Независимая от протокола многоадресная рассылка

Пример архитектуры многоадресной сети

Независимая от протокола многоадресная рассылка ( PIM ) — это семейство протоколов многоадресной маршрутизации для сетей Интернет-протокола (IP), которые обеспечивают «один ко многим» и «многие ко многим» распределение данных через LAN , WAN или Интернет . Его называют независимым от протокола, поскольку PIM не включает в себя собственный механизм обнаружения топологии , а вместо этого использует информацию о маршрутизации, предоставляемую другими протоколами маршрутизации . PIM не зависит от конкретного протокола одноадресной маршрутизации; он может использовать любой протокол одноадресной маршрутизации, используемый в сети. PIM не создает свои собственные таблицы маршрутизации . PIM использует таблицу одноадресной маршрутизации для пересылки по обратному пути .

Существует четыре варианта PIM:

• Разреженный режим PIM (PIM-SM) явно создает однонаправленные общие деревья с корнем в точке встречи (RP) для каждой группы и дополнительно создает деревья кратчайшего пути для каждого источника. PIM-SM обычно достаточно хорошо масштабируется для широкого использования.
• Плотный режим PIM (PIM-DM) использует плотную многоадресную маршрутизацию. Он неявно строит деревья кратчайших путей путем лавинной рассылки многоадресного трафика по всему домену, а затем отсекает ветви дерева, где нет получателей. PIM-DM прост в реализации, но обычно имеет плохие свойства масштабирования. Первый протокол многоадресной маршрутизации, DVMRP, использовал многоадресную маршрутизацию в плотном режиме. См. RFC 3973.
• Двунаправленный PIM (Bidir-PIM) явно создает общие двунаправленные деревья. Он никогда не строит дерево кратчайшего пути, поэтому может иметь более длительные сквозные задержки, чем PIM-SM, но хорошо масштабируется, поскольку ему не требуется состояние, специфичное для источника. См. RFC 5015.
• Многоадресная рассылка PIM Source-Specific (PIM-SSM) строит деревья, основанные только на одном источнике, предлагая более безопасную и масштабируемую модель для ограниченного числа приложений (в основном для широковещательной передачи контента). В SSM IP-дейтаграмма передается источником S на адрес назначения SSM G, и получатели могут получить эту дейтаграмму, подписавшись на канал (S,G). См. информационный RFC 3569.

PIM-SM обычно используется в системах IPTV для маршрутизации многоадресных потоков между VLAN , подсетями или локальными сетями.

Версии

Существует две версии PIM. Эти версии не совместимы напрямую, но могут сосуществовать в одной сети. Сетевое оборудование может реализовывать обе версии. PIMv2 имеет следующие улучшения по сравнению с PIMv1: Для каждой группы используется один RP. Обнаружение RP осуществляется с помощью Bootstrap Router (BSR). Группы бывают либо разреженными, либо плотными; Интерфейсы могут быть любыми. Общие улучшения гибкости и эффективности протокола.

Разреженный режим

Независимая от протокола многоадресная рассылка — разреженный режим ( PIM-SM ) — это протокол для эффективной маршрутизации Интернет-протокола (IP) пакетов в группы многоадресной рассылки , которые могут охватывать глобальные и междоменные сети Интернет. Протокол называется независимым от протокола, поскольку он не зависит от какого-либо конкретного протокола одноадресной маршрутизации для обнаружения топологии, а разреженным режимом, поскольку он подходит для групп, в которых очень низкий процент узлов (и их маршрутизаторов ) подписывается на многоадресную рассылку. сессия. В отличие от более ранних протоколов многоадресной маршрутизации в плотном режиме, таких как DVMRP и плотная многоадресная маршрутизация, которые рассылали пакеты по сети, а затем отсекали ветви, где не было получателей, PIM-SM явно создает дерево от каждого отправителя к получателям в группе многоадресной рассылки.

Многоадресные клиенты

Маршрутизатор получает явные сообщения о присоединении/удалении от соседних маршрутизаторов, у которых есть члены нижестоящей группы.

• Чтобы присоединиться к группе многоадресной рассылки G, хост передает информацию о своем членстве через протокол управления группами Интернета (IGMP).
• Затем маршрутизатор пересылает пакеты данных, адресованные группе многоадресной рассылки G, только на те интерфейсы, на которых были получены явные соединения.
• Назначенный маршрутизатор (DR) отправляет периодические сообщения о присоединении/сокращении к определенной для группы точке встречи (RP) для каждой группы, для которой у него есть активные участники.
  • Обратите внимание, что один маршрутизатор будет автоматически или статически назначен точкой встречи (RP), и все маршрутизаторы должны явно присоединиться через эту RP.
• Каждый маршрутизатор на пути к RP создает состояние подстановочного знака (любой источник) для группы и отправляет сообщения о присоединении/удалении к RP.
  • Термин «запись маршрута» используется для обозначения состояния, поддерживаемого маршрутизатором для представления дерева распределения.
  • Запись маршрута может включать в себя такие поля, как:
    • исходный адрес
    • групповой адрес
    • входящий интерфейс, с которого принимаются пакеты
    • список исходящих интерфейсов, на которые отправляются пакеты
    • таймеры, биты флагов и т. д.
  • Входящий интерфейс записи маршрута с подстановочным знаком указывает на RP.
  • Исходящие интерфейсы указывают на соседние нижестоящие маршрутизаторы, которые отправили сообщения о присоединении/подключении к RP, а также на напрямую подключенные хосты, которые запросили членство в группе G.
• В этом состоянии создается общее дерево распределения, ориентированное на RP, которое распространяется на всех членов группы.

Источники многоадресной рассылки

• Когда источник данных впервые отправляет группе, его назначенный маршрутизатор (DR) передает одноадресные сообщения регистрации в точку встречи (RP) с инкапсулированными внутри пакетами данных источника.
• Если скорость передачи данных высока, RP может отправлять специфичные для источника сообщения Join/Prune обратно к источнику, и пакеты данных источника будут следовать результирующему состоянию пересылки и передаваться к RP в неинкапсулированном виде.
• Независимо от того, поступают ли они в инкапсулированном или изначальном виде, RP пересылает декапсулированные пакеты данных источника вниз по дереву распределения, ориентированному на RP, к членам группы.
• Если скорость передачи данных того требует, маршрутизаторы с локальными получателями могут присоединиться к специфичному для источника кратчайшему пути к дереву распределения и исключить пакеты этого источника из общего дерева, ориентированного на RP.
• Для источников с низкой скоростью передачи данных ни RP, ни маршрутизаторам последнего перехода не требуется присоединяться к дереву кратчайшего пути для конкретного источника, и пакеты данных могут доставляться через общее RP-дерево.

Как только другие маршрутизаторы, которым необходимо получать эти групповые пакеты, подпишутся, RP откажется от подписки на эту группу многоадресной рассылки, если только ему также не потребуется пересылать пакеты на другой маршрутизатор или узел. Кроме того, маршрутизаторы будут использовать пересылку по обратному пути , чтобы гарантировать отсутствие петель для пересылки пакетов между маршрутизаторами, которые хотят получать многоадресные пакеты.

Плотный режим

Многоадресная рассылка в плотном режиме — это один из режимов, который многоадресная рассылка может использовать для построения дерева для отправки пакетов подписчикам многоадресной рассылки. Это альтернатива разреженному режиму.

Основное предположение, лежащее в основе плотного режима, заключается в том, что поток многоадресных пакетов имеет получателей в большинстве мест. Разреженный режим предполагает относительно меньшее количество приемников. Плотный режим идеально подходит для групп, в которых многие узлы подписываются на получение многоадресных пакетов, так что большинство маршрутизаторов должны получать и пересылать эти пакеты (группы высокой плотности).

Эта разница проявляется в первоначальном поведении и механизмах двух протоколов. Плотный режим использует довольно простой подход для управления многоадресной IP- маршрутизацией. Источник первоначально осуществляет трансляцию на каждый маршрутизатор , напрямую подключенный к нему. Эти соседние маршрутизаторы далее пересылают данные своим соседям. Когда маршрутизатор не желает получать данные этой группы (если другие соседние маршрутизаторы PIM отсутствуют и ни один хост не заинтересован в группе), он отправляет сообщение Prune, чтобы указать на отсутствие интереса. Получив сообщение Prune, маршрутизатор изменит свое состояние, чтобы не пересылать эти пакеты через этот интерфейс . Если каждый интерфейс маршрутизатора обрезан, маршрутизатор также будет обрезан.

В более старых версиях Cisco IOS PIM-DM повторно отправлял весь многоадресный трафик каждые 3 минуты. Это подходит для многоадресной рассылки небольшого объема, но не для потоков многоадресной рассылки с более высокой пропускной способностью. Более поздние версии Cisco IOS поддерживают новую функцию под названием «Обновление состояния плотного режима PIM», начиная с версии 12.1(5)T. Эта функция использует сообщения обновления состояния PIM для обновления состояния сокращения на исходящих интерфейсах. Еще одним преимуществом является более быстрое распознавание изменений топологии. По умолчанию сообщения обновления состояния PIM отправляются каждые 60 секунд.

Кроме того, маршрутизаторы будут использовать пересылку по обратному пути , чтобы гарантировать отсутствие петель для пересылки пакетов между маршрутизаторами, которые хотят получать многоадресные пакеты. Когда пакет данных получен на интерфейсе, отличном от RPF, требуется механизм предотвращения петель. Если интерфейс, отличный от RPF, является локальной сетью, отправляется сообщение Assert. Маршрутизаторы без пересылки затем отправляют Prune на свой интерфейс RPF, если им не нужен многоадресный поток. Отправляется только один такой Prune в момент перехода к отсутствию интерфейсов в списке исходящих интерфейсов (OILIST). Приемник LAN Prune задерживает действие на него на 3 секунды, чтобы, если другому маршрутизатору LAN все еще нужен поток многоадресной рассылки, он мог отправить сообщение PIM Join, чтобы противодействовать (отменить) Prune. («Этому маршрутизатору это не нужно, но мне все равно нужно!»)

Предположим, что маршрутизатор отключился, и через некоторое время получатель запрашивает многоадресный поток с сообщением IGMP. Затем маршрутизатор отправляет сообщение Graft. По сути, «эй, мне нужен этот многоадресный поток прямо здесь».

См. также

• Многоадресный адрес
• Протокол обнаружения источника многоадресной рассылки

Внешние ссылки

• Горри Фэйрхерст (2006). «Маршрутизация PIM» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 декабря 2011 г. Проверено 6 декабря 2011 г.
• Независимый от протокола многоадресный разреженный режим (PIM-SM): спецификация протокола (пересмотренная)
• Обзор многоадресной рассылки с учетом источника (SSM)
• Объяснение Netcraftmen разреженного режима PIM
• Протокол многоадресной маршрутизации PIM-SM
• pimd — это легкий автономный демон многоадресной маршрутизации PIM-SM v2.
• Независимый от протокола многоадресный разреженный режим (PIM-SM): спецификация протокола rfc2362
• qpimd — демон PIM для Quagga — независимая от протокола многоадресная рассылка, ранее являвшийся отдельным независимо выпущенным модулем для Quagga Routing Suite, но теперь являющийся официальным модулем Quagga Routing Suite .