Grundlegendes zum PIM-Sparse-Modus

Eine PIM-Sparse-Mode-Domäne (Protocol Independent Multicast) verwendet RPF (Reverse Path Forwarding), um einen Pfad von einer Datenquelle zum Empfänger zu erstellen, der die Daten anfordert. Wenn ein Empfänger eine explizite Join-Anforderung ausgibt, wird eine RPF-Prüfung ausgelöst. Eine PIM-Join-Nachricht (*,G) wird vom designierten Router (DR) des Empfängers an die RP gesendet. (Definitionsgemäß wird diese Nachricht tatsächlich als Join/Prune-Nachricht bezeichnet, aber aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Beschreibung wird sie je nach Kontext entweder als Join oder Prune bezeichnet.) Die Join-Nachricht wird Hop für Hop Upstream zur ALL-PIM-ROUTERS-Gruppe (224.0.0.13) mittels der RPF-Schnittstelle jedes Routers multicast, bis sie die RP erreicht. Der RP-Router empfängt die PIM-Join-Nachricht (*,G) und fügt die Schnittstelle, auf der sie empfangen wurde, der ausgehenden Schnittstellenliste (OIL) des RPT-Weiterleitungsstatuseintrags (Rendezvous-Point Tree) hinzu. Dadurch wird das RPT aufgebaut, das den Empfänger mit dem RP verbindet. Das RPT bleibt auch dann wirksam, wenn keine aktiven Quellen Datenverkehr generieren.

Anmerkung:

State – die Einträge (*,G) oder (S,G) – sind die Informationen, die für die Weiterleitung von Unicast- oder Multicast-Paketen verwendet werden. S ist die Quell-IP-Adresse, G ist die Multicast-Gruppenadresse und * steht für jede Quelle, die an Gruppe G sendet. Router verfolgen den Multicast-Weiterleitungsstatus für die eingehenden und ausgehenden Schnittstellen für jede Gruppe.

Wenn eine Quelle aktiv wird, kapselt die Quell-DR Multicast-Datenpakete in eine PIM-Registernachricht und sendet sie mittels Unicast an den RP-Router.

Wenn der RP-Router über interessierte Empfänger in der PIM-Sparse-Mode-Domäne verfügt, sendet er eine PIM-Join-Nachricht an die Quelle, um einen Baum mit dem kürzesten Pfad (SPT) zurück zur Quelle zu erstellen. Die Quelle sendet Multicastpakete über das LAN, und die Quell-DR kapselt die Pakete in einer PIM-Registernachricht und leitet die Nachricht mittels Unicast an den RP-Router weiter. Der RP-Router empfängt PIM-Registernachrichten von der Quelle zurück und fügt somit dem Verteilungsbaum eine neue Quelle hinzu, wobei die Quellen in einer PIM-Tabelle verfolgt werden. Sobald ein RP-Router Pakete nativ (mit S,G) empfängt, sendet er eine Registerstoppnachricht, um den Empfang der Registernachrichten mittels Unicast zu beenden.

In der Praxis sind viele Empfänger mit mehreren SPTs an einem Multicast-Datenverkehrsfluss beteiligt. Um den Prozess zu veranschaulichen, verfolgen wir den Multicast-Datenverkehr vom RP-Router zu einem Empfänger. In einem solchen Fall beginnt der RP-Router mit dem Senden von Multicast-Paketen über das RPT an die DR des Empfängers, die an die interessierten Empfänger übermittelt werden. Wenn der DR des Empfängers das erste Paket vom RPT empfängt, sendet der DR eine PIM-Join-Nachricht an den Quell-DR, um mit dem Aufbau eines SPT zurück zur Quelle zu beginnen. Wenn der Quell-DR die PIM-Beitrittsnachricht vom DR des Empfängers empfängt, beginnt er mit dem Senden von Datenverkehr über alle SPTs. Wenn das erste Multicast-Paket von der Notfallwiederherstellung des Empfängers empfangen wird, sendet die Notfallwiederherstellung des Empfängers eine PIM-Bereinigungsnachricht an den RP-Router, um zu verhindern, dass doppelte Pakete über den RPT gesendet werden. Im Gegenzug beendet der RP-Router das Senden von Multicast-Paketen an die Notfallwiederherstellung des Empfängers und sendet eine PIM-Bereinigungsnachricht für diese Quelle über die RPT an die Quell-Notfallwiederherstellung, um die Multicast-Paketübermittlung an den RP-Router von dieser bestimmten Quelle zu stoppen.

Wenn der RP-Router eine PIM-Registernachricht von einer aktiven Quelle empfängt, aber keine interessierten Empfänger in der PIM-Sparse-Mode-Domäne hat, fügt er die aktive Quelle dennoch der PIM-Tabelle hinzu. Nach dem Hinzufügen der aktiven Quelle zur PIM-Tabelle sendet der RP-Router jedoch eine Registerstoppnachricht. Der RP-Router erkennt die Existenz der aktiven Quelle und muss keine Ankündigung der Quelle (die Ressourcen verbraucht) mehr empfangen.

Anmerkung:

Wenn die Anzahl der PIM-Join-Nachrichten die konfigurierte MTU überschreitet, werden die Nachrichten im IPv6-PIM-Sparse-Modus fragmentiert. Um die Fragmentierung von PIM-Join-Nachrichten zu vermeiden, erhält der Multicast-Datenverkehr die Schnittstellen-MTU anstelle der Pfad-MTU.

Die Hauptmerkmale des PIM-Sparse-Modus sind wie folgt:

• Router mit nachgeschalteten Empfängern treten einer PIM-Sparse-Mode-Struktur über eine explizite Join-Nachricht bei.

• PIM-Sparse-Mode-RPs sind die Router, bei denen Empfänger auf Quellen treffen.

• Absender kündigen ihre Existenz einem oder mehreren RPs an, und Empfänger fragen RPs ab, um Multicastsitzungen zu finden.

• Sobald Empfänger Inhalte von Quellen über die RP erhalten, kann der Last-Hop-Router (der Router, der dem Empfänger am nächsten ist) die RP optional aus der freigegebenen Verteilungsstruktur (*,G) entfernen, wenn die neue quellenbasierte Struktur (S,G) kürzer ist. Empfänger können dann Inhalte direkt von der Quelle abrufen.

  Der Übergangsaspekt des PIM-Sparse-Modus vom freigegebenen zum quellenbasierten Baum ist eines der Hauptmerkmale von PIM, da er eine Überlastung der RP oder der umgebenden Core-Links verhindert.

Es gibt verwandte Probleme in Bezug auf Quelle, RPs und Empfänger, wenn Multicast im Sparse-Modus verwendet wird:

• Quellen müssen in der Lage sein, an alle RPs zu senden.

• RPs müssen sich alle kennen.

• Empfänger müssen explizite Verknüpfungsnachrichten an eine bekannte RP senden.

• Empfänger müssen zunächst nur eine RP kennen (später erfahren sie von anderen).

• Empfänger können sich explizit von einem Baum beschneiden.

• Empfänger, die nie zu einem quellenbasierten Baum übergehen, führen effektiv Core Based Trees (CBT) aus.

Der PIM-Sparse-Modus verfügt über Standardfunktionen für all diese Probleme.