예: PIM RPT 및 SPT 컷오버 구성

공유 트리에서 배포 트리의 루트는 호스트가 아닌 라우터이며 네트워크 코어 어딘가에 위치합니다. 기본 Sparse 모드 멀티캐스트 라우팅 프로토콜인 PIM SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode)에서 공유 트리의 루트에 있는 코어 라우터는 RP(Rendezvous Point)입니다. 업스트림 소스의 패킷과 다운스트림 라우터의 조인 메시지는 이 코어 라우터에서 "랑데부"합니다.

RP 모델에서 다른 라우터는 모든 멀티캐스트 그룹에 대한 소스 주소를 알 필요가 없습니다. RP 라우터의 IP 주소만 알면 됩니다. RP 라우터는 모든 멀티캐스트 그룹의 소스를 검색합니다.

RP 모델은 멀티캐스트 콘텐츠의 소스를 찾아야 하는 부담을 각 라우터((S,G) 표기법)에서 네트워크((*,G) 표기법은 RP만 알고 있음)로 전환합니다. RP가 소스의 유니캐스트 IP 주소를 찾는 정확한 방법은 다양하지만 특정 그룹의 멀티캐스트 콘텐츠에 대한 적절한 소스를 결정하는 몇 가지 방법이 있어야 합니다.

특정 그룹에 대해 활성 멀티캐스트 트래픽이 없는 멀티캐스트 라우터 집합을 생각해 보십시오. 라우터가 해당 그룹에 관심 있는 수신자가 직접 연결된 서브넷 중 하나에 있다는 것을 알게 되면 라우터는 해당 그룹의 배포 트리를 콘텐츠의 실제 소스가 아닌 RP에 다시 조인하려고 시도합니다.

PIM 스파스 모드에서 호출되는 공유 트리 또는 ()에 가입하려면 라우터가 다음을 수행해야 합니다.

• 해당 그룹에 대한 RP의 IP 주소를 확인합니다. 주소 결정은 라우터의 정적 구성처럼 간단할 수도 있고 중첩된 프로토콜 집합처럼 복잡할 수도 있습니다.

• 해당 그룹에 대한 공유 트리를 빌드합니다. 라우터는 라우팅 테이블의 RP 주소에 대해 RPF 검사를 실행하여 RP에 가장 가까운 인터페이스를 생성합니다. 이제 라우터는 이 그룹에 대한 이 RP의 멀티캐스트 패킷이 이 RPF 인터페이스의 라우터로 이동해야 함을 탐지합니다.

• 적절한 멀티캐스트 프로토콜(PIM Sparse 모드)을 사용하여 이 인터페이스에서 참가 메시지를 전송하여 업스트림 라우터에 해당 그룹의 공유 트리에 가입할 것임을 알립니다. S를 알 수 없으므로 이 메시지는 (*,G) 참가 메시지입니다. RP만 알려져 있으며 RP는 실제로 멀티캐스트 패킷의 소스가 아닙니다. (*,G) 참가 메시지를 수신하는 라우터는 메시지가 수신된 인터페이스를 그룹의 발신 인터페이스 목록(OIL)에 추가하고 RP 주소에 대한 RPF 검사도 수행합니다. 그런 다음 업스트림 라우터는 RPF 인터페이스에서 소스로 (*,G) 참가 메시지를 전송하여 업스트림 라우터에도 그룹에 가입하기를 원함을 알립니다.

각 업스트림 라우터는 이 프로세스를 반복하여 RPF 인터페이스에서 참가 메시지를 전파하고 진행 중에 공유 트리를 구축합니다. 참가 메시지가 다음 중 하나에 도달하면 프로세스가 중지됩니다.

• 가입되는 그룹의 RP입니다

• 가입되는 그룹에 대한 멀티캐스트 포워딩 상태가 이미 있는 RPT의 라우터

두 경우 모두 브랜치가 생성되고 패킷은 소스에서 RP로, RP에서 수신기로 흐를 수 있습니다. 공유 트리(RPT)가 소스에 대한 최단 경로 트리라는 보장은 없습니다. 그렇지 않을 가능성이 큽니다. 그러나 패킷 흐름이 시작되면 공유 트리를 SPT로 "마이그레이션"하는 방법이 있습니다. 즉, 포워딩 상태가 (*,G)에서 (S,G)로 전환될 수 있습니다. 두 가지 유형의 트리 형성은 RPF 검사 및 RPF 테이블의 작동에 크게 의존합니다. RPF 테이블에 대한 자세한 내용은 멀티캐스트 역방향 경로 전달 이해하기를 참조하십시오.

RPT는 멀티캐스트 그룹에서 RP와 수신기(호스트) 사이의 경로입니다( 그림 1 참조). RPT는 수신기의 DR로부터 PIM join 메시지를 통해 구축됩니다.

1. 수신자가 IGMP(Internet Group Management Protocol) 호스트 구성원 보고서에서 그룹(G)에 가입하라는 요청을 보냅니다. 수신기의 DR인 PIM Sparse 모드 라우터는 직접 연결된 서브넷에서 보고서를 수신하고 관심 있는 멀티캐스트 그룹에 대한 RPT 브랜치를 생성합니다.

2. 수신기의 DR은 RPF 이웃, RPF 테이블의 다음 홉 주소 또는 유니캐스트 라우팅 테이블에 PIM 가입 메시지를 보냅니다.

3. PIM 가입 메시지는 트리 위로 이동하여 ALL-PIM-ROUTERS 그룹(224.0.0.13)에 멀티캐스트됩니다. 트리의 각 라우터는 RPF 테이블 또는 유니캐스트 라우팅 테이블을 사용하여 RPF 이웃을 찾습니다. 이 작업은 메시지가 RP에 도달하고 RPT를 형성할 때까지 수행됩니다. 경로를 따라 있는 라우터는 요청된 멀티캐스트 트래픽을 RPT에서 수신자에게 다시 전달하기 위해 멀티캐스트 전달 상태를 설정합니다.

그림 1: RP와 수신기 간의 RPT 구축

RPT는 단방향 트리로, 트래픽이 RP에서 수신기로 한 방향으로 흐를 수 있도록 합니다. 멀티캐스트 트래픽이 소스에서 수신자에 도달하려면, 최단 경로 트리라고 하는 배포 트리의 또 다른 브랜치를 소스의 DR에서 RP로 구축해야 합니다.

최단 경로 트리는 다음과 같은 방식으로 생성됩니다.

1. 소스가 활성화되고 연결된 LAN에서 멀티캐스트 패킷을 전송합니다. 소스의 DR은 패킷을 수신하고 PIM 레지스터 메시지에 캡슐화하여 RP 라우터로 보냅니다( 그림 2 참조).

2. RP 라우터는 소스로부터 PIM 레지스터 메시지를 수신하면 PIM 가입 메시지를 소스로 다시 보냅니다.

   그림 2: 교환된 PIM 등록 메시지 및 PIM 조인 메시지

3. 소스의 DR은 PIM 가입 메시지를 수신하고 SPT를 통해 RP 라우터로 트래픽을 보내기 시작합니다( 그림 3 참조).

4. RP 라우터에서 트래픽을 수신하면 소스의 DR에 레지스터 중지 메시지를 보내 레지스터 프로세스를 중지합니다.

   그림 3: 소스에서 RP 라우터 로 전송된 트래픽

5. RP 라우터는 멀티캐스트 트래픽을 RPT를 통해 수신기 쪽으로 보냅니다( 그림 4 참조).

   그림 4: RP 라우터에서 수신자 로 전송되는 트래픽

멀티캐스트에 사용되는 배포 트리는 소스에 루팅되며 최단 경로 트리(SPT)이기도 합니다. 특정 그룹에 대한 활성 멀티캐스트 트래픽이 없는 멀티캐스트 라우터 집합을 고려합니다(즉, 해당 그룹에 대한 멀티캐스트 전달 상태가 없음). 라우터가 해당 그룹에 관심 있는 수신자가 직접 연결된 서브넷 중 하나에 있다는 것을 알게 되면 라우터는 해당 그룹의 트리에 가입하려고 시도합니다.

배포 트리에 가입하기 위해 라우터는 해당 그룹에 대한 소스의 유니캐스트 IP 주소를 결정합니다. 이 주소는 라우터의 간단한 정적 구성일 수도 있고 프로토콜 집합처럼 복잡할 수도 있습니다.

해당 그룹에 대한 SPT를 구축하기 위해 라우터는 라우팅 테이블의 소스 주소에 대해 RPF(Reverse Path Forwarding) 검사를 실행합니다. RPF 검사는 소스에 가장 가까운 인터페이스를 생성하며, 여기서 이 그룹에 대한 이 소스의 멀티캐스트 패킷이 라우터로 이동해야 합니다.

그런 다음 라우터는 적절한 멀티캐스트 프로토콜을 사용하여 이 인터페이스에 참가 메시지를 전송하여 업스트림 라우터에 해당 그룹의 배포 트리에 가입할 것임을 알립니다. 이 메시지는 S와 G를 모두 알고 있으므로 (S,G) 참가 메시지입니다. (S,G) 참가 메시지를 수신하는 라우터는 메시지가 수신된 인터페이스를 그룹의 출력 인터페이스 목록(OIL)에 추가하고 소스 주소에 대한 RPF 검사도 수행합니다. 그런 다음 업스트림 라우터는 RPF 인터페이스에서 소스로 (S, G) 참가 메시지를 전송하여 업스트림 라우터에도 그룹에 가입하기를 원함을 알립니다.

각 업스트림 라우터는 이 프로세스를 반복하여 RPF 인터페이스에서 조인을 전파하고 진행하면서 SPT를 구축합니다. 참가 메시지가 다음 두 가지 중 하나를 수행하면 프로세스가 중지됩니다.

• 소스인 호스트에 직접 연결된 라우터에 도달합니다.

• 이 소스-그룹 쌍에 대해 이미 멀티캐스트 전달 상태가 있는 라우터에 도달합니다.

두 경우 모두 브랜치가 생성되고, 각 라우터는 소스-그룹 쌍에 대한 멀티캐스트 포워딩 상태를 가지며, 패킷은 소스에서 수신자로 배포 트리를 따라 흐를 수 있습니다. 각 라우터의 RPF 검사는 트리가 SPT인지 확인합니다.

SPT는 항상 최단 경로이지만 반드시 짧은 것은 아닙니다. 즉, 소스와 수신기는 백본이 아닌 라우터 네트워크의 주변부에 있는 경향이 있으며, 멀티캐스트 배포 트리는 네트워크의 거의 모든 라우터에 걸쳐 확장되는 경향이 있습니다. 멀티캐스트 트래픽은 느린 인터페이스를 압도할 수 있고 백본의 반대편에서는 하나의 패킷이 쉽게 백 또는 천 개가 될 수 있으므로, 멀티캐스트 소스가 네트워크의 백본에서 보다 중앙에 위치할 수 있도록 공유 트리를 배포 트리로 제공하는 것이 좋습니다. 코어 네트워크에 뿌리를 둔 배포 트리의 이러한 공유는 멀티캐스트 랑데부 포인트를 통해 수행됩니다. RP에 대한 자세한 내용은 멀티캐스트 랑데부 지점, 공유 트리 및 랑데부 지점 트리 이해를 참조하십시오.

RP에 SPT를 계속 사용하고 수신기에 RPT를 계속 사용하는 대신, 다음과 같은 방식으로 소스와 수신기 사이에 직접 SPT가 생성됩니다.

1. 수신기의 DR이 소스로부터 첫 번째 멀티캐스트 패킷을 수신하면 DR은 PIM join 메시지를 RPF neighbor로 보냅니다( 그림 5 참조).

2. 소스의 DR은 PIM 조인 메시지를 수신하고 SPT를 형성하기 위해 추가 (S,G) 상태가 생성됩니다.

3. 특정 소스의 멀티캐스트 패킷은 소스의 DR에서 시작되어 새 SPT를 따라 수신기의 DR로 흐릅니다. 수신기의 DR은 이제 소스에서 보낸 각 멀티캐스트 패킷의 복사본 두 개(RPT에서 하나, 새 SPT에서 하나)를 수신합니다.

   그림 5: 수신기 DR이 소스에 PIM Join 메시지를 보냅니다.

4. 중복된 멀티캐스트 패킷을 중지하기 위해 수신기의 DR은 RP 라우터를 향해 PIM 정리 메시지를 보내 RPT에서 들어오는 이 특정 소스의 멀티캐스트 패킷이 더 이상 필요하지 않음을 알립니다( 그림 6 참조).

   그림 6:PIM 정리 메시지가 수신자의 DR에서 RP 라우터 로 전송됩니다.

5. PIM 정리 메시지는 RP 라우터에 의해 수신되며 수신자의 DR로의 멀티캐스트 패킷 전송을 중단합니다. 수신기의 DR은 새 SPT를 통해 이 특정 소스에 대해서만 멀티캐스트 패킷을 수신합니다. 그러나 소스의 멀티캐스트 패킷은 여전히 소스의 DR에서 RP 라우터로 도착하고 있습니다( 그림 7 참조).

   그림 7: RP 라우터가 PIM Prune 메시지를 수신합니다.

6. 이 특정 소스에서 불필요한 멀티캐스트 패킷을 중지하기 위해 RP 라우터는 소스의 DR에 PIM 정리 메시지를 보냅니다( 그림 8 참조).

   그림 8: RP 라우터가 소스 DR 에 PIM 정리 메시지를 보냅니다.

7. 이제 수신기의 DR은 SPT에서 특정 소스에 대해서만 멀티캐스트 패킷을 수신합니다( 그림 9 참조).

   그림 9: 소스의 DR이 RP 라우터로 중복 멀티캐스트 패킷 전송을 중지함

경우에 따라 마지막 홉 라우터는 RP에 대한 공유 트리에 유지되어야 하며 소스에 대한 직접 SPT로 전환되지 않아야 합니다. 예를 들어, 낮은 대역폭의 멀티캐스트 스트림이 RP에서 마지막 홉 라우터로 전달될 때 마지막 홉 라우터가 전환되는 것을 원하지 않을 수 있습니다. 마지막 홉과 소스 사이의 모든 라우터는 SPT 상태를 유지하고 새로 고쳐야 합니다. 이는 특정 소스 및 멀티캐스트 그룹 주소 쌍에 대한 네트워크 효율성에 큰 도움이 되지 않는 리소스 집약적인 활동이 될 수 있습니다.

이러한 경우 마지막 홉 라우터에서 SPT 임계값 정책을 구성하여 직접 SPT로의 전환을 제어합니다. 소스 그룹 주소 쌍에 적용되는 무한대의 SPT 컷오버 임계값은 마지막 홉 라우터가 직접 SPT로 전환되지 않음을 의미합니다. 다른 모든 소스-그룹 주소 쌍의 경우, 마지막 홉 라우터가 소스 DR에 루팅된 직접 SPT로 즉시 전환됩니다.

이 예는 PIM 어설션 포워더에 대한 타임아웃 기간을 구성하는 방법을 보여줍니다.

이 예는 RP에 루팅된 RPT(Rendezvous-Point Tree)에서 소스에 루팅된 SPT(Shortest-Path Tree)로의 전환을 억제하는 정책을 적용하는 방법을 보여줍니다.