PIM-Übersicht

Das vorherrschende Multicast-Routing-Protokoll, das heute im Internet verwendet wird, ist Protocol Independent Multicast (PIM). Der PIM-Typ, der im Internet verwendet wird, ist der PIM-Sparse-Modus. Der PIM-Sparse-Modus ist so akzeptiert, dass bei der Verwendung des einfachen Begriffs "PIM" in einem Internetkontext von einer Form des Sparse-Mode-Betriebs ausgegangen wird.

PIM entstand als Algorithmus zur Überwindung der Einschränkungen von Dense-Mode-Protokollen wie dem Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP), das für dichte Cluster von Multicast-Empfängern effizient war, aber für die größeren, spärlicheren Gruppen im Internet nicht gut skalierte. Das Core Based Trees (CBT)-Protokoll sollte auch den Sparse-Modus unterstützen, aber CBT mit seinem allmächtigen Core-Ansatz machte die Platzierung des Kerns kritisch, und große konferenzartige Anwendungen (viele-zu-viele) führten zu Engpässen im Kern. PIM wurde entwickelt, um die Dense-Mode-Skalierungsprobleme von DVMRP und die potenziellen Leistungsprobleme von CBT gleichzeitig zu vermeiden.

Ab Junos OS Version 15.2 wird nur noch die PIM-Version 2 unterstützt. In der CLI wird der Befehl zum Angeben einer Version (1 oder 2) entfernt.

PIMv1 und PIMv2 können auf demselben Routing-Gerät und sogar auf derselben Schnittstelle koexistieren. Der Hauptunterschied zwischen PIMv1 und PIMv2 ist das Paketformat. PIMv1-Nachrichten verwenden IGMP-Pakete (Internet Group Management Protocol), während PIMv2 über eine eigene IP-Protokollnummer (103) und Paketstruktur verfügt. Alle Routing-Geräte, die eine Verbindung zu einem IP-Subnetz, z. B. einem LAN, herstellen, müssen dieselbe PIM-Version verwenden. Einige PIM-Implementierungen können PIMv1-Pakete erkennen und die Routing-Geräteschnittstelle automatisch auf PIMv1 umstellen. Da der Unterschied zwischen PIMv1 und PIMv2 das Nachrichtenformat betrifft, nicht aber die Bedeutung der Nachricht oder die Art und Weise, wie das Routinggerät die PIM-Nachricht verarbeitet, kann ein Routinggerät problemlos PIMv1- und PIMv2-Schnittstellen mischen.

PIM wird für effizientes Routing zu Multicastgruppen verwendet, die sich über WAN- und Interdomain-Internetzwerke erstrecken können. Es wird als "protokollunabhängig" bezeichnet, da es nicht von einem bestimmten Unicast-Routing-Protokoll abhängt. Junos OS unterstützt den bidirektionalen Modus, den Sparse-Modus, den Dense-Modus und den Sparse-Dense-Modus.

PIM arbeitet in mehreren Modi: bidirektionaler Modus, Sparse-Modus, Dense-Modus und Sparse-Dense-Modus. Im Sparse-Dense-Modus sind einige Multicastgruppen als Dense-Modus (Flood-and-Prune, [S,G]-Zustand) und andere als Sparse-Modus (explizite Verknüpfung mit Rendezvouspunkt [RP], [*,G]-Zustand) konfiguriert.

PIM-Entwürfe richten auch einen Modus ein, der als PIM-Source-Specific Mode oder PIM-SSM bezeichnet wird. In PIM SSM gibt es nur eine spezifische Quelle für den Inhalt einer Multicastgruppe innerhalb einer bestimmten Domäne.

Da der von Ihnen gewählte PIM-Modus die PIM-Konfigurationseigenschaften bestimmt, müssen Sie zunächst entscheiden, ob PIM in Ihrem Netzwerk im bidirektionalen, spärlichen, dichten oder spärlich-dichten Modus arbeitet. Jeder Modus hat unterschiedliche Betriebsvorteile in unterschiedlichen Netzwerkumgebungen.

• Im Sparse-Modus müssen Routing-Geräte Multicastgruppen explizit beitreten und verlassen. Upstream-Routing-Geräte leiten Multicast-Datenverkehr nicht an ein Downstream-Routing-Gerät weiter, es sei denn, das Downstream-Routing-Gerät hat eine explizite Anforderung (mittels einer Join-Nachricht) an das Rendezvous-Point-Routinggerät (RP) gesendet, um diesen Datenverkehr zu empfangen. Die RP dient als Stamm der gemeinsam genutzten Multicast-Bereitstellungsstruktur und ist für die Weiterleitung von Multicastdaten aus verschiedenen Quellen an die Empfänger verantwortlich.

  Der Sparse-Modus eignet sich gut für das Internet, wo häufige Interdomain-Join-Meldungen und Prune-Meldungen üblich sind.

  Ab Junos OS Version 19.2R1 auf Geräten der Serien SRX300, SRX320, SRX340, SRX345, SRX550, SRX1500 und vSRX Virtual Firewall 2.0 und vSRX Virtual Firewall 3.0 (mit 2 vCPUs) unterstützt Protocol Independent Multicast (PIM) im Point-to-Multipoint-Modus (P2MP) AutoVPN und Auto Discovery VPN, bei dem ein neuer p2mp Schnittstellentyp für PIM eingeführt wird. Die p2mp Schnittstelle verfolgt alle PIM-Joins pro Nachbar, um sicherzustellen, dass die Multicast-Weiterleitung oder -Replikation nur für die Nachbarn erfolgt, die sich im beigetretenen Zustand befinden. Darüber hinaus unterstützt das PIM, das den Punkt-zu-Mehrpunkt-Modus verwendet, den Chassis-Cluster-Modus.

  Anmerkung:

  Bei allen Switches der EX-Serie (außer EX4300 und EX9200), QFX5100-Switches und Switches der OCX-Serie ist die Ratenbegrenzung auf 1 pps pro S,G-Multicast-Gruppe festgelegt, um eine Überlastung des Rendezvous Point (RP), des First Hop Routers (FHR) mit PIM-Sparse-Mode (PIM-SM) zu vermeiden und CPU-Fressfresser zu verursachen. Diese Ratenbegrenzung trägt zur Verbesserung der Skalierungs- und Konvergenzzeiten bei, indem verhindert wird, dass doppelte Pakete abgefangen und in der Software zu RP getunnelt werden. (Die Plattformunterstützung hängt von der Junos OS-Version in Ihrer Installation ab.)

• Bidirektionales PIM ähnelt dem Sparse-Modus und eignet sich besonders für Anwendungen, die skaliert werden müssen, um eine große Anzahl verteilter Quellen und Empfänger zu unterstützen. In bidirektionalen PIM erstellen Routing-Geräte gemeinsam genutzte bidirektionale Strukturen und wechseln nicht zu einer quellenbasierten Struktur. Bidirektionales PIM lässt sich gut skalieren, da es keinen quellenspezifischen Zustand (S,G) benötigt. Stattdessen wird nur ein gruppenspezifischer Zustand (*,G) erstellt.

• Im Gegensatz zum Sparse-Modus und bidirektionalen Modus, bei dem Daten nur an Routing-Geräte weitergeleitet werden, die eine explizite PIM-Beitrittsanforderung senden, implementiert der Dense-Modus einen Flood-and-Prune-Mechanismus , ähnlich dem Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP). Im Dense-Modus empfängt ein Routing-Gerät die Multicast-Daten auf der eingehenden Schnittstelle und leitet den Datenverkehr dann an die Liste der ausgehenden Schnittstellen weiter. Flooding tritt in regelmäßigen Abständen auf und wird verwendet, um Statusinformationen wie die Quell-IP-Adresse und das Multicast-Gruppenpaar zu aktualisieren. Wenn das Routing-Gerät keine interessierten Empfänger für die Daten hat und die Liste der ausgehenden Schnittstellen leer wird, sendet das Routing-Gerät eine PIM-Bereinigungsnachricht an den Upstream.

  Der Modus "Dicht" funktioniert am besten in Netzwerken, in denen nur wenige oder gar keine Bereinigungen auftreten. In solchen Fällen ist der Dense-Modus tatsächlich effizienter als der Sparse-Modus.

• Der Sparse-Dense-Modus ermöglicht, wie der Name schon sagt, der Schnittstelle, pro Gruppe entweder im Sparse- oder im Dense-Modus zu arbeiten. Eine Gruppe, die als "dicht" angegeben ist, wird keiner RP zugeordnet. Stattdessen werden Datenpakete, die für diese Gruppe bestimmt sind, mittels PIM-Dense-Mode-Regeln weitergeleitet. Eine Gruppe, die als "Sparse" angegeben ist, wird einer RP zugeordnet, und die Datenpakete werden über PIM-Sparse-Mode-Regeln weitergeleitet. Der Sparse-Dense-Modus ist nützlich in Netzwerken, die Auto-RP für den PIM-Sparse-Modus implementieren.