PIM の概要

現在インターネット上で使用されている主なマルチキャスト ルーティング プロトコルは、PIM(プロトコル独立マルチキャスト)です。インターネットで使用される PIM のタイプは、PIM スパース モードです。PIM スパース モードは非常に受け入れられているため、インターネットのコンテキストで単純な用語 "PIM" が使用される場合、何らかの形式のスパース モード操作が想定されます。

PIM は、DVMRP(ディスタンス ベクター マルチキャスト ルーティング プロトコル)などの高密度モード プロトコルの制限を克服するアルゴリズムとして登場しました。このプロトコルは、マルチキャスト受信者の密集したクラスタには効率的でしたが、インターネット上で遭遇する大規模でまばらなグループには適していません。コア ベース ツリー(CBT)プロトコルは、スパース モードもサポートすることを目的としていましたが、CBT は、その強力なコア アプローチにより、コアの配置が重要になり、大規模な会議タイプのアプリケーション(多対多)でコアにボトルネックが発生しました。PIM は、DVMRP のデンス モード スケーリングの問題と CBT の潜在的なパフォーマンスの問題を同時に回避するように設計されています。

Junos OS リリース 15.2 以降では、PIM バージョン 2 のみがサポートされています。CLI では、バージョン(1 または 2)を指定するコマンドが削除されます。

PIMv1 と PIMv2 は、同じルーティング デバイス上、さらには同じインターフェイス上に共存できます。PIMv1 と PIMv2 の主な違いは、パケット形式です。PIMv1 メッセージは IGMP(インターネット グループ管理プロトコル)パケットを使用しますが、PIMv2 には独自の IP プロトコル番号(103)とパケット構造があります。LAN などの IP サブネットに接続するすべてのルーティング デバイスは、同じ PIM バージョンを使用する必要があります。一部の PIM 実装では、PIMv1 パケットを認識し、ルーティング デバイス インターフェイスを PIMv1 に自動的に切り替えることができます。PIMv1 と PIMv2 の違いはメッセージ形式に関係しますが、メッセージの意味やルーティング デバイスが PIM メッセージを処理する方法は関係しないため、ルーティング デバイスは PIMv1 インターフェイスと PIMv2 インターフェイスを簡単に混在させることができます。

PIM は、広域およびドメイン間のインターネットワークにまたがる可能性のあるマルチキャスト グループへの効率的なルーティングに使用されます。特定のユニキャスト ルーティング プロトコルに依存しないため、「プロトコル非依存」と呼ばれています。Junos OSは、双方向モード、スパースモード、デンスモード、スパースデンスモードをサポートしています。

PIM は、双方向モード、スパース モード、デンス モード、スパース密度モードという複数のモードで動作します。スパース密度モードでは、一部のマルチキャスト グループはデンス モード (フラッディングとプルーニング、[S,G] 状態) として構成され、他のマルチキャスト グループはスパース モード (ランデブー ポイントへの明示的な結合 [RP]、[*,G] 状態) として構成されます。

PIM ドラフトは、PIM ソース固有モード(PIM SSM)と呼ばれるモードも確立します。PIM SSM では、特定のドメイン内のマルチキャスト グループのコンテンツに対する特定のソースは 1 つだけです。

選択した PIM モードによって PIM 設定プロパティが決まるため、まず、ネットワーク内で PIM が双方向モード、スパース モード、デンスモード、スパースデンス モードのいずれで動作するかを決定する必要があります。各モードには、異なるネットワーク環境で異なる動作上の利点があります。

• スパース モードでは、ルーティング デバイスはマルチキャスト グループへの参加と脱退を明示的に行う必要があります。アップストリームのルーティング デバイスは、ダウンストリームのルーティング デバイスがこのトラフィックを受信するようにランデブー ポイント(RP)ルーティング デバイスに明示的な要求を(ジョイン メッセージによって)送信しない限り、マルチキャスト トラフィックをダウンストリームのルーティング デバイスに転送しません。RP は、共有マルチキャスト配信ツリーのルートとして機能し、さまざまなソースから受信者にマルチキャスト データを転送する役割を担います。

  スパース モードは、頻繁なドメイン間参加メッセージとプルーニング メッセージが一般的であるインターネットに適しています。

  Junos OSリリース19.2R1以降、SRX300、SRX320、SRX340、SRX345、SRX550、SRX1500、vSRX仮想ファイアウォール2.0およびvSRX仮想ファイアウォール3.0(2つのvCPU搭載)シリーズデバイスでは、ポイントツーマルチポイント(P2MP)モードを使用するプロトコル独立マルチキャスト(PIM)により、PIMに新しい p2mp インターフェイスタイプが導入されるAutoVPNおよび自動検出VPNがサポートされます。 p2mp インターフェイスは、ネイバーごとのすべての PIM ジョイン を追跡し、マルチキャストの転送またはレプリケーションがジョイン 状態のネイバーに対してのみ行われるようにします。また、ポイントツーマルチポイント モードを使用する PIM は、シャーシ クラスタ モードをサポートします。

  手記：

  すべてのEXシリーズスイッチ(EX4300とEX9200を除く)、QFX5100スイッチ、OCXシリーズスイッチでは、ランデブーポイント(RP)、ファーストホップルーター(PIM-SM)レジスタメッセージを圧倒してCPUを大量に消費することを避けるために、レート制限がS、Gマルチキャストグループあたり1ppsに設定されています。このレート制限は、重複するパケットがトラップされ、ソフトウェアでRPにトンネリングされることを回避することにより、スケーリングとコンバージェンス時間の改善に役立ちます。(プラットフォームのサポートは、インストールされたJunos OSリリースによって異なります)。

• 双方向 PIM はスパース モードに似ており、多数の分散した送信元と受信先をサポートするために拡張する必要があるアプリケーションに特に適しています。双方向 PIM では、ルーティング デバイスは共有双方向ツリーを構築し、送信元ベースのツリーには切り替わりません。双方向 PIM は、ソース固有 (S,G) 状態を必要としないため、適切にスケーリングできます。代わりに、グループ固有の (*,G) 状態のみを構築します。

• 明示的な PIM 参加リクエストを送信するルーティング デバイスにのみデータが転送されるスパース モードや双方向モードとは異なり、デンス モードは、DVMRP(ディスタンス ベクトル マルチキャスト ルーティング プロトコル)と同様に、 フラッド/プルーニング メカニズムを実装しています。デンス モードでは、ルーティング デバイスは受信インターフェイスでマルチキャスト データを受信し、発信インターフェイス リストにトラフィックを転送します。フラッディングは定期的に発生し、送信元 IP アドレスやマルチキャスト グループのペアなどの状態情報を更新するために使用されます。ルーティング デバイスにデータに対応するレシーバーがなく、発信インターフェイス リストが空になった場合、ルーティング デバイスは PIM プルーニング メッセージをアップストリームに送信します。

  デンスモードは、プルーニングがほとんどまたはまったく発生しないネットワークで最適に機能します。このような場合、デンスモードは実際にはスパースモードよりも効率的です。

• スパースデンスモードは、その名の通り、スパースモードまたはデンスモードのいずれかで、グループ単位でインターフェイスを動作させることができます。「dense」と指定されたグループは、RP にマッピングされません。代わりに、そのグループ宛てのデータ パケットは、PIM デンス モード ルールによって転送されます。「スパース」と指定されたグループは RP にマッピングされ、データ パケットは PIM スパース モード ルールによって転送されます。スパースデンス モードは、PIM スパース モードで自動 RP を実装するネットワークで役立ちます。