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Exemple : Configuration d’un PIM bidirectionnel

Comprendre le PIM bidirectionnel

Le PIM bidirectionnel (PIM-Bidir) est spécifié par l’IETF dans la RFC 5015, Bidirectional Protocol Independent Multicast (BIDIR-PIM). Il offre une alternative aux autres modes PIM, tels que PIM Sparse Mode (PIM-SM), PIM Dense Mode (PIM-DM) et PIM source-specific multicast (SSM). Dans le PIM bidirectionnel, les groupes multicast sont acheminés à travers le réseau via des arborescences partagées bidirectionnelles. Ce type d’arborescence minimise la quantité d’informations sur l’état du routage PIM à gérer, ce qui est particulièrement important dans les réseaux dont les émetteurs et les récepteurs sont nombreux et dispersés. Par exemple, l’interrogation d’inventaire distribué est une application importante du PIM bidirectionnel. Dans les applications plusieurs-à-plusieurs, une requête multicast provenant d’une station génère des réponses multicast à partir de plusieurs stations. Pour chaque groupe multicast, une telle application génère un grand nombre de routes (S,G) pour chaque station en PIM-SM, PIM-DM ou SSM. Le problème est encore pire dans les applications qui utilisent des sources en rafales, ce qui entraîne des changements fréquents des tables de multidiffusion et, par conséquent, des problèmes de performances dans les routeurs.

La figure 1 montre les flux de trafic générés pour acheminer le trafic d’un groupe à destination et en provenance de trois stations d’un réseau PIM-SM.

Figure 1 : exemple d’arborescence Example PIM Sparse-Mode Tree PIM Sparse-Mode

Le PIM bidirectionnel résout ce problème en créant uniquement un état spécifique au groupe (*,G). Ainsi, une seule route (*,G) est nécessaire pour chaque groupe afin d’acheminer le trafic vers et depuis toutes les sources.

La figure 2 montre les flux de trafic générés pour acheminer le trafic d’un groupe à destination et en provenance de trois stations dans un réseau PIM bidirectionnel.

Figure 2 : exemple d’arborescence Example Bidirectional PIM Tree PIM bidirectionnelle

Le PIM bidirectionnel crée des arborescences partagées bidirectionnelles qui sont enracinées à une adresse de point de rendez-vous (RP). Le trafic bidirectionnel ne bascule pas vers les arbres de chemin les plus courts (SPT) comme dans PIM-SM et est donc optimisé pour la taille de l’état du routage plutôt que pour la longueur du chemin. Les routes PIM bidirectionnelles sont toujours des routes source génériques (*,G). Le protocole élimine le besoin de routes (S,G) et d’événements déclenchés par les données. Les arborescences de groupes bidirectionnelles (*,G) transportent le trafic à la fois en amont des émetteurs vers le RP et en aval du RP vers les récepteurs. Par conséquent, les règles strictes basées sur le transfert de chemin inverse (RPF) que l’on trouve dans d’autres modes PIM ne s’appliquent pas au PIM bidirectionnel. Au lieu de cela, le PIM bidirectionnel achemine le trafic à partir de toutes les sources et du RP. Ainsi, les routeurs PIM bidirectionnels doivent avoir la capacité d’accepter du trafic sur de nombreuses interfaces entrantes potentielles.

Choix d’un transitaire désigné

Pour éviter les boucles de transfert, un seul routeur sur chaque liaison ou sous-réseau (y compris les liaisons point à point) est un redirecteur désigné (DF). Les responsabilités du DF sont de transférer le trafic en aval sur la liaison vers les récepteurs et de transférer le trafic en amont de la liaison vers l’adresse RP. Le PIM bidirectionnel s’appuie sur un processus appelé DF election pour choisir le routeur DF pour chaque interface et pour chaque adresse RP. Chaque routeur PIM bidirectionnel d’un sous-réseau annonce sa route unicast IGP (Interior Gateway Protocol) à l’adresse RP. Le routeur avec la meilleure route unicast IGP vers l’adresse RP remporte l’élection DF. Chaque routeur publie ses métriques de routage IGP dans les messages DF Offer, Winner, Backoff et Pass.

Junos OS implémente les procédures d’élection DF comme indiqué dans la RFC 5015, sauf que Junos OS vérifie l’accessibilité unicast RP avant d’accepter les messages DF entrants. Les messages DF pour les points de rendez-vous inaccessibles sont ignorés.

Modes PIM bidirectionnels

Dans l’implémentation de Junos OS, il existe deux modes pour le PIM bidirectionnel : bidirectionnel-clairsemé et bidirectionnel-clairsemé-dense. Les différences entre les modes bidirectionnel-clairsemé et bidirectionnel-clairsemé-dense sont les mêmes que les différences entre le mode clairsemé et le mode clairsemé-dense mode. Le mode dense clairsemé permet à l’interface de fonctionner par groupe en mode clairsemé ou dense mode. Un groupe spécifié comme « dense » n’est pas mappé à un RP. Utilisez le mode bidirectionnel-clairsemé-dense mode lorsque votre réseau comporte un mélange de groupes bidirectionnels, de groupes clairsemés et de groupes denses. Un scénario typique pour cela est l’utilisation de l’auto-RP, qui utilise le flooding en mode dense pour s’amorcer pour le mode clairsemé ou le mode bidirectionnel. En général, les groupes denses peuvent concerner tous les flux dont la conception du réseau a besoin pour être inondés.

Chaque mappage groupe-RP est contrôlé par l’instruction RP group-ranges et l’instruction ssm-groups .

Le choix du mode PIM est étroitement lié au contrôle de la façon dont les groupes sont mappés aux modes PIM, comme suit :

  • bidirectional-sparse: à utiliser si tous les groupes multicast fonctionnent en mode bidirectionnel, clairsemé ou SSM.

  • bidirectional-sparse-dense: à utiliser si les groupes multicast, à l’exception de ceux spécifiés dans l’instruction dense-groups , fonctionnent en mode bidirectionnel, clairsemé ou SSM.

Points de rendez-vous bidirectionnels

Vous pouvez configurer les mappages de plage de groupe vers RP à l’échelle du réseau de manière statique ou uniquement sur les routeurs connectés aux adresses RP et les annoncer de manière dynamique. Contrairement aux points de rendez-vous pour PIM-SM, qui doivent désencapsuler les messages de registre PIM et effectuer d’autres actions de protocole spécifiques, les points de rendez-vous PIM bidirectionnels n’implémentent aucune fonctionnalité spécifique. Les adresses RP sont simplement des emplacements du réseau vers lesquels se rendez-vous. En fait, les adresses RP n’ont pas besoin d’être des adresses d’interface de bouclage ni même d’être des adresses configurées sur un routeur, tant qu’elles sont couvertes par un sous-réseau connecté à un routeur bidirectionnel compatible PIM et annoncé sur le réseau.

Ainsi, pour le PIM bidirectionnel, il n’y a pas de distinction significative entre les adresses RP statiques et locales. Par conséquent, les points de rendez-vous PIM bidirectionnels sont configurés au niveau de la [edit protocols pim rp bidirectional] hiérarchie, et non sous static ou local.

Les paramètres au niveau de la [edit protocol pim rp bidirectional] hiérarchie fonctionnent de la même manière que les paramètres au niveau de la [edit protocols pim rp local] hiérarchie, sauf qu’ils créent un état PIM RP bidirectionnel au lieu d’un état PIM-SM RP.

Lorsqu’un seul RP local peut être configuré, plusieurs points de rendez-vous bidirectionnels peuvent être configurés avec des plages de groupes identiques, différentes ou qui se chevauchent. Il est également permis qu’une plage de groupes ou une adresse RP soit configurée comme bidirectionnelle et statique ou locale pour le mode clairsemé.

Si un RP PIM bidirectionnel est configuré sans plage de groupes, la plage de groupes par défaut est 224/4 pour IPv4. Pour IPv6, la valeur par défaut est ff00 ::/8. Vous pouvez configurer une plage de groupes PIM RP bidirectionnelle pour couvrir une plage de groupes SSM, mais dans ce cas, la plage de groupes SSM ou DM est prioritaire sur la configuration PIM RP bidirectionnelle pour ces groupes. En d’autres termes, étant donné que SSM est toujours prioritaire, il n’est pas permis d’avoir une plage de groupes bidirectionnels égale ou supérieure à une plage de groupes SSM ou DM.

Prise en charge de PIM Bootstrap et d’Auto-RP

Les plages de groupes pour l’adresse RP spécifiée sont marquées par PIM en tant que mappages PIM bidirectionnels de groupe à RP et, si elles sont configurées, sont annoncées à l’aide de l’amorçage PIM ou du RP automatique. Publication dynamique de mappages group-RP bidirectionnels marqués PIM à l’aide de l’amorçage PIM, et le RP automatique est contrôlé comme d’habitude à l’aide des bootstrap instructions and auto-rp .

Les adresses PIM RP bidirectionnelles configurées au niveau de la [edit protocols pim rp bidirectional address] hiérarchie sont annoncées par auto-RP ou PIM bootstrap si les conditions préalables suivantes sont remplies :

  • L’instance de routage doit être configurée pour annoncer les points de rendez-vous candidats par le biais d’un amorçage RP ou PIM automatique, et un agent de mappage RP automatique ou un routeur d’amorçage, respectivement, doit être choisi.

  • L’adresse RP doit être configurée localement sur une interface de l’instance de routage ou l’adresse RP doit appartenir à un sous-réseau connecté à une interface de l’instance de routage.

Prise en charge des protocoles IGMP et MLD

Les versions 1, 2 et 3 du protocole IGMP (Internet Group Management Protocol) sont prises en charge avec le PIM bidirectionnel. Les versions 1 et 2 de MLD (Multicast Listener Discovery) sont prises en charge avec le PIM bidirectionnel. Toutefois, dans tous les cas, seul l’état ASM (anysource multicast) est pris en charge pour l’appartenance PIM bidirectionnelle.

Les règles suivantes s’appliquent aux PIM bidirectionnels :

  • Les rapports d’appartenance IGMP et MLD (*,G) déclenchent l’émission de messages de jointure PIM (*,G) PIM DF bidirectionnels.

  • Les rapports d’appartenance IGMP et MLD (S,G) ne déclenchent pas l’émission de messages de jointure PIM (*,G) PIM DF bidirectionnels.

PIM bidirectionnel et redémarrage progressif

Le PIM bidirectionnel accepte les paquets pour un routage bidirectionnel sur plusieurs interfaces. Cela signifie que certaines topologies peuvent développer des boucles de routage multicast si tous les voisins PIM ne sont pas synchronisés en ce qui concerne l’identité du redirecteur désigné (DF) sur chaque liaison. Si un routeur effectue un transfert sans participer activement aux élections DF, en particulier après des modifications de routage unicast, des boucles de routage multicast peuvent se produire.

Si le redémarrage progressif pour PIM est activé et que le PIM bidirectionnel est activé, le comportement de redémarrage progressif par défaut consiste à continuer à transférer des paquets sur des routes bidirectionnelles. Si le routeur qui redémarre correctement sert de DF pour certaines interfaces vers des points de rendez-vous, le routeur qui redémarre envoie un message DF Winner avec une métrique de 0 sur chacune de ces interfaces RP. Cela permet de s’assurer qu’un routeur voisin ne devient pas le DF en raison de changements de topologie de monodiffusion qui pourraient se produire pendant la période de redémarrage normal. L’envoi d’un message DF Winner avec une métrique de 0 empêche un autre voisin PIM d’assumer le rôle DF jusqu’à ce que le redémarrage normal soit terminé. Lorsque le redémarrage progressif est terminé, le routeur redémarré avec réglage normal envoie un autre message DF Winner avec la métrique unicast convergente réelle.

L’instruction no-bidirectional-mode au niveau de la hiérarchie remplace le comportement par défaut et désactive le transfert pour les routes PIM bidirectionnelles lors de la [edit protocols pim graceful-restart] récupération par redémarrage gracieux, à la fois dans les cas de redémarrage simple du processus RPD (Routing Protocol Process) et de basculement gracieux du moteur de routage. Cette instruction de configuration fournit une alternative très conservatrice au comportement de redémarrage progressif par défaut pour les routes PIM bidirectionnelles. La raison de l’arrêt du transfert de paquets sur les routes bidirectionnelles est que la poursuite du transfert peut conduire à des boucles de multidiffusion de courte durée dans de rares circonstances de double défaillance.

Améliorations apportées par Junos OS au PIM bidirectionnel

Outre les fonctionnalités spécifiées dans le RFC 5015, les fonctions suivantes sont incluses dans l’implémentation Junos OS du PIM bidirectionnel :

  • Branches sources uniquement sans état de jointure PIM

  • Prise en charge des adresses de domaine IPv4 et IPv6 et des adresses multicast

  • NSR (NonStop Routing) pour les routes PIM bidirectionnelles

  • Prise en charge du PIM bidirectionnel dans les systèmes logiques

  • Prise en charge des instances de non-transfert et de routeur virtuel

Les mises en garde suivantes s’appliquent à la configuration PIM bidirectionnelle sur le PTX5000 :

  • PTX5000 routeurs peuvent être configurés à la fois comme point de rendez-vous PIM bidirectionnel et comme nud source.

  • Pour PTX5000 routeurs, vous pouvez configurer l’instruction auto-rp au niveau de la [edit protocols pim rp] hiérarchie avec [edit routing-instances routing-instance-name protocols pim rp] l’option mapping , mais pas l’option announce .

Limites du PIM bidirectionnel

L’implémentation Junos OS du PIM bidirectionnel ne prend pas en charge les fonctionnalités suivantes :

À partir de la version 12.2, Junos OS étend la prise en charge continue du PIM de routage actif aux MVPN draft-rose.

PTX5000 routeurs ne prennent pas en charge le routage actif ininterrompu ni la mise à niveau logicielle en service (ISSU) dans Junos OS version 13.3.

La prise en charge du PIM pour les MVPN draft-rosen permet aux équipements compatibles avec le routage actif non-stop de préserver les informations relatives au MPVN draft-rosen, telles que les états MDT par défaut et de données, sur l’ensemble des basculements.

  • SNMP pour PIM bidirectionnel.

  • Le basculement du moteur de routage Graceful est configurable avec le PIM bidirectionnel activé, mais les routes bidirectionnelles ne transfèrent pas les paquets pendant le basculement.

  • VPN multicast (Draft Rosen et NextGen).

Le protocole PIM bidirectionnel ne prend pas en charge les fonctionnalités suivantes :

  • RP embarqué

  • Anycast RP

Exemple : Configuration d’un PIM bidirectionnel

Cet exemple montre comment configurer le PIM bidirectionnel, comme spécifié dans la RFC 5015, Bidirectional Protocol Independent Multicast (BIDIR-PIM).

Exigences

Cet exemple utilise les composants matériels et logiciels suivants :

  • Huit routeurs Juniper Networks pouvant être des plates-formes M120, M320, MX Series ou T Series. Pour prendre en charge le PIM bidirectionnel, les plates-formes M Series doivent être équipées de FPC à puce I. Les routeurs M7i, M10i, M40e et les autres routeurs M Series plus anciens ne prennent pas en charge le PIM bidirectionnel.

  • Junos OS version 12.1 ou ultérieure s’exécute sur les huit routeurs.

Aperçu

Par rapport au mode clairsemé PIM, le PIM bidirectionnel nécessite moins d’informations sur l’état du routeur PIM. Étant donné que moins d’informations d’état sont requises, le PIM bidirectionnel évolue bien et est utile dans les déploiements avec de nombreuses sources et récepteurs dispersés.

Dans cet exemple, deux points de rendez-vous sont configurés de manière statique. Un RP est configuré en tant que RP fantôme. Un RP fantôme est une adresse RP qui est une adresse valide sur un sous-réseau, mais qui n’est pas affectée à une interface de routeur PIM. Le sous-réseau doit être accessible par les routeurs PIM bidirectionnels du réseau. Pour l’autre RP (non fantôme) de cet exemple, l’adresse RP est attribuée à une interface de routeur PIM. Il peut être affecté à l’interface de bouclage ou à n’importe quelle interface physique du routeur. Dans cet exemple, il est affecté à une interface physique.

OSPF est utilisé comme protocole IGP (Interior Gateway Protocol) dans cet exemple. La métrique OSPF détermine le processus de sélection du redirecteur désigné (DF). Dans le PIM bidirectionnel, le DF établit un arbre du chemin le plus court sans boucle qui est enraciné au niveau du RP. Sur chaque segment de réseau et liaison point à point, tous les routeurs PIM participent à l’élection DF. La procédure sélectionne un routeur comme DF pour chaque RP de groupes bidirectionnels. Ce routeur transmet les paquets multicast reçus sur ce réseau en amont au RP. L’élection DF utilise les mêmes règles de bris d’égalité que celles utilisées par les processus d’assertion PIM.

Cet exemple utilise les paramètres d’élection DF par défaut. Si vous le souhaitez, au niveau de la hiérarchie [edit protocols pim interface (interface-name | all) bidirectional], vous pouvez configurer les paramètres suivants liés à l’élection DF :

  • Le nombre de robustesses est le nombre minimum de messages électoraux DF qui doivent être perdus pour que l’élection échoue.

  • La période de l’offre est l’intervalle à attendre entre les messages répétés de l’offre DF et ceux du gagnant.

  • La période de retrait est la période pendant laquelle le DF intérimaire attend entre la réception d’une meilleure offre de DF et l’envoi du message de laissez-passer pour transférer la responsabilité du DF.

Cet exemple utilise le mode bidirectionnel-clairsemé-dense mode sur les interfaces. Le choix du mode PIM est étroitement lié au contrôle de la façon dont les groupes sont mappés aux modes PIM, comme suit :

  • bidirectional-sparse : à utiliser si tous les groupes multicast fonctionnent en mode bidirectionnel, clairsemé ou SSM.

  • bidirectional-sparse-dense : à utiliser si les groupes multicast, à l’exception de ceux spécifiés dans l’instruction dense-groups , fonctionnent en mode bidirectionnel, clairsemé ou SSM.

Diagramme de topologie

La figure 3 illustre la topologie utilisée dans cet exemple.

Figure 3 : PIM bidirectionnel avec points Bidirectional PIM with Statically Configured Rendezvous Points de rendez-vous configurés statiquement

Configuration

Configuration rapide de l’interface de ligne de commande

Pour configurer rapidement cet exemple, copiez les commandes suivantes, collez-les dans un fichier texte, supprimez les sauts de ligne, modifiez tous les détails nécessaires pour qu’ils correspondent à la configuration de votre réseau, copiez et collez les commandes dans l’interface de ligne de commande au niveau de la [edit] hiérarchie, puis passez commit en mode de configuration.

Routeur R1

Routeur R2

Routeur R3

Routeur R4

Routeur R5

Routeur R6

Routeur R7

Routeur R8

Routeur R1

Procédure étape par étape

Pour configurer le routeur R1 :

  1. Configurez les interfaces des routeurs.

  2. Configurez OSPF sur les interfaces.

  3. Configurez les mappages groupe-RP.

    Le RP représenté par l’adresse IP 10.10.1.3 est un RP fantôme. L’adresse 10.10.1.3 n’est affectée à aucune interface sur aucun des routeurs de la topologie. Il s’agit cependant d’une adresse joignable. Il se trouve dans le sous-réseau entre les routeurs R1 et R2.

    Le RP représenté par l’adresse 10.10.13.2 est attribué à l’interface ge-2/0/0 sur le routeur R6.

  4. Activez le PIM bidirectionnel sur les interfaces.

  5. (Facultatif) Configurez les opérations de suivi pour le processus d’élection DF.

Résultats

À partir du mode configuration, confirmez votre configuration en entrant les commandes show interfaces et show protocols . Si la sortie n’affiche pas la configuration prévue, répétez les instructions de cet exemple pour corriger la configuration.

Si vous avez terminé de configurer le routeur, entrez commit à partir du mode de configuration.

Répétez la procédure pour chaque routeur Juniper Networks du réseau PIM bidirectionnel en utilisant les noms et adresses d’interface appropriés pour chaque routeur.

Vérification

Vérifiez que la configuration fonctionne correctement.

Vérification des points de rendez-vous

But

Vérifiez les informations de mappage groupe-RP.

Action

Vérification des messages

But

Vérifiez le nombre de messages d’élection DF envoyés et reçus, et vérifiez les statistiques d’erreur de jointure et d’élagage bidirectionnelles.

Action

Vérification de l’état de jointure PIM

But

Confirmez les informations relatives à l’interface en amont, au voisinage et à l’état.

Action
Signification

La sortie affiche une entrée (*,G-range) pour chaque plage de groupe RP bidirectionnelle active. Ces entrées fournissent une hiérarchie à partir de laquelle les routes individuelles (*,G) héritent de l’état dérivé de RP (informations en amont et interfaces d’acceptation). Ces entrées fournissent également la base du plan de contrôle pour les routes de transfert (*, G-range) qui implémentent les branches de l’arborescence réservées à l’expéditeur.

Affichage du redirecteur désigné

But

Affichez les informations de l’adresse RP et confirmez le DF choisi.

Action

Affichage des interfaces PIM

But

Vérifiez que le mode SDB (bidirectionnel-clairsemé-dense) est affecté aux interfaces PIM.

Action

Vérification des voisins PIM

But

Vérifiez que le routeur détecte que ses voisins sont activés pour le PIM bidirectionnel en vérifiant que l’option B est affichée.

Action

Vérification de l’itinéraire vers les points de rendez-vous

But

Vérifiez l’itinéraire de l’interface vers les points de rendez-vous.

Action

Vérification des routes de multidiffusion

But

Vérifiez l’itinéraire de trafic multicast pour chaque groupe.

Pour le PIM bidirectionnel, la commande show multicast route extensive affiche les routes de transfert (*, G/prefix) et la liste des interfaces qui acceptent le trafic PIM bidirectionnel.

Action
Signification

Pour plus d’informations sur la façon dont les listes d’interfaces entrantes et sortantes sont dérivées, consultez les règles de transfert dans la RFC 5015.

Affichage des sauts suivants en multidiffusion

But

Vérifiez que les interfaces d’acceptation correctes sont affichées dans la liste des interfaces entrantes.

Action
Signification

Les ID nexthop pour les sauts next sortants et entrants sont référencés directement dans la commande show multicast route extensive .

Tableau de l’historique des modifications

La prise en charge des fonctionnalités est déterminée par la plate-forme et la version que vous utilisez. Utilisez l’Explorateur de fonctionnalités pour déterminer si une fonctionnalité est prise en charge sur votre plateforme.

Libérer
Description
13.3
PTX5000 routeurs ne prennent pas en charge le routage actif ininterrompu ni la mise à niveau logicielle en service (ISSU) dans Junos OS version 13.3.
12.2
À partir de la version 12.2, Junos OS étend la prise en charge continue du PIM de routage actif aux MVPN draft-rose.