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Ejemplo: configuración de PIM bidireccional

Descripción de PIM bidireccional

El PIM bidireccional (PIM-Bidir) se especifica en el IETF en RFC 5015, Multidifusión independiente del protocolo bidireccional (BIDIR-PIM). Proporciona una alternativa a otros modos PIM, como el modo disperso PIM (PIM-SM), PIM modo denso (PIM-DM) y multidifusión específica de fuente PIM (SSM). En el PIM bidireccional, los grupos de multidifusión se transportan a través de la red a través de árboles compartidos bidireccionales. Este tipo de árbol minimiza la cantidad de información de estado de enrutamiento PIM que se debe mantener, lo cual es especialmente importante en redes con numerosos y dispersos remitentes y receptores. Por ejemplo, una aplicación importante para PIM bidireccional es el sondeo de inventario distribuido. En aplicaciones de varias a muchas, una consulta de multidifusión de una estación genera respuestas de multidifusión de muchas estaciones. Para cada grupo de multidifusión, dicha aplicación genera un gran número de rutas (S,G) para cada estación en PIM-SM, PIM-DM o SSM. El problema es aún peor en aplicaciones que utilizan fuentes de ráfagas, lo que resulta en tablas de multidifusión que cambian con frecuencia y, por lo tanto, problemas de rendimiento en los enrutadores.

La Figura 1 muestra los flujos de tráfico generados para entregar tráfico para un grupo hacia y desde tres estaciones en una red PIM-SM.

Figura 1: Ejemplo de árbol Example PIM Sparse-Mode Tree de modo disperso PIM

El PIM bidireccional resuelve este problema al crear solo un estado específico del grupo (*,G). Por lo tanto, solo se necesita una única ruta (*,G) para que cada grupo entregue tráfico hacia y desde todas las fuentes.

La Figura 2 muestra los flujos de tráfico generados para entregar tráfico para un grupo hacia y desde tres estaciones en una red PIM bidireccional.

Figura 2: Ejemplo de árbol Example Bidirectional PIM Tree PIM bidireccional

El PIM bidireccional crea árboles compartidos bidireccionales que se arraigan en una dirección de punto de encuentro (RP). El tráfico bidireccional no cambia a los árboles de ruta más corta (SPT) como en PIM-SM y, por lo tanto, está optimizado para el tamaño del estado de enrutamiento en lugar de la longitud de la ruta. Las rutas PIM bidireccionales son siempre rutas de origen comodín (*,G). El protocolo elimina la necesidad de rutas (S,G) y eventos activados por datos. Los árboles de grupo bidireccionales (*,G) transportan tráfico ascendente desde los remitentes hacia el RP como descendente desde el RP a los receptores. Como consecuencia, las reglas estrictas basadas en el reenvío de ruta inversa (RPF) que se encuentran en otros modos PIM no se aplican al PIM bidireccional. En su lugar, el PIM bidireccional enruta el tráfico de reenvío desde todos los orígenes y el RP. Por lo tanto, los enrutadores PIM bidireccionales deben tener la capacidad de aceptar tráfico en muchas interfaces entrantes potenciales.

Elección del reenviador designado

Para evitar bucles de reenvío, solo un enrutador en cada vínculo o subred (incluidos los vínculos punto a punto) es un reenviador designado (DF). Las responsabilidades del DF son reenviar el tráfico descendente al enlace hacia los receptores y reenviar el tráfico ascendente desde el enlace hacia la dirección RP. El PIM bidireccional se basa en un proceso llamado elección de DF para elegir el enrutador DF para cada interfaz y para cada dirección RP. Cada enrutador PIM bidireccional de una subred anuncia su ruta de unidifusión del protocolo de puerta de enlace interior (IGP) a la dirección RP. El enrutador con la mejor ruta de unidifusión IGP a la dirección RP gana la elección DF. Cada enrutador anuncia sus métricas de ruta IGP en mensajes DF Offer, Winner, Backoff y Pass.

Junos OS implementa los procedimientos de elección de DF como se indica en RFC 5015, excepto que Junos OS comprueba la accesibilidad de unidifusión RP antes de aceptar mensajes de DF entrantes. Se ignoran los mensajes DF para puntos de encuentro inalcanzables.

Modos PIM bidireccionales

En la implementación de Junos OS, hay dos modos para PIM bidireccional: bidireccional-disperso y bidireccional-disperso-denso. Las diferencias entre los modos bidireccional-disperso y bidireccional-disperso-denso son las mismas que las diferencias entre el modo disperso y el modo disperso-denso. El modo de densidad dispersa permite que la interfaz funcione por grupo en modo disperso o denso. Un grupo especificado como "denso" no se asigna a un RP. Utilice el modo bidireccional-disperso-denso cuando tenga una mezcla de grupos bidireccionales, grupos dispersos y grupos densos en la red. Un escenario típico para esto es el uso de auto-RP, que utiliza inundación en modo denso para arrancarse a sí mismo para el modo disperso o el modo bidireccional. En general, los grupos densos podrían ser para cualquier flujo que el diseño de red requiera inundar.

Cada asignación de grupo a RP se controla mediante la instrucción RP group-ranges y la ssm-groups instrucción.

La elección del modo PIM está estrechamente relacionada con el control de cómo se asignan los grupos a los modos PIM, de la siguiente manera:

  • bidirectional-sparse: utilícelo si todos los grupos de multidifusión funcionan en modo bidireccional, disperso o SSM.

  • bidirectional-sparse-dense: utilícelo si los grupos de multidifusión, excepto los especificados en la dense-groups instrucción, funcionan en modo bidireccional, disperso o SSM.

Puntos de encuentro bidireccionales

Puede configurar asignaciones de rango de grupo a RP en toda la red de forma estática o solo en enrutadores conectados a las direcciones RP y anunciarlos dinámicamente. A diferencia de los puntos de encuentro para PIM-SM, que deben desencapsular los mensajes de registro PIM y realizar otras acciones de protocolo específicas, los puntos de encuentro de PIM bidireccionales no implementan ninguna funcionalidad específica. Las direcciones RP son simplemente ubicaciones en la red para encontrarse. De hecho, las direcciones RP no necesitan ser direcciones de interfaz de circuito cerrado ni siquiera direcciones configuradas en ningún enrutador, siempre y cuando estén cubiertas por una subred conectada a un enrutador bidireccional compatible con PIM y anunciada en la red.

Por lo tanto, para PIM bidireccional, no hay una distinción significativa entre direcciones RP estáticas y locales. Por lo tanto, los puntos de encuentro PIM bidireccionales se configuran en el nivel jerárquico, no en static localo [edit protocols pim rp bidirectional] .

Las configuraciones en el nivel de [edit protocol pim rp bidirectional] jerarquía funcionan como las configuraciones en el nivel de [edit protocols pim rp local] jerarquía, excepto que crean un estado de PIM RP bidireccional en lugar del estado de RP PIM-SM.

Cuando solo se puede configurar un RP local, se pueden configurar varios puntos de encuentro bidireccionales con rangos de grupo iguales, diferentes o superpuestos. También se permite que un rango de grupo o dirección RP se configure como bidireccional y estático o local para el modo disperso.

Si se configura un PIM RP bidireccional sin un rango de grupo, el rango de grupos predeterminado es 224/4 para IPv4. Para IPv6, el valor predeterminado es ff00::/8. Puede configurar un intervalo de grupos de RP de PIM bidireccional para que cubra un intervalo de grupos de SSM, pero en ese caso el intervalo de grupos de SSM o DM tiene prioridad sobre la configuración de RP de PIM bidireccional para esos grupos. En otras palabras, dado que SSM siempre tiene prioridad, no se permite tener un rango de grupo bidireccional igual o más específico que un rango de grupo SSM o DM.

Soporte de arranque PIM y Auto-RP

Los intervalos de grupos para la dirección RP especificada son marcados por PIM como asignaciones bidireccionales de grupo a RP de PIM y, si están configurados, se anuncian mediante el arranque de PIM o el RP automático. La publicidad dinámica de asignaciones bidireccionales de grupo a RP marcadas con PIM mediante el arranque PIM y el RP automático se controla normalmente mediante las bootstrap instrucciones y auto-rp .

Las direcciones de RP de PIM bidireccionales configuradas en el nivel de [edit protocols pim rp bidirectional address] jerarquía se anuncian mediante auto-RP o arranque PIM si se cumplen los siguientes requisitos previos:

  • La instancia de enrutamiento debe configurarse para anunciar los puntos de encuentro de los candidatos mediante arranque auto-RP o PIM, y se debe elegir un agente de asignación auto-RP o un enrutador de arranque, respectivamente.

  • La dirección RP debe configurarse localmente en una interfaz de la instancia de enrutamiento o la dirección RP debe pertenecer a una subred conectada a una interfaz de la instancia de enrutamiento.

Soporte IGMP y MLD

El Protocolo de administración de grupos de Internet (IGMP) versiones 1, versión 2 y versión 3 son compatibles con PIM bidireccional. La detección de escucha de multidifusión (MLD) versión 1 y versión 2 son compatibles con PIM bidireccional. Sin embargo, en todos los casos, solo se admite el estado de multidifusión de cualquier fuente (ASM) para la membresía PIM bidireccional.

Las siguientes reglas se aplican al PIM bidireccional:

  • Los informes de membresía IGMP y MLD (*,G) activan el PIM DF para originar mensajes de unión PIM (*,G) bidireccionales.

  • Los informes de membresía IGMP y MLD (S,G) no activan el PIM DF para originar mensajes de unión PIM (*,G) bidireccionales.

PIM bidireccional y reinicio correcto

PIM bidireccional acepta paquetes para una ruta bidireccional en varias interfaces. Esto significa que algunas topologías pueden desarrollar bucles de enrutamiento de multidifusión si no se sincronizan todos los vecinos de PIM con respecto a la identidad del reenviador designado (DF) en cada vínculo. Si un enrutador reenvía sin participar activamente en las elecciones de DF, especialmente después de cambios de enrutamiento de unidifusión, pueden producirse bucles de enrutamiento de multidifusión.

Si el reinicio correcto para PIM está habilitado y el PIM bidireccional está habilitado, el comportamiento predeterminado de reinicio correcto es continuar reenviando paquetes en rutas bidireccionales. Si el enrutador que se reinicia correctamente servía como DF para que algunas interfaces encontraran puntos, el enrutador que reinicia envía un mensaje de ganador de DF con una métrica de 0 en cada una de estas interfaces RP. Esto garantiza que un enrutador vecino no se convierta en el DF debido a los cambios de topología de unidifusión que pueden ocurrir durante el período de reinicio correcto. El envío de un mensaje de ganador de DF con una métrica de 0 impide que otro vecino de PIM asuma el rol de DF hasta que se complete el reinicio correcto. Cuando se completa un reinicio correcto, el enrutador reiniciado correctamente envía otro mensaje de ganador de DF con la métrica de unidifusión convergente real.

La no-bidirectional-mode instrucción en el nivel de [edit protocols pim graceful-restart] jerarquía anula el comportamiento predeterminado y deshabilita el reenvío para rutas PIM bidireccionales durante la recuperación de reinicio correcto, tanto en casos de reinicio del proceso de protocolo de enrutamiento simple (rpd) como de cambio correcto del motor de enrutamiento. Esta instrucción de configuración proporciona una alternativa muy conservadora al comportamiento de reinicio correcto predeterminado para rutas PIM bidireccionales. La razón para interrumpir el reenvío de paquetes en rutas bidireccionales es que la continuación del reenvío podría dar lugar a bucles de multidifusión de corta duración en raras circunstancias de doble falla.

Mejoras de Junos OS para PIM bidireccional

Además de la funcionalidad especificada en RFC 5015, se incluyen las siguientes funciones en la implementación de PIM bidireccional de Junos OS:

  • Ramas de solo origen sin estado de unión PIM

  • Compatibilidad con direcciones de multidifusión y dominio IPv4 e IPv6

  • Enrutamiento sin escalas (NSR) para rutas PIM bidireccionales

  • Soporte para PIM bidireccional en sistemas lógicos

  • Compatibilidad con instancias de enrutador virtual y sin reenvío

Las siguientes advertencias son aplicables para la configuración PIM bidireccional en el PTX5000:

  • PTX5000 enrutadores se pueden configurar como un punto de encuentro PIM bidireccional y como el nodo de origen.

  • Para enrutadores PTX5000, puede configurar la auto-rp instrucción en el nivel de [edit protocols pim rp] jerarquía o [edit routing-instances routing-instance-name protocols pim rp] con la mapping opción, pero no con la announce opción.

Limitaciones de la PIM bidireccional

La implementación de PIM bidireccional de Junos OS no admite la siguiente funcionalidad:

A partir de la versión 12.2, Junos OS amplía la compatibilidad con PIM de enrutamiento activo sin interrupciones a las MVPN de borrador.

PTX5000 enrutadores no admiten el enrutamiento activo sin interrupciones ni la actualización de software en servicio (ISSU) en Junos OS versión 13.3.

Enrutamiento activo sin interrupciones La compatibilidad con PIM para MVPN de borrador permite que los dispositivos habilitados para enrutamiento activo sin interrupciones conserven la información relacionada con MPVN de borrador, como los estados MDT predeterminados y de datos, en todas las conmutaciones.

  • SNMP para PIM bidireccional.

  • El cambio de motor de enrutamiento elegante se puede configurar con PIM bidireccional habilitado, pero las rutas bidireccionales no reenvían paquetes durante la conmutación.

  • VPN de multidifusión (Draft Rosen y NextGen).

El protocolo PIM bidireccional no admite la siguiente funcionalidad:

  • RP integrado

  • Anycast RP

Ejemplo: configuración de PIM bidireccional

En este ejemplo se muestra cómo configurar PIM bidireccional, como se especifica en RFC 5015, Bidirectional Protocol Independent Multicast (BIDIR-PIM).

Requisitos

En este ejemplo se utilizan los siguientes componentes de hardware y software:

  • Ocho enrutadores de Juniper Networks que pueden ser plataformas M120, M320, serie MX o T. Para admitir PIM bidireccional, las plataformas de la serie M deben tener FPC de chip I. Los enrutadores M7i, M10i, M40e y otros enrutadores antiguos de la serie M no admiten PIM bidireccional.

  • Junos OS versión 12.1 o posterior ejecutándose en los ocho enrutadores.

Visión general

En comparación con el modo disperso PIM, el PIM bidireccional requiere menos información de estado del enrutador PIM. Debido a que se requiere menos información de estado, el PIM bidireccional escala bien y es útil en implementaciones con muchos orígenes y receptores dispersos.

En este ejemplo, dos puntos de encuentro se configuran estáticamente. Un RP se configura como un RP fantasma. Un RP fantasma es una dirección RP que es una dirección válida en una subred, pero no está asignada a una interfaz de enrutador PIM. Los enrutadores PIM bidireccionales de la red deben poder acceder a la subred. Para el otro RP (no fantasma) de este ejemplo, la dirección RP se asigna a una interfaz de enrutador PIM. Se puede asignar a la interfaz de circuito cerrado o a cualquier interfaz física del enrutador. En este ejemplo, se asigna a una interfaz física.

OSPF se utiliza como protocolo de puerta de enlace interior (IGP) en este ejemplo. La métrica OSPF determina el proceso de elección del reenviador designado (DF). En el PIM bidireccional, el DF establece un árbol de ruta más corta libre de bucles que está enraizado en el RP. En cada segmento de red y enlace punto a punto, todos los enrutadores PIM participan en la elección de DF. El procedimiento selecciona un enrutador como DF para cada RP de grupos bidireccionales. Este enrutador reenvía los paquetes de multidifusión recibidos en esa red ascendente al RP. La elección de DF utiliza las mismas reglas de desempate utilizadas por los procesos de afirmación PIM.

En este ejemplo se utilizan los parámetros predeterminados de elección de DF. Opcionalmente, en el nivel jerárquico [edit protocols pim interface (interface-name | all) bidirectional], puede configurar los siguientes parámetros relacionados con la elección de DF:

  • El conteo de robustez es el número mínimo de mensajes electorales de DF que deben perderse para que las elecciones fracasen.

  • El período de la oferta es el intervalo de espera entre los mensajes repetidos de DF Offer y Winner.

  • El período de retroceso es el período que el DF en funciones espera entre recibir una mejor Oferta de DF y enviar el mensaje de Pase para transferir la responsabilidad del DF.

En este ejemplo se usa el modo bidireccional-sparse-dense en las interfaces. La elección del modo PIM está estrechamente relacionada con el control de cómo se asignan los grupos a los modos PIM, de la siguiente manera:

  • bidireccional-sparse: utilícelo si todos los grupos de multidifusión funcionan en modo bidireccional, disperso o SSM.

  • bidireccional-sparse-dense: utilícelo si los grupos de multidifusión, excepto los especificados en la instrucción dense-groups , funcionan en modo bidireccional, disperso o SSM.

Diagrama de topología

La figura 3 muestra la topología utilizada en este ejemplo.

Figura 3: PIM bidireccional con puntos Bidirectional PIM with Statically Configured Rendezvous Points de encuentro configurados estáticamente

Configuración

Configuración rápida de CLI

Para configurar rápidamente este ejemplo, copie los siguientes comandos, péguelos en un archivo de texto, elimine los saltos de línea, cambie los detalles necesarios para que coincidan con su configuración de red, copie y pegue los comandos en la CLI en el nivel de jerarquía y, a continuación, ingrese commit desde el [edit] modo de configuración.

Enrutador R1

Enrutador R2

Enrutador R3

Enrutador R4

Enrutador R5

Enrutador R6

Enrutador R7

Enrutador R8

Enrutador R1

Procedimiento paso a paso

Para configurar el enrutador R1:

  1. Configure las interfaces del enrutador.

  2. Configure OSPF en las interfaces.

  3. Configure las asignaciones de grupo a RP.

    El RP representado por la dirección IP 10.10.1.3 es un RP fantasma. La dirección 10.10.1.3 no está asignada a ninguna interfaz en ninguno de los enrutadores de la topología. Sin embargo, es una dirección accesible. Está en la subred entre los enrutadores R1 y R2.

    El RP representado por la dirección 10.10.13.2 se asigna a la interfaz ge-2/0/0 en el enrutador R6.

  4. Habilite PIM bidireccional en las interfaces.

  5. (Opcional) Configure las operaciones de seguimiento para el proceso de elección de DF.

Resultados

Desde el modo de configuración, ingrese los comandos show interfaces y show protocols . Si el resultado no muestra la configuración deseada, repita las instrucciones de este ejemplo para corregir la configuración.

Cuando haya terminado de configurar el enrutador, escriba confirmar desde el modo de configuración.

Repita el procedimiento para cada enrutador de Juniper Networks en la red PIM bidireccional, utilizando los nombres y direcciones de interfaz apropiados para cada enrutador.

Verificación

Confirme que la configuración funciona correctamente.

Verificación de puntos de encuentro

Propósito

Compruebe la información de la asignación de grupo a RP.

Acción

Verificar mensajes

Propósito

Verifique el número de mensajes electorales de DF enviados y recibidos, y verifique las estadísticas de errores bidireccionales de unión y poda.

Acción

Comprobación del estado de unión de PIM

Propósito

Confirme la información de la interfaz ascendente, del vecino y del estado.

Acción
Significado

El resultado muestra una entrada (*,rango G) para cada rango de grupo RP bidireccional activo. Estas entradas proporcionan una jerarquía de la que las rutas individuales (*,G) heredan el estado derivado de RP (información ascendente e interfaces de aceptación). Estas entradas también proporcionan la base del plano de control para las rutas de reenvío (*, rango G) que implementan las ramas del árbol solo remitente.

Visualización del reenviador designado

Propósito

Muestre la información de la dirección RP y confirme el DF elegido.

Acción

Visualización de las interfaces PIM

Propósito

Compruebe que las interfaces PIM tengan asignado el modo bidireccional-disperso-denso (SDB).

Acción

Comprobación de los vecinos PIM

Propósito

Compruebe que el enrutador detecta que sus vecinos están habilitados para PIM bidireccional verificando que se muestra la opción B .

Acción

Comprobación de la ruta a los puntos de encuentro

Propósito

Compruebe la ruta de la interfaz a los puntos de encuentro.

Acción

Comprobación de rutas de multidifusión

Propósito

Compruebe la ruta del tráfico de multidifusión para cada grupo.

Para PIM bidireccional, el comando show multicast route extensive muestra las rutas de reenvío (*, G/prefix) y la lista de interfaces que aceptan tráfico PIM bidireccional.

Acción
Significado

Para obtener información acerca de cómo se derivan las listas de interfaces entrantes y salientes, consulte las reglas de reenvío en RFC 5015.

Visualización de los próximos saltos de multidifusión

Propósito

Compruebe que las interfaces de aceptación correctas se muestran en la lista de interfaces entrantes.

Acción
Significado

Se hace referencia a los identificadores del siguiente salto para los próximos saltos salientes y entrantes directamente en el comando show multicast route extens.

Tabla de historial de cambios

La compatibilidad con las funciones viene determinada por la plataforma y la versión que esté utilizando. Utilice el Explorador de características para determinar si una característica es compatible con su plataforma.

Lanzamiento
Descripción
13.3
PTX5000 enrutadores no admiten el enrutamiento activo sin interrupciones ni la actualización de software en servicio (ISSU) en Junos OS versión 13.3.
12.2
A partir de la versión 12.2, Junos OS amplía la compatibilidad con PIM de enrutamiento activo sin interrupciones a las MVPN de borrador.