例:PIM RPT および SPT カットオーバーの設定

共有ツリーでは、ディストリビューション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配置されています。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 プロトコルであるプロトコル独立マルチキャスト スパース モード(PIM SM)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)です。アップストリームの送信元からのパケットとダウンストリーム 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」します。

RP モデルでは、他のルーターは、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知る必要はありません。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 ルーターは、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 モデルは、マルチキャスト コンテンツの送信元を見つける負担を、各ルーター((S,G)表記)からネットワーク((*,G)表記は RP のみを認識する)に移します。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異なりますが、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決定する何らかの方法が必要です。

特定のグループに対してアクティブなマルチキャスト トラフィックを持たないマルチキャスト ルーターのセットを考えてみましょう。ルータは、そのグループの対象受信者が直接接続されたサブネットの 1 つ上にあることを知ると、そのグループの配信ツリーを、コンテンツの実際の送信元ではなく、RP に再び参加させようとします。

共有ツリー(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、ルーターの静的構成のように単純なものから、ネストされたプロトコルのセットのように複雑なものまであります。

• そのグループの共有ツリーを構築します。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、そのグループの共有ツリーに参加したいことをアップストリーム ルーターに通知します。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 だけが既知であり、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)join メッセージを受信するルーターは、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 アドレスに対して RPF チェックも実行します。次に、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 ルーターにグループへの参加を通知します。

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のジョイン メッセージを伝搬しながら、共有ツリーを構築します。参加メッセージが次のいずれかに到達すると、プロセスは停止します。

• 参加するグループの RP

• 参加するグループのマルチキャスト転送状態をすでに持っている RPT に沿ったルーター

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 から受信者へ流れるようになります。共有ツリー(RPT)が送信元への最短パス ツリーであるという保証はないことに注意してください。ほとんどの場合、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ると、共有ツリーを SPT に「移行」する方法があります。つまり、転送状態は (*,G) から (S,G) に遷移できます。両方のタイプのツリーの形成は、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 と受信者(ホスト)間のパスです( 図 1 を参照)。RPT は、受信側の DR からの PIM join メッセージによって構築されます。

1. 受信者が、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 レポートでグループ(G)への参加要求を送信します。PIM スパース モード ルーター(受信者の DR)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、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 PIM join メッセージを送信します。

3. PIM join メッセージはツリーを上に移動し、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ネイバーを検出します。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、要求されたマルチキャスト トラフィックを RPT から受信側に転送するために、マルチキャスト転送状態を設定します。

図 1:RP とレシーバー 間の RPT の構築

RPT は単方向ツリーであり、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を許可します。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 まで構築する必要があります。

最短パスツリーは、以下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上に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 レジスタ 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 ルーターは、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 Join 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 から RP ルーター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ルーターが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 ルーターに送信されたトラフィック

5. RP ルーターは、マルチキャスト トラフィックを RPT から受信者に向けて送信します( 図 4 を参照)。

   図 4:RP ルーターからレシーバー に向けて送信されたトラフィック

マルチキャストに使用される配信ツリーは、送信元をルートとし、SPT(Shortest-Path Tree)でもあります。特定のグループに対して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)マルチキャストルーターのセットを考えてみましょう。ルーターは、そのグループの対象受信者が直接接続されたサブネットの 1 つ上にあることを知ると、そのグループのツリーへの参加を試みます。

配信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構成にすることも、プロトコルのセットのように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、そのルーティングテーブル内の送信元アドレスに対して RPF(リバース パス フォワーディング)チェックを実行します。RPF チェックでは、送信元に最も近いインターフェイスが生成されます。このインターフェイスは、このグループのこの送信元からのマルチキャスト パケットがルータに流入する必要がある場所です。

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 ツリーに参加したい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、送信元アドレスに対して RPF チェックも実行します。次に、アップストリーム ルーターは、RPF インターフェイス上で(S,G)ジョイン メッセージを送信元に向けて送信し、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 インターフェイス上でジョインを伝搬して、SPT を構築します。プロセスは、参加メッセージが次の 2 つのいずれかを行うと停止します。

• 送信元の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 ペアのマルチキャスト転送状態が既にあ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グループ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に配信ツリーを流れ落ちることができます。各ルータの RPF チェックでは、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、送信元と受信側はルーターネットワークのバックボーンではなく周辺に配置する傾向があり、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 トラフィックは遅いインターフェイスを圧倒する可能性があり、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のより中央、バックボーンに配置できるように、共有ツリーを配信ツリーとして提供することは理にかなっています。コアネットワークに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。

SPT を RP に、RPT を受信者に使用し続ける代わりに、送信元と受信者の間で直接 SPT が次のように作成されます。

1. 受信側の DR は、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、その RPF ネイバーに PIM join メッセージを送信します( 図 5 を参照)。

2. 送信元の DR は PIM join メッセージを受信し、追加の(S,G)ステートが作成されて SPT が形成されます。

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 から開始され、新しい SPT を受信者の DR に流れ落ちます。受信者の 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、新しい SPT から 1 つ)を受信します。

   図 5:受信側 DR が送信元に PIM Join メッセージを送信する

4. マルチキャスト パケットの重複を停止するために、受信側の DR は PIM prune メッセージを RP ルーターに送信し、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 Prune メッセージが受信者の DR から RP ルーター に送信される

5. PIM prune メッセージは RP ルーターによって受信され、受信者の 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、この特定の送信元のマルチキャスト パケットのみを取得します。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 ルーターに到達しています( 図 7 を参照)。

   図 7:RP ルーターが PIM Prune メッセージ受信

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 prune メッセージを送信します( 図 8 を参照)。

   図 8: RP ルーターが送信元 DR に PIM Prune メッセージを送信する

7. 受信者の 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した( 図 9 を参照)。

   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、最終ホップ ルータが RP への共有ツリーにとどまり、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 から最終ホップ ルーターに転送される場合など、最終ホップ ルーターを遷移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 状態を維持し、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となり、送信元グループアドレスとマルチキャストグループアドレスの特定のペアのネットワーク効率にはあまり貢献しません。

このような場合は、ラストホップ 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。送信元グループ アドレス ペアに適用される無限の SPT カットオーバーしきい値は、最終ホップ ルーターが直接 SPT に移行しないことを意味します。他のすべての送信元とグループのアドレス ペアの場合、最終ホップ ルーターは、送信元 DR をルートとする直接 SPT にただちに移行します。

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設定する方法を示しています。

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。