IP组播4_PIM-DM详解

目录

1.PIM-DM介绍

2.PIM报文格式

3.PIM-DM工作原理

3.1邻居发现和维护

3.2 扩散（Flooding）

3.3 剪枝（Prune）

3.4 嫁接（Graft）

3.5 状态刷新（State Refresh）

3.6 断言（Assert）

4.PIM-DM实验

4.1 PIM-DM常用配置命令

4.2 PIM-DM配置步骤

4.3 PIM-DM实验效果

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1.PIM-DM介绍

PIM-DM密集模式是扩散和剪枝，扩散剪枝工作方式是以组播源推送组播组播数据建立组播路由表项，组播源推送组播报文至第一跳路由器，第一跳路由器将组播数据扩散至PIM邻居路由器，依此类推，直至扩散至所有的组播路由器。

当组播报文推送至叶子路由器，如果叶子路由器有组播组成员，则会将组播数据包推送至组播组成员，同时生成SPT组播转发树，用于转发组播数据。

如果叶子路由器没有组播组成员，叶子路由器将会执行PIM剪枝操作，执行完剪枝操作后，后续组播报文不会再推送至该叶子路由器，除非该叶子路由器有组播组成员加入。

图 1 PIM-DM组播系统

2.PIM报文格式

图 2 PIM首部格式

• 版本：4比特，PIM协议的版本号。
• 类型：4比特，PIM消息类型，有如下类型： Hello、Register、Join/Prune、Bootstrap、Assert、Graft、Graft-Ack等。
• 保留：1字节，保留字段。
• 检验和：2字节，校验和字段，用于检查消息的完整性。
• 消息体：PIM消息体，长度不定，具体内容根据消息类型而异，可包括组播组地址、接口列表、前缀列表等信息。

3.PIM-DM工作原理

3.1邻居发现和维护

PIM路由器使能PIM的接口会发送PIM Hello报文给对端PIM接口，Hello报文中携带一些重要参数，这些参数用于建立和维护邻居表。

邻居关系建立好后，会形成一个PIM网络，后续PIM功能都是基于该PIM网络去实现，Hello报文是整个PIM网络的基础。

PIM Hello报文会周期性发送，目的是为了防止邻居表老化导致PIM网络不能够及时更新而出错。

图 3 邻居发现原理

Hello报文格式：

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图 4 Hello报文抓包

3.2 扩散（Flooding）

组播源发送组播数据（UDP组播报文）至第一跳路由器，第一跳路由器将组播数据扩散至整个PIM网络。扩散的目的是让整个PIM网络都知道组播源的存在， 为后续的剪枝做准备。

图 5 扩散原理

3.3 剪枝（Prune）

PIM网络完成扩散后，叶子路由器如果收到组播组成员IGMP报告，说明叶子路由器有组播组成员，有组组成员的叶子路由器会沿着组播源方向生成SPT树，组播数据沿着SPT进行转发。

如果叶子路由器没有组播组成员，叶子路由器将沿着组播源方向进行剪枝，剪枝的过程其实就是删除组播路由器表项的过程，删除组播路由表项后，组播数据将不会再往该路径转发组播数据包。

图 6 剪枝原理

剪枝（Prune）报文格式：

 图 7 剪枝报文抓包

3.4 嫁接（Graft）

PIM网络完成剪枝后，主机突然通过IGMP报文加入组播组，叶子路由器收到IGMP报告后，沿着组播源的方向发送嫁接报文， 完成嫁接操作后，第一跳路由和该叶子路由器会生成SPT树，组播数据包可以沿着SPT树进行转发。

图 8 嫁接原理

嫁接（Graft）报文格式：

 图 9 嫁接报文抓包

3.5 状态刷新（State Refresh）

PIM网络完成扩散和剪枝后，第一跳路由器会周期性的发送状态刷新报文，该报文会扩散至整个PIM网络，扩散过程中，如果原来完成剪枝的路径有新的组播组成员加入，将会生成SPT，组播报文沿着SPT进行转发。 如果原来完成剪枝的路径依然没有组播组成员加入，则该路径保持剪枝状态。

图 10 状态刷新原理

状态刷新（State Refresh）报文格式：

 图 11 状态刷新报文抓包

3.6 断言（Assert）

组播源发送组播数据经第一跳路由器扩散至整个PIM网络，由于两个中间路由器的下游接口连接在同一个局域网， 导致两个中间路由器能收到对端发来的组播数据包，如果两个相同的组播数据包都转发给叶子路由器，叶子路由器接收重复的数据包出错。此时得通过Assert报文，让两个中间路由器只有一个能转发组播数据包，才能保证网络正常。

图 12 断言原理

断言（Assert）报文格式：

 图 13 断言报文抓包

4.PIM-DM实验

4.1 PIM-DM常用配置命令

 表 1 PIM-DM配置命令

4.2 PIM-DM配置步骤

步骤1：配置接口IP地址，生成直连路由。

步骤2：配置单播路由（静态或者动态），建议采用ospf协议，实现各个网段互通。

步骤3：配置接口PIM功能，完成PIM-DM邻居发现和维护。

步骤4：配置组播源，发送组播数据。

步骤5：配置PC IGMP功能，实现组播拉流。

4.3 PIM-DM实验效果

 图 14 实验效果

实验资料领取方法：

1.CSDN下载链接：https://download.csdn.net/download/weixin_28673511/87874862