PIM-Übersicht

Das vorherrschende Multicast-Routing-Protokoll, das heute im Internet verwendet wird, ist Protocol Independent Multicast (PIM). Der im Internet verwendete PIM-Typ ist der PIM-Sparse-Modus. Der PIM-Sparse-Modus ist so akzeptiert, dass bei der Verwendung des einfachen Begriffs "PIM" in einem Internetkontext eine Form des Sparse-Mode-Betriebs angenommen 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 skaliert werden konnte. Das Core Based Trees (CBT)-Protokoll sollte ebenfalls den Sparse-Modus unterstützen, aber CBT mit seinem allmächtigen Core-Ansatz machte die Platzierung des Core kritisch, und große konferenzartige Anwendungen (Many-to-Many) führten zu Engpässen im Core. PIM wurde entwickelt, um die Dense-Mode-Skalierungsprobleme von DVMRP und die potenziellen Performance-Probleme von CBT gleichzeitig zu vermeiden.

Ab Junos OS Version 15.2 wird nur noch 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 nebeneinander existieren. Der Hauptunterschied zwischen PIMv1 und PIMv2 ist das Paketformat. PIMv1-Nachrichten verwenden IGMP-Pakete (Internet Group Management Protocol), während PIMv2 eine eigene IP-Protokollnummer (103) und Paketstruktur hat. Alle Routing-Geräte, die eine Verbindung mit einem IP-Subnetz wie 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, aber nicht 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 Multicast-Gruppen verwendet, die Wide-Area- und Interdomain-Netzwerke umfassen 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 Mode und den Sparse-Dense Mode.

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

PIM-Entwürfe richten auch einen Modus ein, der als PIM-quellenspezifischer Modus oder PIM-SSM bezeichnet wird. In PIM SSM gibt es nur eine bestimmte Quelle für den Inhalt einer Multicast-Gruppe 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, Sparse-, Dense- oder Sparse-Dense Mode ausgeführt wird. Jeder Modus hat unterschiedliche Betriebsvorteile in verschiedenen Netzwerkumgebungen.

• Im Sparse-Modus müssen Routing-Geräte explizit Multicast-Gruppen beitreten und diese verlassen. Upstream-Routing-Geräte leiten keinen Multicast-Datenverkehr 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 (RP)-Routing-Gerät gesendet, um diesen Datenverkehr zu empfangen. Die RP dient als Wurzel der freigegebenen Multicast-Übermittlungsstruktur und ist für die Weiterleitung von Multicast-Daten von verschiedenen Quellen an die Empfänger verantwortlich.

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

• 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 verknüpften Zustand befinden. Darüber hinaus unterstützt das PIM im Point-to-Multipoint-Modus den Chassis-Cluster-Modus.

• Bidirektionales PIM ähnelt dem Sparse-Modus und eignet sich besonders für Anwendungen, die skaliert werden müssen, um eine große Anzahl von verteilten Quellen und Empfängern zu unterstützen. Beim bidirektionalen PIM erstellen Routing-Geräte gemeinsame bidirektionale Bäume und wechseln nicht zu einer quellenbasierten Struktur. Bidirektionales PIM lässt sich gut skalieren, da es keinen quellenspezifischen (S,G) Zustand benötigt. Stattdessen wird nur der gruppenspezifische (*,G) Zustand erstellt.

• Im Gegensatz zum Sparse-Modus und bidirektionalen Modus, in dem Daten nur an Routing-Geräte weitergeleitet werden, die eine explizite PIM-Join-Anfrage senden, implementiert der Dense Mode einen Flood-and-Prune-Mechanismus , ähnlich dem Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP). Im Dense Mode 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 regelmäßig 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 Upstream.

  Der Dense-Modus funktioniert am besten in Netzwerken, in denen nur wenige oder keine Beschneidungen stattfinden. In solchen Fällen ist der Dense Mode tatsächlich effizienter als der Sparse Mode.

• Der Sparse-Dense Mode ermöglicht, wie der Name schon sagt, den Betrieb der Schnittstelle pro Gruppe entweder im Sparse- oder im Dense Mode. Eine als "dense" angegebene Gruppe wird keinem RP zugeordnet. Stattdessen werden Datenpakete, die für diese Gruppe bestimmt sind, über PIM-Dense-Mode-Regeln weitergeleitet. Eine als "sparse" angegebene Gruppe wird einem RP zugeordnet, und Datenpakete werden über PIM-Sparse-Mode-Regeln weitergeleitet. Der Sparse-Dense Mode ist in Netzwerken nützlich, die Auto-RP für den PIM-Sparse-Modus implementieren.