【技术】组播路由协议PIM-DM工作机制解析！
PIM-DM工作原理
PIM-DM基本概念
·PIM-DM主要用在组成员较少且相对密集的网络中，通过“扩散-剪枝”的方式形成组播转发树（SPT）。
·PIM-DM在形成SPT的过程中，除了扩散（Flooding），剪枝（Prune）机制外，还会涉及邻居发现（Neighbor Discovery），嫁接（Graft），断言（Assert）和状态刷新（State Refresh）机制。
PIM-DM协议报文
·PIM协议报文直接采用IP封装，目的地址224.0.0.13，IP协议号103。
·PIM-DM与PIM-SM使用的协议报文类型有所不同。·PIM-DM使用报文主要是以下几类：
邻居发现
·组播转发路径只能在PIM邻居之间建立，因此邻居发现是形成组播分发树的先决条件。
·邻居发现主要通过PIM Hello包完成。
·Hello报文中携带多项PIM协议报文参数，主要用于PIM邻居之间PIM协议报文的控制。具体如下：▫DR_Priority：表示各路由器接口竞选DR的优先级，优先级越高越容易获胜。
▫Holdtime：表示保持邻居为可达状态的超时时间。如果在超时时间内没有收到PIM邻居发送的Hello报文，路由器则认为邻居不可达。
▫LAN_Delay：表示共享网段内传输Prune报文的延迟时间。
▫Neighbor-Tracking：表示邻居跟踪功能。▫Override-Interval：表示Hello报文中携带的否决剪枝的时间间隔。
首次形成组播分发树
·PIM-DM模式首次形成组播分发树主要依赖扩散机制、剪枝机制、断言机制与DR选举机制。
▫扩散机制：组播数据包向所有的PIM邻居泛洪，同时组播路由器产生组播路由表项。
▫断言机制：当组播转发过程中存在多路访问网络，则需要选举出一个组播转发路由器，避免重复组播报文。▫剪枝机制：如果组播路由器下没有组成员，则将源到该组播路由器的组播转发路径剪枝。
扩散机制
·组播源发送的组播报文会在全网内扩散。当PIM路由器接收到组播报文，先进行RPF检查，通过后会在该路由器上创建（S，G）表项，之后会向所有PIM邻居发送。
·PIM-DM形成的（S，G）表项有老化时间（默认210s），如果老化时间超时前没有收到新的组播报文，则删除（S，G）表项。
·扩散具体过程如下：
·扩散机制会周期性（默认180s）全网扩散组播数据，周期性扩散的主要目的是探测是否有新成员加组，但是由于全网扩散组播数据会浪费大量带宽，所以现在的组播网络一般使用“状态刷新机制”加上“嫁接机制”来实现周期性全网扩散感知新成员加组的目的。
断言机制
·当一个网段内有多个相连的PIM路由器向该网段转发组播报文时，需要通过断言机制（Assert）来保证只有一个PIM路由器向该网段转发组播报文。
·通过断言机制的选举规则将决定组播路由器的转发行为：
▫获胜一方的下游接口称为Assert Winner，将负责后续对该网段组播报文的转发。
▫落败一方的下游接口称为Assert Loser，后续不会对该网段转发组播报文，PIM路由器也会将其从（S，G）表项下游接口列表中删除。
·断言机制由组播数据触发。
断言机制选举规则
·PIM路由器在接收到邻居路由器发送的相同组播报文后，会向该网段发送断言（Assert）报文，进行Assert选举。Assert报文内会携带到组播源的单播路由前缀，路由优先级与开销。选举规则如下：
▫单播路由协议优先级较高者获胜。
▫如果优先级相同，则到组播源的开销较小者获胜。▫如果以上都相同，则下游接口IP地址最大者获胜。
·Assert选举失败的设备会抑制转发，并将这种抑制转发的状态保持一段时间，这段时间就被称为Assert保持时间，默认180s。
·Assert保持时间超时后，竞选失败的设备会恢复转发从而触发新一轮竞选。
剪枝机制
·对于没有组成员连接的组播路由器，组播网络无需再将组播流量继续放往该设备。通过剪枝机制，组播网络可以将此类路径剪枝。
·剪枝机制工作原理如下：
·路由器为被裁剪的下游接口启动一个剪枝定时器（默认210s），定时器超时后接口恢复转发。组播报文重新在全网范围内扩散，新加入的组成员可以接收到组播报文。随后，下游不存在组成员的叶子路由器将向上发起剪枝操作。通过这种周期性的扩散-剪枝，PIM-DM周期性的刷新SPT。
·当下游接口被剪枝后：
▫如果下游叶子路由器有组成员加入，并且希望在下次“扩散-剪枝”前就恢复组播报文转发，则执行嫁接动作。▫如果下游叶子路由器一直没有组成员加入，希望该接口保持抑制转发状态，则执行状态刷新动作。
维护组播分发树
·组播分发树形成后不会一直存在，也不会一直不变。
·在PIM邻居关系稳定，组成员没有变化的情况下，维护组播分发树一般有两种方式：
▫持续发送组播报文，保证组播路由表项能一直存在。▫发送状态刷新报文，保证组播路由表项的下行接口状态不发生变化。
状态刷新机制
·在PIM-DM网络中，为了避免被裁剪的接口因为“剪枝定时器”超时而恢复转发，离组播源最近的第一跳路由器会周期性地触发State Refresh报文在全网内扩散。
·收到State Refresh报文的PIM路由器会刷新剪枝定时器的状态。被裁剪接口的下游叶子路由器如果一直没有组成员加入，该接口将一直处于抑制转发状态。
新成员加组
·当有新成员加入组播组后，组播网络需要更新组播分发树，才能将组播数据发往组成员。PIM-DM模式在使用“扩散-剪枝”的方式建立组播分发树后，通过状态刷新机制，使下行接口一旦被抑制就无法自动恢复。
·因此需要一些机制来更新组播分发树，一般PIM-DM模式更新组播分发树的方法有两种：
▫等待组播路由表超时后，全网重新泛洪。该方法不可控，在现网中无法实现 使用嫁接（Graft）机制，当新成员加组后，主动反向建立组播分发路径。现网中一般使用嫁接机制来实现新成员加组
嫁接机制
·PIM-DM通过嫁接机制，使有新组成员加入的网段快速得到组播报文。
·叶子路由器通过IGMP了解到与其相连的用户网段上，组播组G有新的组成员加入。随后叶子路由器会基于本地的组播路由表向上游发送Graft报文，请求上游路由器恢复相应出接口转发，将其添加在（S，G）表项下游接口列表中。
PIM-DM基本配置
PIM-DM的基本配置
PIM-DM基础实验
·实验要求：
▫通过PIM-DM协议让PC1、PC2可以接收到组播源的数据包。
PIM-DM的配置 (1)
PIM-DM的配置 (2)
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