PIM-SM组播协议

一、PIM-SM基本概述：

（1）使用“拉（pull）模式”转发组播报文

（2）PIM-SM关键任务

• 建立RPT（Rendezvous Point Tree，汇聚点树也称共享树）
• 建立SPT（Shortest Path Tree，最短路径树）

（3）适用于组播成员分布较为稀疏的网络环境

（4）PIM-SM假设网络中的组播成员分布非常稀疏，几乎所有网段均不存在组成员，直到某网段出现组成员时，才构建组播路由，向该网段转发组播数据，一般应用于组播组成员规模相对较大，相对稀疏的网络。

（5）基于这一种稀疏的网络模型，它的实现方法是：

• 在网络中维护一台重要的PIM路由器：汇聚点RP（Rendezvous Point）可以为随时出现的组成员或组播源服务。在网络中所有的PIM路由器都知道RP的位置。
• 当网络中出现组成员（用户主机通过IGMP加入某组播组G）时，最后一跳路由器向RP发送Join报文，逐跳创建(*，G)表项，生成一颗以RP为根的RPT。
• 当网络中出现活跃的组播源（信源向某组播组G发送第一个组播数据）时，第一跳路由器将组播数据封装在Register报文中，单播发往RP，在RP上创建(S，G)表项，注册源信息。

二、汇聚点RP（Rendezvous Point）

①充当RPT的根节点 ②共享树中的所有组播流量都经过RP中转给接收者 ③所有PIM路由器都要知道RP的位置

RP可以静态指定也可以动态选举：

（1）静态指定是指管理员在每台PIM-SM路由器上进行配置，使得每台路由器获知RP的位置。

（2）动态选举是指通过专用协议在若干台C-RP（Candidate-RP）中选举产生，管理员需要开启选举协议并配置若干台PIM-SM路由器为C-RP。

RP配置方式建议：

• 中小型网络：建议选择静态RP方式，设备要求低，也比较稳定。
• 如果网络中只有一个组播源，建议选择直连组播源的设备作为静态RP，这样可以省略源端DR向RP注册的过程。
• 采用静态RP方式要确保域内所有路由器（包括RP本身）的RP信息以及服务的组播组范围全网一致。
• 大型网络：可以采用动态RP的方式，可靠性高，可维护性强。
• 如果网络中存在多个组播源，且分布密集，建议选择与组播源比较近的核心设备作为C-RP；如果网络中存在多个用户，且分布密集，建议选择与用户比较近的核心设备作为C-RP。

三、RPT建立过程

（1）主机加入某个组播组时，发送IGMP成员通告。

（2）最后一跳路由器向RP发送（*，G）Join消息。

（3）（*，G）Join消息到达RP的过程中，沿途各路由器都会生成相应的（*，G）组播转发条目。

RPT实现了组播数据的按需转发的目的，减少了数据泛洪对网络带宽的占用。

四、组播接收者侧DR与组播源侧DR

（1）运行PIM-SM的网络，都会进行DR（Designated Router）的选举。其中有两种DR分别称为接收者侧DR和组播源侧DR：

• 组播接收者侧DR：与组播组成员相连的DR，负责向RP发送（*，G）的Join消息。
• 组播源侧DR：与组播源相连的DR，负责向RP发送单播的Register消息。

（2）PIM-SM中的DR选举原则

五、SPT建立过程

如图所示，在PIM-SM网络中，任何一个新出现的组播源都必须首先在RP处“注册”，继而才能将组播报文传输到组成员。

（1）组播源向组播组发送第一个组播报文。

（2）源端DR将该组播报文封装成Register报文，并以单播的形式发送给相应的RP。

（3）RP收到注册消息后，一方面从Register报文中提取出组播报文，并将该组播报文沿RPT分支转发给接收者。

（4）另一方面，RP向源端DR发送（S，G）Join消息，沿途路由器都会生成相应的（S，G）表项，从而建立了一颗由组播源至RP的SPT树。

（5）SPT建立后，组播源发出的组播报文沿该SPT转发至RP。

（6）RP沿SPT收到该组播报文后，向源端DR单播发送Register-stop消息。

六、Switchover机制

PIM-SM转发树：

PIM-SM同时包含了SPT和RPT，通常情况下，组播源发出组播报文会沿SPT到达RP，然后从RP沿RPT到达接收者。

在这种情况下，从组播源到接收者的路径不一定是最优的，并且RP的工作负担非常大，为此我们可以启用RPT向SPT进行切换的机制。

Switchover机制：

（1）PIM-SM通过指定一个利用带宽的SPT阈值可以实现RPT切换到SPT。

（2）用户端DR周期性检测组播报文的转发速率，一旦发现从RP发往组播组G的报文速率超过阈值，则触发SPT切换。

（*，G）与（S，G）条目关系