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Verstehen des PIM-Sparse-Modus

Eine Protocol Independent Multicast (PIM)-Sparse-Mode-Domäne verwendet RPF (Reverse Path Forwarding), um einen Pfad von einer Datenquelle zum Empfänger zu erstellen, der die Daten an fordert. Wenn ein Empfänger eine Explicit Join-Anforderung aus problemet, wird eine RPF-Prüfung ausgelöst. Eine (*,G) PIM-Join-Nachricht wird vom designated Router (DR) des Empfängers an den RP gesendet. (Diese Nachricht wird in der Definition als Join/Prune-Nachricht bezeichnet, aber zur Klarheit in dieser Beschreibung wird sie je nach Kontext entweder Join oder Prune genannt.) Die Join-Nachricht ist Multicast Hop by Hop Upstream zur ALL-PIM-ROUTERS-Gruppe (224.0.0.13) mit Hilfe der RPF-Schnittstelle jedes Routers, bis er die RP erreicht. Der RP-Router empfängt die Join-Nachricht (*,G) PIM und fügt die Schnittstelle, an der er empfangen wurde, der Ausgehenden Schnittstellenliste (OIL) des RPT-Weiterleitungsstatuseinstiegs (Rendezvous-Point Tree) hinzu. Dies baut die RPT, um den Empfänger mit dem RP zu verbinden. Die RPT bleibt auch dann in Kraft, wenn keine aktiven Quellen Datenverkehr generieren.

Hinweis:

Der Status – die Einträge (*,G) oder (S,G) – sind die Informationen, die für die Weiterleitung von Unicast- oder Multicastpaketen verwendet werden. S ist die Quell-IP-Adresse, G die Multicastgruppenadresse und * stellt alle Quellsendungen zur Gruppe G dar. Router verfolgen den Multicastweiterleitungsstatus der ein- und ausgehenden Schnittstellen für jede Gruppe.

Wenn eine Quelle aktiv wird, verkapselt der Quell-DR Multicastdatenpakete in eine PIM-Registernachricht und sendet sie mittels Unicast an den RP-Router.

Wenn der RP-Router Empfänger in der PIM-Sparse mode-Domäne interessiert, sendet er eine PIM-Join-Nachricht an die Quelle, um einen SPT (Shortest Path Tree) zurück an die Quelle zu erstellen. Die Quelle sendet Multicastpakete aus dem LAN, und der Quell-DR verkapselt die Pakete in einer PIM-Registernachricht und leitet die Nachricht per Unicast an den RP-Router weiter. Der RP-Router empfängt PIM-Registermeldungen von der Quelle und fügt dem Verteilungsstruktur somit eine neue Quelle hinzu, um die Quellen in einer PIM-Tabelle zu verfolgen. Sobald ein RP-Router Pakete nativ (mit S,G) empfängt, sendet er eine Register-Stopp-Nachricht, um die Registermeldungen nicht mehr mit Hilfe von Unicast zu erhalten.

In der tatsächlichen Anwendung 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 sendet der RP-Router die Multicastpakete an die RPT des Empfängers, um sie an die interessierten Empfänger zu senden. Wenn der DR des Empfängers das erste Paket von der RPT empfängt, sendet der DR eine PIM-Join-Nachricht an den Quell-DR, um ein SPT zurück an die Quelle zu erstellen. Wenn der Quell-DR die PIM-Join-Nachricht vom DR des Empfängers empfängt, beginnt er, den Datenverkehr nach unten zu senden. Wenn das erste Multicastpaket vom DR des Empfängers empfangen wird, sendet der DR des Empfängers eine PIM-Prune-Nachricht an den RP-Router, um zu verhindern, dass mehrfache Pakete durch die RPT gesendet werden. Der RP-Router wiederum sendet nicht mehr Multicastpakete an den DR des Empfängers und sendet eine PIM-Prune-Nachricht für diese Quelle über die RPT in Richtung Source DR, um die Multicast-Paketübertragung 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, wird die aktive Quelle weiterhin in die PIM-Tabelle fügt. Nach Dem Hinzufügen der aktiven Quelle zur PIM-Tabelle sendet der RP-Router jedoch eine Register-Stopp-Nachricht. Der RP-Router entdeckt die Existenz der aktiven Quelle und muss keine Werbung mehr über die Quelle (die Ressourcen verwendet) erhalten.

Hinweis:

Wenn die Anzahl der PIM-Join-Nachrichten die konfigurierte Datei MTU überschreitet, sind die Nachrichten im IPv6-PIM-Sparse-Modus fragmentiert. Um die Fragmentierung von PIM-Join-Nachrichten zu vermeiden, empfängt der Multicast-Datenverkehr die Schnittstellenschnittstellenschnittstelle MTU anstelle von Pfad-MTU.

Hauptmerkmale des PIM-Sparse-Modus:

  • Router mit downstreamen Empfängern werden über eine Explicit Join-Nachricht an einen PIM-Sparse Mode-Tree angeschlossen.

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

  • Sender kündigen ihre Existenz bei einem oder mehreren RPs an, und Empfänger abfragen RPs, um Multicast-Sitzungen zu finden.

  • Wenn Empfänger Inhalte aus Quellen über die RP beziehen, kann der Last-Hop-Router (der Router, der dem Empfänger am nächsten liegt) optional den RP aus dem gemeinsamen Verteilungsbäume entfernen (*,G), wenn der neue sourcebasierte Tree (S,G) kürzer ist. Empfänger können dann Inhalte direkt von der Quelle beziehen.

    Der Übergangsaspekt des PIM-Sparse-Modus vom freigegebenen zu einem quellenbasierten Tree ist eine der wichtigsten Funktionen von PIM, da es verhindert, dass die RP- oder um die Core-Verbindungen überlastet wird.

Bei der Verwendung von Sparse Mode-Multicast gibt es verwandte Probleme bezüglich der Quelle, RPs und Empfänger:

  • Quellen müssen an alle RPs gesendet werden können.

  • RPs müssen sich alle kennen.

  • Empfänger müssen Explicit Join-Nachrichten an eine bekannte RP senden.

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

  • Empfänger können sich explizit von einem Tree entfernten.

  • Empfänger, die nie auf einen sourcebasierten Tree umstiegen sind, haben die Kernbäume (Core Based Trees, CBT) im Betrieb.

Der PIM-Sparse-Modus bietet Standardfunktionen für all diese Probleme.

Rendezvouspunkt

Der RP-Router dient als Informationsaustauschpunkt für die anderen Router. Alle Router in einer PIM-Domäne müssen eine Zuordnung zu einem RP-Router bereitstellen. Es ist der einzige Router, der die aktiven Quellen für eine Domäne kennen muss – die anderen Router müssen nur wissen, wie man die RP erreicht. Auf diese Weise entspricht der RP Empfängern mit Quellen.

Der RP-Router liegt wieder abwärts von der Quelle und bildet das Ende des Pfads mit der kürzesten Pfadstruktur. Wie in Abbildung 1 dargestellt, liegt der RP-Router vor dem Empfänger und bildet somit ein Ende des Rendezvouspunktbäumes.

Abbildung 1: Rendezvouspunkt als Teil von RPT und SPT Rendezvous Point As Part of the RPT and SPT

Der Vorteil der Verwendung von RP als Informationsaustauschpunkt ist, dass die Menge des Status von Nicht-RP-Routern reduziert wird. Für die Bereitstellung von Informationen über aktive Quellen, die nicht auf RP-Routern enthalten sind, ist keine Netzwerkflut erforderlich.

RP-Zuordnungsoptionen

RPs können durch einen der folgenden Mechanismen erlernt werden:

  • Statische Konfiguration

  • Anycast RP

  • Automatische RP

  • Bootstrap-Router

Wir empfehlen eine statische RP-Zuordnung mit Anycast RP und einen Bootstrap-Router (BSR) mit Auto-RP-Konfiguration, da die statische Zuordnung alle Vorteile eines Bootstrap-Routers und Auto-RP ohne die Komplexität der vollständigen BSR- und Auto-RP-Mechanismen bietet.