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1、DTL210012 组播路由协议介绍,ISSUE 1.0,Page 1,前 言,IP组播协议主要有用于主机注册的组播组管理协议IGMP，和用于组播选路转发的组播路由协议。 本胶片就现有常用组播路由协议做了一个简单的介绍。,Page 2,目 标,学习完此课程，您将会： 了解组播路由协议的分类 了解现有常用组播路由协议的工作过程和特点,Page 3,内容介绍,第1章 组播路由协议概述 第2章 域内组播路由协议 第3章 域间组播路由协议,Page 4,组播路由协议概述,组播模型分类,根据IP组播中源和目的的不同，可以分为三种模型 ASM（Any-Source Multicast） SFM（Sourc
2、e-Filtered Multicast） SSM（Source-Specific Multicast）,Page 5,组播路由协议概述,组播协议分层体系,Page 6,组播路由协议概述,组播路由协议分类,组播路由器之间运行组播路由协议，组播路由协议用于建立和维护组播路由，并正确、高效地转发组播数据包 组播路由建立了一个从数据源端到多个接收端的无环数据传输路径，即构建组播分发树 按照单播路由一样，组播路由也分为域内和域间两大类 域内组播路由协议 通过发现组播源并构建组播分发树，将信息传递到接收者 DVMRP、MOSPF、PIM-DM和PIM-SM 域间组播路由协议 需要一种机制能发现其他组播域
3、内的组播源解决：MSDP 组播路由信息如何在自治系统之间传递解决：MBGP,Page 7,组播路由协议概述,组播路由协议分类（续）,域内的组播路由协议可以分为三类： 密集模式协议（DVMRP和PIM-DM） 稀疏模式协议（PIM-SM） 链路状态协议（MOSPF）,Page 8,内容介绍,第1章 组播路由协议概述 第2章 域内组播路由协议 第3章 域间组播路由协议,Page 9,内容介绍,第2章 域内组播路由协议 第1节 DVMRP 第2节 MOSPF 第3节 PIM-DM 第4节 PIM-SM,Page 10,DVMRP,距离矢量组播路由协议DVMRP（Distance Vector Mul
4、ticast Routing Protocol），一个较为古老，具有实验性质的协议，现在已经不常使用，也鲜有厂家设备支持 是一种密集模式协议 基于距离矢量算法 类似于RIP 最大跳数为32跳 依赖协议自身发现的单播路由进行RPF检查 使用特殊的毒性反转机制来创建“截断广播树”（TBT, Truncate Broadcast Tree）,特点,Page 11,DVMRP,使用扩散、剪枝和嫁接机制来维护组播分发树 组播数据开始时沿TBT向下扩散 当下游不需要该数据时对TBT枝杈进行剪枝 剪枝每过一定时间超时，重新沿枝杈进行扩散 为了减少新主机加入组播组的等待时间，采用嫁接机制,特点（续）,Page
5、 12,DVMRP,被广泛应用于MBONE（一个由互连的且能转发IP组播报文的Internet路由器和主机组成的小子网，实验性的组播网络） 慢收敛 工作机制类似RIP 路由器中组播路由状态信息庞杂，到处都是 (S,G)项 不支持共享树 最大不能超过32跳 不适合于大规模的网络（扩散剪枝机制、可伸缩性差）,评价,Page 13,内容介绍,第2章 域内组播路由协议 第1节 DVMRP 第2节 MOSPF 第3节 PIM-DM 第4节 PIM-SM,Page 14,MOSPF,对OSPF单播路由协议的扩展 定义了一个新的链路状态通告（LSA），此LSA用来在整个区域内扩散组成员关系信息，MOSPF路
6、由器以此计算接口列表并构建组播分发树 此LSA包括 组播组地址（链路状态ID） 通告路由器ID 由IP地址标识的包含本组成员的路由器接口列表 与Network LSA类似，只有指定路由器（DR）才能生成代表组成员关系的LSA,特点,Page 15,MOSPF,在所有区域的路由器数据库同步以后，每一个MOSPF路由器利用组成员LSA和Network LSA来构造对任何一个（S,G）对的最短路径树 使用Dijkstra算法来计算最短路径数SPT，对每个（S,G）对都要单独计算,特点（续）,Page 16,MOSPF,与单播路由协议相关 只能在OSPF域内部署 可伸缩性不好 每个组播（S,G）对都要
7、单独使用Dijkstra算法 不支持共享树 享有OSPF对网络拓扑变动快速响应能力 因为使用链路状态路由选择方法来计算组播分布树 此能力是以对路由器CPU资源的巨大消耗为代价 不适合组播源很多的组播网络,评价,Page 17,内容介绍,第2章 域内组播路由协议 第1节 DVMRP 第2节 MOSPF 第3节 PIM-DM 第4节 PIM-SM,Page 18,PIM-DM,PIM（Protocol Independent Multicast）称为协议无关组播 为IP组播提供路由的单播路由协议可以是静态路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等 组播路由和单播路由协议无关，只要单播路由协议能产
8、生路由表项即可 RPF（Reverse Path Forwarding）称为逆向路径转发，是组播转发的一种模式 借助RPF转发机制， PIM实现了在网络中传递组播信息 把由支持PIM协议的组播路由器所组成的网络称为PIM组播域 ASM模型目前包括PIM-DM和PIM-SM两种模式 SSM模型能够借助PIM-SM的部分技术来实现,PIM概述,Page 19,PIM-DM,PIM-DM（Protocol Independent Multicast Dense Mode）称为协议独立组播密集模式，属于密集模式的组播路由协议 PIM-DM假设网络中的每个子网都存在至少一个对组播源感兴趣的接收站点，因此
9、组播数据包被扩散到网络中的所有点 对没有组播数据转发的分支进行剪枝Prune操作，只保留包含接收者的分支 为了使剪掉的新增组播数据转发需求的分支能够重新接收组播数据流，剪掉的分支可以周期性地恢复成转发状态 为了减少等待被剪掉的分支恢复成转发状态的延迟时间，密集模式组播路由协议使用嫁接Graft机制主动恢复被剪枝的组播报文的转发,PIM-DM原理,Page 20,PIM-DM,PIM-DM域中数据包的转发路径是“源树”以“组播源”为根、组播组成员为枝叶的一棵树。由于源树使用的是从组播源到接收者的最短路径，因此也称为最短路径树SPT（Shortest Path Tree） PIM-DM的工作过程可
10、以概括为：邻居发现、构建SPT树、嫁接阶段、RPF检查、Assert机制（防止路由环路的一种机制，在PIM DM协议中有具体介绍）,PIM-DM工作过程,Page 21,PIM-DM,对规模较小的局域网非常有效 优势 实现机制简单扩散、剪枝和嫁接 配置简单 存在的问题 扩散剪枝机制不够高效 Assert机制比较复杂 不支持共享树 控制和数据平面混合导致PIM-DM域内所有路由器上存在（S,G）表项,PIM-DM评价,Page 22,内容介绍,第2章 域内组播路由协议 第1节 DVMRP 第2节 MOSPF 第3节 PIM-DM 第4节 PIM-SM,Page 23,PIM-SM,PIM-SM（
11、Protocol Independent Multicast Sparse Mode）称为协议独立组播稀疏模式，属于稀疏模式的组播路由协议 稀疏模式默认所有主机都不需要接收组播包，只向提出明确需求的主机转发 PIM-SM模型实现组播转发的核心任务是构造并维护一棵单向共享树 共享树选择PIM中某一路由器作为公用根节点，称为汇聚点RP（Rendezvous Point）。组播数据通过RP沿共享树向接收者转发,PIM-SM原理,Page 24,PIM-SM,PIM-SM的工作过程主要有：邻居发现、DR选举、BSR（Bootstrap Router，自举路由器）选举、RP发现、RPT共享树生成、组播源
12、注册、RPT向SPT切换 。 使用RP 发送者和接收者在RP处进行汇聚 发送者的DR把发送者注册到RP上（报个到，挂个号） 接收者的DR（直连网络上的负责人）为接收者加入到共享树 (树根在RP),PIM-SM工作过程,Page 25,PIM-SM,适合大规模企业网络 对于稀疏和密集应用都很高效 优势: 数据流仅沿“加入”的共享树的分支向下发送 可以根据流量等条件动态地切换到源路径树 与具体的单播路由协议无关 是域间组播路由的基础 和MBGP、MSDP共同结合使用可以完成跨域的组播,PIM-SM评价,Page 26,内容介绍,第1章 组播路由协议概述 第2章 域内组播路由协议 第3章 域间组播路
13、由协议,Page 27,内容介绍,第3章 域间组播路由协议 第1节 MSDP 第2节 MBGP,Page 28,MSDP,MSDP是基于多个PIM-SM域互连而开发的一种域间组播解决方案 在各个域的RP之间建立MSDP对等体关系，从而使它们能够在域间相互转发数据包，共享组播源信息 适用前提：域内组播路由协议必须是PIM-SM 简单有效 应用域间源路径树 简化了查找活动组播源的问题 RP 或 接收者的最后一跳路由器可加入域间源路径树,概述,Page 29,MSDP,在MSDP对等体之间建立MSDP邻居关系 MSDP对等体使用TCP 端口 639建立连接 MSDP对等体每隔60秒(固定周期)发送k
14、eepalive消息 如果75秒后没有收到keepalive或者MSDP报文，连接复位 MSDP 对等体必须运行BGP，可以是MBGP对等体，也可以是BGP对等体，或两者都是 例外：当某路由器只与单个MSDP对等体有连接时，BGP就不是必要的,MSDP对等体,Page 30,MSDP,MSDP仅能与 PIM-SM 协同工作 RP知道域中所有的源 组播源发送 “PIM注册”消息到RP RP可以通过MSDP SA (Source Active) 消息告知其他域中的RP（通过MSDP对等体关系）这些源信息 RP知道域中的接收者 接收者发送一个 “(*, G) 加入”消息到RP RP能加入对等体域的源
15、路径树,工作过程,Page 31,MSDP,工作过程（续）,MSDP对等体,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,Source Active 消息,SA,Page 32,MSDP,工作过程（续）,MSDP对等体,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,（S, 224.2.2.2） 加入消息,加入消息,Page 33,MSDP,工作过程（续）,MSDP对等体,组播数据流,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,Page 34,MSDP,工作过程（续）,MSDP对等体,组播数据流,域 B,域 A,域
16、 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,Page 35,内容介绍,第3章 域间组播路由协议 第1节 MSDP 第2节 MBGP,Page 36,MBGP,MBGP: 组播网络中的多协议 BGP 在 RFC 2283中定义 (BGP扩展) 可以携带不同类型的路由 单播 组播 两类路由在同一BGP会话中传送 不散播组播状态信息 相同的路径选择和确认规则 AS-Path, Local Preference, MED, ,概述,Page 37,MBGP,新增属性 MP_REACH_NLRI MP_UNREACH_NLRI MP_REACH_NLRI 和 MP_UNREACH_NLRI 地址类信息 (AFI) = 1 (IPv4) Sub-AFI = 1 (NLRI 用于单播) Sub-AFI = 2 (NLRI 用于组播 RPF 检查) Sub-AFI = 3 (NLRI
