例:PIM RPT および SPT カットオーバーの設定

共有ツリーでは、配信ツリーのルートはホストではなくルーターであり、ネットワークのコアのどこかにあります。プライマリ スパース モード マルチキャスト ルーティング プロトコルである PIM SM(プロトコル独立マルチキャスト スパース モード)では、共有ツリーのルートにあるコア ルーターがランデブー ポイント(RP)になります。アップストリームからのパケット、送信元およびダウンストリーム ルーターからのジョイン メッセージは、このコア ルーターで「ランデブー」されます。

RP モデルでは、他のルーターがすべてのマルチキャスト グループの送信元のアドレスを認識する必要はありません。ユーザーが知る必要があるのは、RP ルーターの IP アドレスだけです。RP ルータは、すべてのマルチキャスト グループの送信元を検出します。

RP モデルでは、マルチキャスト コンテンツのソースを検索する負担を、各ルーター (*S,G) 表記) からネットワークに移します (*,G) 表記は RP のみを認識します)。RP が送信元のユニキャスト IP アドレスを見つける正確な方法はさまざまですが、特定のグループのマルチキャスト コンテンツの適切な送信元を特定する何らかの方法が必要です。

特定のグループのアクティブなマルチキャスト トラフィックがないマルチキャスト ルーターのセットについて考えてみます。そのグループの関心のある受信者が直接接続されたサブネットの 1 つにいることをルーターが学習すると、ルーターはそのグループの配信ツリーをコンテンツの実際のソースではなく RP に参加させようとします。

共有ツリー、または PIM スパース モードで呼び出される ()に参加するには、ルーターは次のことを行う必要があります。

• そのグループの RP の IP アドレスを決定します。アドレスの決定は、ルーターでの静的な設定のように単純な場合もあれば、ネストされたプロトコルのセットのように複雑な場合もあります。

• そのグループの共有ツリーを作成します。ルーターは、ルーティング テーブル内の RP アドレスに対して RPF チェックを実行し、RP に最も近いインターフェイスを生成します。これで、ルーターは、このグループのこの RP からのマルチキャスト パケットがこの RPF インターフェイス上のルーターに流入する必要があることを検出します。

• 適切なマルチキャスト プロトコル(おそらく PIM スパース モード)を使用してこのインターフェイスでジョイン メッセージを送信し、アップストリーム ルーターにそのグループの共有ツリーに参加することを通知します。S が不明であるため、このメッセージは (*,G) ジョイン メッセージです。RP のみが認識されており、RP は実際にはマルチキャスト パケットの送信元ではありません。(*,G)ジョイン メッセージを受信したルーターは、メッセージを受信したインターフェイスをグループの発信インターフェイス リスト(OIL)に追加し、RP アドレスの RPF チェックも実行します。その後、アップストリーム ルーターは RPF インターフェイスから送信元に向けて (*,G) ジョイン メッセージを送信し、アップストリーム ルーターにもグループへの参加を希望することを通知します。

各アップストリーム ルーターは、このプロセスを繰り返し、RPF インターフェイスからジョイン メッセージを伝搬し、共有ツリーを構築します。このプロセスは、ジョイン メッセージが次のいずれかに達すると停止します。

• 参加するグループの RP

• RPT に沿ったルーターで、参加しているグループに対して既にマルチキャスト転送状態になっているもの

いずれの場合も、ブランチが作成され、パケットは送信元から RP へ、および RP から受信者に流れることができます。共有ツリー(RPT)がソースへの最短パス ツリーであるという保証はありません。おそらくそうではありません。ただし、パケットのフローが開始された後に、共有ツリーをSPTに「移行」する方法もあります。つまり、転送状態は (*,G) から (S,G) に遷移できます。どちらのタイプのツリーも、RPF チェックと RPF テーブルの動作に大きく依存します。RPF テーブルの詳細については、 マルチキャストリバースパスフォワーディングについてを参照してください。

RPT は、マルチキャスト グループ内の RP と受信側(ホスト)間のパスです( 図 1 を参照)。RPT は、受信者の DR からの PIM 参加メッセージによって構築されます。

1. 受信者は、インターネット グループ管理プロトコル(IGMP)ホスト メンバーシップ レポート内のグループ(G)への参加要求を送信します。受信者の DR である PIM スパース モード ルーターは、直接接続されたサブネットに関するレポートを受信し、対象のマルチキャスト グループの RPT ブランチを作成します。

2. 受信側の DR は、PIM ジョイン メッセージを RPF ネイバー、RPF テーブルのネクストホップ アドレス、またはユニキャスト ルーティング テーブルに送信します。

3. PIM ジョイン メッセージはツリーの上位を移動し、ALL-PIM-ROUTERS グループ(224.0.0.13)にマルチキャストされます。ツリー内の各ルーターは、RPF テーブルまたはユニキャスト ルーティング テーブルのいずれかを使用して、RPF ネイバーを検索します。これは、メッセージが RP に到達して RPT を形成するまで行われます。 パスに沿ったルーターは、マルチキャスト転送状態を設定して、要求されたマルチキャストトラフィックをRPTから受信者に転送します。

図 1: RP と受信側間の RPT の構築

RPT は一方向のツリーであり、トラフィックが RP から受信者に一方向に流れ落ちることができます。マルチキャスト トラフィックが送信元から受信者に到達するには、最短パス ツリーと呼ばれる配信ツリーの別のブランチを送信元の DR から RP に構築する必要があります。

最短パス ツリーは、次の方法で作成されます。

1. 送信元がアクティブになり、接続されている LAN 上でマルチキャスト パケットを送信します。送信元の DR はパケットを受信し、PIM 登録メッセージにカプセル化して RP ルータに送信します( 図 2 を参照)。

2. RP ルータは、送信元から PIM 登録メッセージを受信すると、PIM Join メッセージを送信元に送り返します。

   図 2: PIM 登録メッセージと PIM ジョイン メッセージの交換

3. 送信元の DR は PIM Join メッセージを受信し、SPT を介して RP ルータに向けてトラフィックの送信を開始します( 図 3 を参照)。

4. RP ルータはトラフィックを受信すると、送信元の DR に登録停止メッセージを送信して登録プロセスを停止します。

   図 3: 送信元から RP ルータ に送信されるトラフィック

5. RP ルーターは、マルチキャスト トラフィックを RPT を下って受信者に送信します( 図 4 を参照)。

   図 4: RP ルータから受信側に送信されるトラフィック

マルチキャストに使用されるディストリビューションツリーは、ソースをルートとし、最短パスツリー(SPT)でもあります。あるグループのアクティブなマルチキャスト トラフィックがない(つまり、そのグループのマルチキャスト転送状態がない)一連のマルチキャスト ルーターがあるとします。ルーターは、そのグループの関心のある受信者が直接接続されたサブネットの 1 つにいることを学習すると、そのグループのツリーへの参加を試みます。

ディストリビューション ツリーに参加するために、ルーターはそのグループの送信元のユニキャスト IP アドレスを決定します。このアドレスは、ルーター上の単純な静的設定にすることも、プロトコルのセットのような複雑なものにすることもできます。

そのグループのSPTを構築するために、ルーターはルーティングテーブルの送信元アドレスに対してリバースパスフォワーディング(RPF)チェックを実行します。RPF チェックは、このグループのこの送信元からのマルチキャスト パケットがルーターに流入する必要がある送信元に最も近いインターフェイスを生成します。

次に、ルーターは適切なマルチキャストプロトコルを使用してこのインターフェイス上でジョイン メッセージを送信し、そのグループのディストリビューションツリーに参加することをアップストリームルーターに通知します。S と G の両方が既知であるため、このメッセージは (S,G) ジョイン メッセージです。(S,G)ジョイン メッセージを受信したルーターは、メッセージを受信したインターフェイスをグループの出力インターフェイス リスト(OIL)に追加し、送信元アドレスの RPF チェックも実行します。その後、アップストリーム ルーターは、送信元に向けて RPF インターフェイス上で(S,G)ジョイン メッセージを送信し、アップストリーム ルーターにもグループへの参加を希望することを通知します。

各アップストリーム ルーターはこのプロセスを繰り返し、RPF インターフェイスにジョインを伝播して、SPT を構築します。このプロセスは、参加メッセージが次の 2 つのいずれかを実行すると停止します。

• 送信元であるホストに直接接続されているルーターに到達します。

• この送信元グループ ペアに対して、すでにマルチキャスト転送状態になっているルーターに到達します。

いずれの場合も、ブランチが作成され、各ルーターは送信元とグループのペアのマルチキャスト転送状態になり、パケットは送信元から受信者までディストリビューションツリーを流れることができます。各ルータの RPF チェックにより、ツリーが SPT であることを確認します。

SPT は常に最短パスですが、必ずしも短いとは限りません。つまり、送信元と受信者はバックボーンではなくルーター ネットワークの周辺に位置する傾向があり、マルチキャスト配信ツリーはネットワーク内のほぼすべてのルーターに広がる傾向があります。マルチキャスト トラフィックは低速のインターフェイスを圧倒し、1 つのパケットがバックボーンの反対側で 100 または 1000 になりやすいため、マルチキャスト ソースをネットワーク内のバックボーンの中央に配置することができるように、共有ツリーをディストリビューション ツリーとして提供することは理にかなっています。このコア ネットワークのルートを持つディストリビューション ツリーの共有は、マルチキャスト ランデブー ポイントによって実現されます。RP の詳細については、 マルチキャスト ランデブー ポイント、共有ツリー、およびランデブー ポイント ツリーについてを参照してください。

RP に対して SPT を使用し、受信者に対して RPT を使用し続ける代わりに、次の方法で送信元と受信者の間に直接 SPT が作成されます。

1. 受信側の DR が送信元から最初のマルチキャスト パケットを受信すると、DR は RPF ネイバーに PIM 参加メッセージを送信します( 図 5 を参照)。

2. ソースの DR は PIM 参加メッセージを受信し、SPT を形成するために追加の (S,G) 状態が作成されます。

3. その特定の送信元からのマルチキャストパケットは、送信元のDRから送信され始め、新しいSPTを下って受信者のDRに流れ始めます。受信側の DR は、送信元から送信された各マルチキャスト パケットの 2 つのコピー (RPT から 1 つと新しい SPT から 1 つ) を受信しています。

   図 5: 受信側 DR がソース に PIM Join メッセージを送信する

4. マルチキャスト パケットの重複を阻止するために、受信者の DR は RP ルーターに向けて PIM プルーニング メッセージを送信し、RPT から着信するこの特定の送信元からのマルチキャスト パケットが不要になったことを通知します( 図 6 を参照)。

   図 6: PIM プルーニング メッセージが受信者の DR から RP ルータに送信されます

5. PIM プルーニング メッセージは RP ルーターで受信され、受信側の DR へのマルチキャスト パケットの送信を停止します。受信者のDRは、新しいSPTを介して、この特定のソースに対してのみマルチキャストパケットを取得しています。ただし、送信元からのマルチキャスト パケットは、送信元の DR から RP ルータに向かって到着しています( 図 7 を参照)。

   図 7: RP ルータが PIM プルーニング メッセージを受信

6. この特定の送信元からの不要なマルチキャスト パケットを停止するために、RP ルータは送信元の DR に PIM プルーニング メッセージを送信します( 図 8 を参照)。

   図 8: RP ルータがソース DR に PIM プルーン メッセージを送信する

7. 受信側の DR は、SPT から特定の送信元のマルチキャスト パケットのみを受信するようになります ( 図 9 参照)。

   図 9: 送信元の DR が RP ルーター への重複マルチキャスト パケットの送信を停止する

場合によっては、ラストホップ ルーターは RP への共有ツリー上にとどまり、送信元への直接 SPT に移行しないようにする必要があります。たとえば、低帯域幅のマルチキャスト ストリームが RP からラストホップ ルーターに転送される場合は、ラストホップ ルーターを移行させたくない場合があります。ラストホップと送信元の間のすべてのルーターは、SPT 状態を維持および更新する必要があります。これは、リソースを大量に消費するアクティビティになり、特定の送信元およびマルチキャストグループアドレスのペアのネットワーク効率をあまり向上させません。

このような場合は、最終ホップ ルーターで SPT しきい値ポリシーを設定して、ダイレクト SPT への移行を制御します。送信元とグループのアドレス ペアに適用される無限大の SPT カットオーバーしきい値は、ラストホップ ルーターがダイレクト SPT に移行しないことを意味します。その他のすべての送信元グループ アドレス ペアについては、ラストホップ ルーターは、送信元 DR をルートとする直接 SPT に直ちに移行します。

この例では、PIM アサート フォワーダーのタイムアウト期間を構成する方法を示します。

この例では、RP をルートとするランデブー ポイント ツリー(RPT)から送信元をルートとする最短パス ツリー(SPT)への移行を抑制するポリシーを適用する方法を示します。