冊(cè)停止152.4PIM-SM 剪枝162.5PIM-SM的狀態(tài)維護(hù)162.6組播分發(fā)樹模型和RPT到SPT的切換163參考資料20前 言近幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，多媒體會(huì)議普及、IPTV炒作的越來越熱，組播變的越來越熱，應(yīng)用的越來越多。組播要完成從組播源到客戶端傳遞信息，可分成兩個(gè)部分理解：客戶端主機(jī)和路由器之間的組播數(shù)據(jù)傳輸及實(shí)現(xiàn)；路由器與路由器之間的組播數(shù)據(jù)傳輸及實(shí)現(xiàn)。其中客戶端和主機(jī)之間是IGMP來完成的；路由器與路由器之間，是組播路由協(xié)議，常見的有DVMRP，CBT，MOSPF，MBGP，MSDP，PIM等。PIM （Protocol Independent Multicast）分為兩種模式：PIM-SM（SparseMode稀疏模式） 和 PIM-DM（DenseMode密集模式），本文就這兩部分分別展開討論。1 PIM-DM篇1.1 簡(jiǎn)介適用場(chǎng)景：組播接收客戶端分布比較密集。要想理解組播的轉(zhuǎn)發(fā)，必須理解單播的轉(zhuǎn)發(fā)過程。當(dāng)路由器收到一個(gè)單播報(bào)文后，路由器會(huì)根據(jù)報(bào)文的目的地址查找自己的轉(zhuǎn)發(fā)表（路由表或FIB表或cache中的表項(xiàng)，這屬于路由轉(zhuǎn)發(fā)的范疇，這里就不討論了），找到一個(gè)匹配項(xiàng)后，直接按照出接口和下一條確定報(bào)文的二層封裝，然后改寫報(bào)文二層頭，從相應(yīng)的接口發(fā)送出去。單播的轉(zhuǎn)發(fā)過程路由器不用關(guān)心報(bào)文從哪里來，它關(guān)心的僅僅是報(bào)文的目的地址（策略路由除外）。每個(gè)單播報(bào)文都一個(gè)目標(biāo)地址，從源到目的沿途每臺(tái)路由器都按照自己的轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文，如果所有設(shè)備都轉(zhuǎn)發(fā)正確，那么報(bào)文離目的地越來越近，最后被送到目的地。而路由器在轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文的時(shí)候它第一個(gè)要關(guān)心的是：“該組播報(bào)文從哪里來”，如果（來路不正者斬，這是RPF的功能，下文有述），然后關(guān)心的才是自己的轉(zhuǎn)發(fā)表里是否有轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)。而組播報(bào)文的目的地址并不是單獨(dú)一臺(tái)主機(jī)，組播地址是一個(gè)邏輯的概念，它只是一個(gè)標(biāo)記，就好比是電視臺(tái)的頻道。一般一個(gè)組播地址對(duì)應(yīng)著零個(gè)、一個(gè)到N個(gè)接受者，而且路由器的轉(zhuǎn)發(fā)路由表中并不存放組播主機(jī)，如果再按照單播轉(zhuǎn)發(fā)的那種思想去轉(zhuǎn)發(fā)組播顯然是不行的。那么當(dāng)路由器接收到一個(gè)組播報(bào)文應(yīng)該怎么做呢？路由器有它的三板斧：首先RPF、然后查組播轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，最后按照表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)該組播報(bào)文。什么是RPF呢，路由器又是如何建立組播轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)的呢，這個(gè)過程和你所熟悉的ospf、rip等路由協(xié)議建立路由表的過程一樣嗎？帶著這些問題，聽我下文的分解。1.2 RPF 逆向路徑查詢路由器在轉(zhuǎn)發(fā)單播報(bào)文的時(shí)候關(guān)心的是報(bào)文的目的地址，而在轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文的時(shí)候，如上文所述，它首先關(guān)心的是組播報(bào)文的源地址和接受到該組播報(bào)文的入接口。當(dāng)路由器收到一個(gè)組播報(bào)文時(shí)，要判斷接收到組播報(bào)文的“入接口”是不是本路由器到達(dá)該組播報(bào)文的“源地址”的最佳路徑的“出接口”；這個(gè)最佳路徑是通過查找自己的路由表得出的。如果是那么路由器就考慮對(duì)改組播報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如果不是的話直接丟棄，這就是RPF（Reverse Path Forwarding逆向路徑查詢）理論比較晦澀，舉例子說明下圖1 組播轉(zhuǎn)發(fā)RPF如上圖的RTE，該路由器從兩個(gè)口上收到server給他的組播報(bào)文，這時(shí)RTE會(huì)查詢它的單播路由表（假設(shè)組播服務(wù)器的IP地址為101.3.240.3）圖2 RPF續(xù)101.3.240.3在RTE的路由表里出接口應(yīng)該是S1口，而組播的入接口是S0口，RPF查詢失敗，丟棄該組播數(shù)據(jù)包，同時(shí)向S0口發(fā)送一個(gè)剪枝報(bào)文（后續(xù)內(nèi)容中對(duì)該報(bào)文有詳細(xì)介紹，它的作用就是告訴上層路由器，不用給我發(fā)送該組播報(bào)文了）再舉一個(gè)查詢成功的例子見下圖圖3 RPF續(xù)假設(shè)組播服務(wù)器IP地址為101.3.240.3，此時(shí)該路由器在自己的S1口收到該組播報(bào)文，查找路由表，101.3.240.3 出接口是S1，RPF查詢成功，轉(zhuǎn)發(fā)該組播數(shù)據(jù)包現(xiàn)在我們知道RPF是怎么一個(gè)處理過程了，那么此時(shí)聰明的你可能要問：為什么要RPF？或者RPF為什么要這么做呢？其實(shí)答案很簡(jiǎn)單，還是從RTE的角度考慮，如果RTE在轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包的時(shí)候不考慮RPF逆向查詢，那么從S0口和S1口收到的組播數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)發(fā)的話，在接收者那里每個(gè)組播報(bào)文至少會(huì)收到兩份一模一樣的，為了避免這種情況，所有我們用RPF查詢：只轉(zhuǎn)發(fā)一份從最優(yōu)路徑來的組播數(shù)據(jù)包，這就是RPF的目的。那么路由器是如何建立組播轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，并轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包的呢，這就靠組播路由協(xié)議了，不同的協(xié)議有不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式。目前pim用的最多，本文只討論pim的行為。1.3 PIM的組播轉(zhuǎn)發(fā)方式該節(jié)討論P(yáng)IM-DM的組播轉(zhuǎn)發(fā)方式。在概述中討論過，PIM-DM適用于組播接收客戶端分布比較密集的場(chǎng)景，這跟PIM-DM的假設(shè)有關(guān)，pim路由器在轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文時(shí)它假設(shè)：路由器的每個(gè)接口下都有組播接收客戶端。PIM-DM組播路由器接收到組播報(bào)文后，就會(huì)非常主動(dòng)的建立轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，所謂組播的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)就是由S，G,Upstream interface lists和Downstream interface list所組成的，S 表示source，即組播報(bào)文的發(fā)起者，一般是服務(wù)器，G 表示組地址，Upstream interface list表示組播報(bào)文的入接口，Downstream interface lists，表示組播報(bào)文的出接口，就是說組播報(bào)文要被路由器從這些端口發(fā)送出去。PIM-DM建立表項(xiàng)時(shí)，upstream interface list即RPF檢查成功的組播報(bào)文的入接口，downstream interface lists就是所有的其它接口，因?yàn)閜im-dm假設(shè)所有的接口下面都有組播的接收者（dm，即dense mode，密集模式）。（S，G）即直接取組播報(bào)文的源地址和它的目的地址即組地址。當(dāng)建立表項(xiàng)后根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)直接把組播報(bào)文復(fù)制N份（N為downstream interface lists的接口數(shù)），從各個(gè)downstream interface lists 轉(zhuǎn)發(fā)出去。1.4 PIM-DM 的剪枝（prune）這時(shí)你可能要問：pim-dm的這種轉(zhuǎn)發(fā)方式和廣播有什么區(qū)別？答案是，在PIM-DM中，還有一種剪枝機(jī)制。當(dāng)一臺(tái)pim路由器接口up后，它也會(huì)像大家熟悉的ospf一樣，通過發(fā)送hello報(bào)文來發(fā)現(xiàn)自己的鄰居，hello報(bào)文里面包含hello-interval 和hold time。如果一臺(tái)路由器的某個(gè)接口開啟pim，但該接口的neighber列表為空，說明它是一個(gè)邊緣路由器（leaf router）。當(dāng)邊緣路由器接收到一個(gè)組播報(bào)文后它會(huì)查自己的igmp表項(xiàng)，查看是否有該組的用戶，如果有，則轉(zhuǎn)發(fā)，如果沒有，那么此時(shí)本路由器接收這個(gè)組的組播報(bào)文就沒有意義了，所以他要向自己的上游（upstream interface list）路由器發(fā)送剪枝消息。它的上游pim路由器在收到來自下游的剪枝消息之后會(huì)把接收剪枝消息的接口標(biāo)記為pruning狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，在定時(shí)器超時(shí)前不會(huì)再向被置為pruning狀態(tài)的downstream interface發(fā)送組播報(bào)文，當(dāng)定時(shí)器超時(shí)后，路由器會(huì)再次向該接口發(fā)送組播報(bào)文，如果下游路由器仍沒有接受者，它仍然會(huì)向上發(fā)送剪枝消息，然后本路由器再次把該接口置為pruning狀態(tài)，這種行為被稱為“剪枝-擴(kuò)散-剪枝-擴(kuò)散”。假設(shè)一個(gè)路由器的DownStream interface list的所有接口都被置為pruning狀態(tài)，則說明它的下游都沒有接受者了，此時(shí)這臺(tái)路由器接收該組的組播地址也會(huì)變得沒有意義，所以他也向它的上游發(fā)送剪枝消息。舉一個(gè)pim-dm轉(zhuǎn)發(fā)的例子圖4 Pim-dm轉(zhuǎn)發(fā)流程PC1、PC3、PC4是該組播組的成員，PC2不是該組播組成員，那么當(dāng)組播報(bào)文被轉(zhuǎn)發(fā)到RTG的時(shí)候，RTG查找自己的IGMP表項(xiàng)發(fā)現(xiàn)該組沒有成員，則向RTF發(fā)送剪枝報(bào)文，RTF只有一個(gè)DownStream口，從該口收到剪枝消息意味著RTF也沒有該組播組成員，所以RTF也向上發(fā)送剪枝消息，RTE收到該剪枝消息后，把該接口置為pruning狀態(tài)，但此時(shí)RTE的DownStream list中的接口并不是全部被置為pruning狀態(tài)，所以它不再向上發(fā)送剪枝消息。此時(shí)RTE啟動(dòng)一個(gè)剪枝消息的計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器超時(shí)，再次從被剪枝的接口向下發(fā)送該組播組報(bào)文，當(dāng)組播報(bào)文發(fā)送到RTG時(shí)，和上次處理過程相同，RTG查找IGMP 表項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)沒有該組表項(xiàng)，然后發(fā)送剪枝消息，RTF繼續(xù)發(fā)送剪枝消息，RTE啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，這個(gè)過程被稱為 剪枝-擴(kuò)散-剪枝-擴(kuò)散（題外話：從這一點(diǎn)可以看出來PIM-DM路由器很熱情，不停的想送你禮物，你不需要的話我過段時(shí)間再去問問你需要不需要，而PIM-SM就很羞澀，在SM章節(jié)會(huì)向大家展示）1.5 PIM-DM的嫁接（Graft）當(dāng)下游路由器剛剛發(fā)送剪枝消息給自己的上游路由器后不久，他收到一個(gè)igmp report報(bào)文，該report報(bào)文要求加入剛剛被剪枝的那個(gè)組，此時(shí)該路由器是否要等待上游的路由器剪枝定時(shí)器超時(shí)后再開始接受組播數(shù)據(jù)呢，答案是否定的，此時(shí)它可以向自己的上游鄰居發(fā)送嫁接消息，當(dāng)上游的路由器收到嫁接消息后馬上收到嫁接消息的接口的狀態(tài)從pruning狀態(tài)置為forwarding狀態(tài)，此時(shí)分兩種情況：一、如果本路由器正在向其它下游接口發(fā)送該組的組播數(shù)據(jù)，那么該路由器馬上把接收到嫁接消息的接口狀態(tài)機(jī)從pruning狀態(tài)轉(zhuǎn)換為forwarding 狀態(tài)，并且開始從該接口向下游轉(zhuǎn)發(fā)該組的組播數(shù)據(jù)，同時(shí)向下游發(fā)送嫁接應(yīng)答（Graft-Ack）消息。二、如果此路由器該（S，G）組中所有的downstream list 中的所有接口都是pruning狀態(tài)（此時(shí)說明路由器已經(jīng)把自己從組播樹中剪枝掉了，也就是說它也向自己的上游發(fā)送過剪枝消息），那么該路由器首先把接收到嫁接消息的downstream interface狀態(tài)機(jī)從pruning狀態(tài)轉(zhuǎn)換位forwarding狀態(tài)，同時(shí)向自己的上游發(fā)送嫁接消息，以此類推。1.6 剪枝否決（pruning override）圖5 剪枝否決如圖，路由器RTA在以太網(wǎng)共享網(wǎng)段上有兩個(gè)pim鄰居，轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)的時(shí)候RTB和RTC都是下游路由器，如果RTC下面沒有接受者，那么他會(huì)發(fā)送剪枝消息給自己的上游設(shè)備，（注意剪枝消息發(fā)送的目的地址是224.0.0.13，所有的pim路由器都可以接收到，所以RTB也可以收到一份）。RTA通過hello消息知道自己的以太口下面有兩個(gè)鄰居，當(dāng)RTA收到剪枝消息后，它不知道是否該把該以太口從組播轉(zhuǎn)發(fā)樹中剪掉，此時(shí)他會(huì)啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器（一般是3秒），計(jì)時(shí)器超時(shí)前他不會(huì)剪枝該接口。上面說過，RTB也會(huì)收到RTC的剪枝消息，RTB發(fā)現(xiàn)對(duì)方要剪枝的（S，G）組播組恰恰是自己下游有接收端要接收的組,此時(shí)RTB也并不是黔驢技窮，他會(huì)向自己的上游發(fā)送加入消息（一般在pim-dm中很少用的到加入報(bào)文），當(dāng)RTA收到該加入報(bào)文后，就繼續(xù)向該端口發(fā)送組播報(bào)文而忽略RTC的剪枝消息，這就是剪枝否決。1.7 斷言（Assert）圖6 斷言如圖，在共享式以太網(wǎng)上，RTA和RTB都有到達(dá)同一個(gè)組播源的路由，而且RPF檢查成功，因此該以太網(wǎng)上的接受者將收到兩份一模一樣的報(bào)文，這是沒有必要的。當(dāng)RTA和RTB發(fā)送組播報(bào)文時(shí)，他們都會(huì)從自己的DownStream接口上收到對(duì)方的組播報(bào)文，當(dāng)路由器從自己的downstream接口收到同一個(gè)（S，G）的組播報(bào)文時(shí)，它會(huì)從該接口發(fā)送斷言消息，該消息包括：組播源、組地址，單播到源的路由的路由協(xié)議優(yōu)先級(jí)。RTA和RTB將對(duì)各自的斷言消息和進(jìn)行比較，以選擇誰是該共享網(wǎng)段的該（S，G）組播報(bào)文發(fā)送者，過程如下：1. 發(fā)現(xiàn)到組播源的路由的路由協(xié)議優(yōu)先級(jí)高者（數(shù)越小優(yōu)先級(jí)越大），將成為forwarder2. 如果RTA和RTB到源的路由協(xié)議都一樣，那么到源的metric值小的路由器將成為forwarder3. 如果metric值相等，兩個(gè)路由器誰的IP地址大誰將是forwardePIM-DM使用五中協(xié)議報(bào)文來完成鄰居的維護(hù)、組播分發(fā)樹的建立維護(hù)刪除、組播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)維護(hù)和組播路由器鄰居的維護(hù)等1.8 PIM-DM的狀態(tài)維護(hù)PIM-DM的（S，G）表項(xiàng)靠組播數(shù)據(jù)包來維護(hù)，也就是說路由器每收到一個(gè)組播數(shù)據(jù)包，就把關(guān)于該組的（S，G）表項(xiàng)的老化實(shí)現(xiàn)重置。如果（S，G）表項(xiàng)超時(shí)，則刪除該表項(xiàng)。（S，G）表項(xiàng)的DownStream interface list中有部分接口的狀態(tài)為pruning，它們是在剪枝擴(kuò)散的重復(fù)著。1.9 DR的選取其實(shí)，DR的選取和PIM關(guān)系不大，只是對(duì)于邊緣路由器而言，有的路由器運(yùn)行的IGMPv1，而IGMPv1沒有選取查詢器的功能，所以靠PIM選擇的DR來做為自己的查詢器，單單說DR對(duì)PIM而言，意義并不是很大，只是DR負(fù)責(zé)在以太網(wǎng)上傳輸組播報(bào)文而已。它的選擇機(jī)制很簡(jiǎn)單，首先比較優(yōu)先級(jí)，然后比較IP地址，高者獲勝?？傮w而言，PIM-DM從狀態(tài)機(jī)到轉(zhuǎn)發(fā)過程都比較簡(jiǎn)單容易理解，下面給大家介紹一下PIM的另一種轉(zhuǎn)發(fā)模式PIM-SM（稀疏模式）2 PIMSM篇2.1 引述如上文所述，PIM-DM轉(zhuǎn)發(fā)方式源于一種假設(shè)：路由器除了接受組播的接口外每個(gè)接口都有接收者，所以它的轉(zhuǎn)發(fā)方式是泛洪式的轉(zhuǎn)發(fā)，如果沒有剪枝，那么就很類似廣播了，所以它在接收者密集的場(chǎng)景效率比較高。但如果接收者比較少，那么PIM-DM的那種“擴(kuò)散剪枝”的轉(zhuǎn)發(fā)方式勢(shì)必會(huì)效率很低，這時(shí)候就需要另一種轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。PIMSM的轉(zhuǎn)發(fā)模式是源于另一種假設(shè)，這種假設(shè)和PIMDM的假設(shè)恰恰相反：假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中沒有任何接受者，所以當(dāng)路由器接收到組播報(bào)文后并不轉(zhuǎn)發(fā)，而是等著下游的路由器主動(dòng)加入，從哪個(gè)口接收到加入報(bào)文，就把該接口添加到downstream interface list中，并向該接口轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文。和PIM-DM相比，SM的這種加入方式是顯式的加入，即有明確的加入報(bào)文聲明要加入哪個(gè)組；而PIM-DM的加入方式是隱含的加入，在密集模式的加入過程中并沒有pim的加入報(bào)文（而且密集模式中很少用到pim的加入報(bào)文，只要在剪枝否決的時(shí)候用到），當(dāng)收到上游組播報(bào)文后，只要設(shè)備不向上游發(fā)送剪枝消息，就是隱含的接受本組的組播報(bào)文了。這兩種加入方式都有自己適用的場(chǎng)景。2.2 PIM-SM表項(xiàng)建立和轉(zhuǎn)發(fā)過程當(dāng)一個(gè)邊緣路由器（leaf router）收到一個(gè)igmp的report報(bào)文時(shí)，它會(huì)建立一個(gè)關(guān)于該組的表項(xiàng)。但是此時(shí)它并不知道改組的源在哪里。所以它的表項(xiàng)不能建立成（S，G）方式，而只能建立（*，G）表項(xiàng)，該表項(xiàng)只表明組，而不關(guān)心組播源是誰。接下來，該leaf router就該發(fā)送pim加入消息了，此時(shí)你肯定要問：它不知道源在哪里，那么它的pim加入報(bào)文發(fā)給誰呢？難道是泛洪式的全網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)嗎？答案是：它此時(shí)不需要知道組播源的IP地址。在PIM-SM的轉(zhuǎn)發(fā)模型中，不僅是邊緣路由器不知道源在哪里，而且靠近組播組播源的路由器（稱之為DR，DR的概念上文有述，和ospf的DR稍有區(qū)別）也不知道誰是它的接受者，此時(shí)若沒有中間人站出來協(xié)調(diào)一下，恐怕大家只能撤著嗓子狂喊了（泛洪式轉(zhuǎn)發(fā)）這種方式好像又回到了PIMDM的轉(zhuǎn)發(fā)方式去了。所以在PIMSM的轉(zhuǎn)發(fā)模型中，又添加了一個(gè)中間人的角色（Rendezvous Point）RP，RP可以負(fù)責(zé)幾個(gè)或者所有組播組的轉(zhuǎn)發(fā)，所以網(wǎng)絡(luò)中可以有一個(gè)到多個(gè)RP，那么此時(shí)如果DR和Leaf router想轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)的話，只需找到RP即可。但是，它們?nèi)绾握业絉P呢？泛洪嗎？方法有兩種：1. 在DR和Leaf router以及組播將要經(jīng)過的所有路由器上手工制定RP的IP地址2. 啟動(dòng)BootStrap 協(xié)議第一種方式簡(jiǎn)單，如果網(wǎng)絡(luò)不大的話這也不失為一種好方法，但所有靜態(tài)的配置都有它不利的一面，擴(kuò)展性，可管理性不高等等等等，想想靜態(tài)路由的優(yōu)缺點(diǎn)，那么靜態(tài)配置的RP的優(yōu)缺點(diǎn)你也就知道了。第二種方式，BootStrap Protocol，是一種開放的協(xié)議，它可以負(fù)責(zé)通過BootStrap Message通過給網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器關(guān)于RP和每個(gè)RP所能轉(zhuǎn)發(fā)的組播組的消息。BootStrap router工作的原理和過程：首先要在網(wǎng)絡(luò)中選擇合適的路由器把它配置成候選BSR（C-BSR，Candidate BootStrap Router），每個(gè)C-BSR都有優(yōu)先級(jí)，當(dāng)它得知自己是C-BSR后，首先啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器（默認(rèn)為130秒），監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)中的 BootStrap Message。BootStrap Message 初始時(shí)通告發(fā)送路由器的優(yōu)先級(jí)、BSR的IP地址，當(dāng)C-BSR收到一個(gè)BootStrap Message后，它會(huì)把自己的優(yōu)先級(jí)和報(bào)文里的優(yōu)先級(jí)做比較，如果對(duì)方的優(yōu)先級(jí)高，它就把自己的定時(shí)器重置，繼續(xù)監(jiān)聽BootStrap Message；如果是自己的高，那么它就發(fā)送BootStrap Message聲明自己是BSR，如果優(yōu)先級(jí)相等，則比較IP地址，誰的IP地址大誰就是BSR。BSR消息發(fā)送的目的地址是224.0.0.13，所有的PIM路由器都能接收到這個(gè)報(bào)文，該報(bào)文TTL一般被置為1，但每個(gè)PIM路由器收到此報(bào)文后都是把它以泛洪的方式從自己所有的使能PIM的接口上發(fā)送出去，這就能保證網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)PIM設(shè)備都能收到BootStrap Message。RP就像C-BSR一樣需要在設(shè)備上手工配置，首先配置C-RP（Candidate Rendezvous Point），包括RP地址、優(yōu)先級(jí)和它所能服務(wù)的組。正如上文所述，一個(gè)RP可以給所有的組播組提供服務(wù)，也可以只給部分組提供服務(wù)。當(dāng)C-RP收到BootStrap Message后，它可以從該message中得知網(wǎng)絡(luò)中誰是BSR，然后C-RP通過Candidate-RP-Advertisement Message把自己所能服務(wù)的組單播給BSR，每個(gè)C-RP都這么做的話那么BSR就收集到了網(wǎng)絡(luò)中所有C-RP的信息并把這些信息整理成一個(gè)集RP-Set。此后BSR通過BootStrap Message把RP-Set的信息通告給全網(wǎng)所有的路由器?；氐介_始部分的討論，邊緣路由器（leaf router）收到IGMP report報(bào)文后，它不需要知道該組的組播源是誰，它只需知道關(guān)于改組的C-RP是誰就可以了，所以它建立的表項(xiàng)是（*，G)。當(dāng)Leaf Router收到IGMP Report報(bào)文后，它檢查從BSR學(xué)來的RP-Set，此時(shí)：1. 如果RP-Set對(duì)應(yīng)改組地址的C-RP只有一個(gè),那么DR就選該C-RP做RP2. 如果對(duì)應(yīng)改組地址的有多個(gè)C-RP，那么優(yōu)先級(jí)最高的是RP（優(yōu)先級(jí)數(shù)越小優(yōu)先級(jí)越高）3. 如果大家優(yōu)先級(jí)相等，那么DR將開始Hash運(yùn)算，把組地址、hash掩碼、和C-RP的地址做為輸入?yún)?shù)，輸出是一些數(shù)字，數(shù)字高的C-RP將是改組的RP4. 如果hash的結(jié)果大家也相等，那么IP地址最大的C-RP將成為改組的RP這些選擇RP的規(guī)則其實(shí)就是為了保證在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于一個(gè)組播組大家選擇的RP是同一個(gè)C-RP。算出RP來之后，Leaf Router就向RP的方向發(fā)送PIM Join，目的地址是224.0.0.13，ttl為1，從Leaf Router到RP沿途每臺(tái)路由器當(dāng)收到PIM Join報(bào)文后，（假設(shè)這是它收到的第一個(gè)關(guān)于該組的join報(bào)文）都重復(fù)Leaf Router的動(dòng)作：計(jì)算RP，建立（*，G）表項(xiàng)，向RP方向的相鄰PIM路由器發(fā)送 PIM Join Message，直到RP收到關(guān)于改組的join報(bào)文。至此，RP中間人的角色完成了一半，Leaf Router已經(jīng)找到中間人了，那么靠近組播源的DR路由器如何把組播報(bào)文發(fā)送給RP呢？2.3 PIM-SM 注冊(cè)與注冊(cè)停止當(dāng)靠近組播源的DR收到第一個(gè)組播報(bào)文后，它就開始尋找關(guān)于該組的RP（方法同Leaf Router），然后通過注冊(cè)消息把組播報(bào)文封裝成單播報(bào)文發(fā)送給改組對(duì)應(yīng)的RP，RP收到該單播報(bào)文后，首先要建立（S，G）表項(xiàng)，然后會(huì)檢查自身的PIM的（*，G）表項(xiàng)，如果有關(guān)于改組的（*，G）表項(xiàng)（也就是說該組有接受者，因?yàn)槿绻鸕P有表項(xiàng)說明它收到過Join報(bào)文）那么RP就把源該單播報(bào)文解封裝成組播報(bào)文，然后根據(jù)自己的（*，G）表項(xiàng)向DownStream interface list中的接口轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文；如果RP沒有對(duì)應(yīng)該組的表項(xiàng)，那么它會(huì)向源DR路由器單播發(fā)送注冊(cè)停止消息，此后源DR啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器超時(shí)前，DR不會(huì)再向RP發(fā)送注冊(cè)報(bào)文，定時(shí)器超時(shí)，則DR向RP發(fā)送單播注冊(cè)消息。這里可能你會(huì)問，RP收到注冊(cè)報(bào)文后為什么要建立（S，G）表項(xiàng)呢，如果下游沒有該組的組播接收者，那么建立（S，G）表項(xiàng)豈不是沒有意義？請(qǐng)考慮這么一種情況：假設(shè)RP收到注冊(cè)報(bào)文時(shí)，沒有該組的（*，G）表項(xiàng)，那么它發(fā)送一個(gè)注冊(cè)停止消息給源DR，此時(shí)DR啟動(dòng)一個(gè)注冊(cè)超時(shí)定時(shí)器，在該定時(shí)器未超時(shí)前，RP收到一個(gè)關(guān)于該組的加入報(bào)文，而此時(shí)RP有沒有保存關(guān)于該組的組播源的任何消息，那么它此時(shí)只能等DR的定時(shí)器超時(shí)再此給他發(fā)送注冊(cè)消息的時(shí)候才能給下游發(fā)送該組的組播數(shù)據(jù)；而如果RP第一次收到注冊(cè)報(bào)文就馬上建立（S，G）表項(xiàng)，那么再有加入報(bào)文時(shí)，它可以直接根據(jù)（S，G）的源地址向組播源的方向發(fā)送PIM Join報(bào)文請(qǐng)求該組播組的報(bào)文而不用等DR的定時(shí)器超時(shí)，這就是RP一收到注冊(cè)報(bào)文就建立（S，G）的原因。至此，對(duì)于PIM-SM組播轉(zhuǎn)發(fā)的過程給大家一個(gè)大致的介紹，接下來介紹稀疏模式的其他特性2.4 PIM-SM 剪枝當(dāng)邊緣路由器（Leaf Router）收到igmp leave報(bào)文后，它會(huì)發(fā)送兩次igmp 特定查詢，以確定是否該組已經(jīng)沒有接收者。當(dāng)它確定自己沒有任何接受者后，會(huì)向自己的UPStream發(fā)送剪枝報(bào)文，然后把關(guān)于改組的（*，G)表項(xiàng)和igmp表項(xiàng)刪除。當(dāng)它的PIM鄰居路由器收到剪枝消息后，確認(rèn)自己還有沒有其他鄰居需要該組的組播數(shù)據(jù)，如果有，那么它只需把接收到剪枝報(bào)文的接口從自己的（*，G）表項(xiàng)的DownStream interface list中刪除即可；如果它也沒有其他接收者了（即自己的（*，G）表項(xiàng)的DownStream interface list中只有一個(gè)接口），那么它把（*，G）表項(xiàng)刪除，同時(shí)它也向自己的上游發(fā)送剪枝消息。沿途所有的設(shè)備都如此操作直到RP。（回憶一下PIM-DM的操作，當(dāng)它收到剪枝報(bào)文后它是如何做的，）思考：1. PIM-SM用嫁接消息嗎？2. PIM-SM收到剪枝消息，會(huì)有剪枝擴(kuò)散的現(xiàn)象出現(xiàn)嗎？2.5 PIM-SM的狀態(tài)維護(hù)PIM-SM的（*，G）表項(xiàng)的超時(shí)時(shí)間是靠下游的pim加入消息來維護(hù)的，當(dāng)收到一個(gè)pim的加入消息，那么就把該組的（*，G）表項(xiàng)的老化時(shí)間重置。2.6 組播分發(fā)樹模型和RPT到SPT的切換請(qǐng)大家回憶PIM-DM的轉(zhuǎn)發(fā)方式，組播數(shù)據(jù)是從組播源出發(fā)，從最近的路徑（RPF保證這一點(diǎn)）逐跳轉(zhuǎn)發(fā)到組播的接受者，以組播源為根，組播數(shù)據(jù)包走過的路徑形成一個(gè)樹狀的拓?fù)?，因?yàn)檫@種樹可以保證組播數(shù)據(jù)報(bào)文所走過的路徑是最短的，所以大家習(xí)慣上稱之為最短樹（SPT）圖7 最短樹模型PIM-SM的轉(zhuǎn)發(fā)并不是以組播源為根的，它是首先在網(wǎng)絡(luò)中確定一個(gè)中間人RP，然后以RP為根向各個(gè)組播成員發(fā)送組播數(shù)據(jù)，但它并不能保證組播數(shù)據(jù)所走路徑是最優(yōu)（最短）路徑，但是PIM-SM的轉(zhuǎn)發(fā)方式注定它只能這么做。圖8 共享樹模型如圖8所示，所有接收者的組播數(shù)據(jù)都是從RP那里轉(zhuǎn)發(fā)過來的，對(duì)于PC3和PC4而言，他們的組播數(shù)據(jù)所走路徑并不是最優(yōu)路徑（假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有線路的cost一樣）。所以RPT的缺點(diǎn)就是如果組播流量比較大，那么RP壓力比較大，而且組播所走路徑不是最優(yōu)路徑勢(shì)必增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時(shí)間。而如果直接用PIM-DM協(xié)議的話如果接受者比較少它的那種泛洪式的轉(zhuǎn)發(fā)和剪枝擴(kuò)散機(jī)制效率又比較低。這時(shí)，我們需要一個(gè)折中的解決方法：即要PIM-SM的這種顯式的加入，又要PIM-DM的SPT，所以就有了PIM-SM的RPT到SPT的切換。PIM-SM為什么要選擇RPT呢，請(qǐng)大家回憶PIM-SM的表項(xiàng)建立流程和轉(zhuǎn)發(fā)過程，開始Leaf Router并不知道組播源在哪里，而且在沒有收到組播數(shù)據(jù)前它也無法知道組播源的IP地址，所以它只能通過BSR的message得到關(guān)于該組的中間人RP，通過RP再接收組播數(shù)據(jù)。此時(shí)的組播分發(fā)樹的模型就是RPT（Rendezvous Point Tree）共享樹（因?yàn)槎鄠€(gè)組播組可以用一個(gè)RP做為自己的樹根，所以有的文檔稱之為共享樹。）當(dāng)Leaf Rou