(T) PIM Sparse Mode, PIM RP*

PIM Sparse Mode, PIM RP

PIM Sparse Mode (PIM-SM)

PIM Shared and Source Path Tree

  1. Aby dołączyć do transmisji multicast-owej, urządzenia końcowe w trybie PIM-SM muszą wysłać zapytanie „IGMP membership report” (IGMP Join) do lokalnego rutera (LHR).
  2. Ruter LHR na podstawie wiadomości „IGMP Join”, wysyła własne zapytanie „PIM Join” w górę drzewa multicast-owego. Kierując je w przypadku drzewa Shared Tree do dedykowanego rutera RPT bądź w przypadku drzewa Source Trees do źródła transmisji multicast-owej poprzez ruter (FHR).

PIM Shared Tree (Join)

  1. Aby dołączyć do transmisji multicast-owej, urządzenia końcowe w trybie PIM-SM muszą wysłać zapytanie „IGMP membership report” (IGMP Join zawierające grupę adresów multicast-owych (G)) do lokalnego rutera (LHR).
  2. Ruter LHR na podstawie wiadomości „IGMP Join”, wysyła własne zapytanie „PIM Join” (*,G) do rutera RP przypisanego do wskazanej grupy adresów multicast-owych (G).
  3. Jeśli ruter LHR nie jest bezpośrednio połączony z ruterem RP, wiadomość „PIM Join” będzie pięła się w górę aż dotrze do docelowego rutera RP. Tworząc drzewo (shared tree) pomiędzy ruterem LHR a ruterem RP.

PIM Source Tree (Registration)

  1. Nowe źródło transmisji multicast-owej, wysyła ruch sieciowy do rutera (FHR).
  2. Ruter FHR rejestruje nowe źródło transmisji multicast-owej na ruterze RP.
  3. Ruter RP tworzy drzewo pomiędzy sobą a ruterem FHR.
  4. Ruter FHR wysyła enkapsulowany ruch multicast-owy do rutera RP, tworząc obustronny tunel przy użyciu wiadomości protokołu PIM-SM „Register message”.
  5. Jeśli ruter RP nie otrzymał żadnej rejestracji urządzenia końcowego (PIM Join), odeśle do rutera FHR wiadomość „Register stop message” w celu zablokowania transmisji multicast-owej na poziomie rutera FHR.
  6. Jeśli ruter RP otrzymał rejestrację urządzenia końcowego (PIM Join), utworzy połączenie (S,G) z źródłem transmisji multicast-owej. Połączenia pomiędzy ruterami FHR a ruterami RP działają na zasadzie (*,G).

PIM SPT Switchover

  • Protokół PIM-SM umożliwia przełączenie rutera LHR, z trybu Shared Tree na tryb Source Tree względem określonego adresu multicast-owego. W przypadku urządzeń firmy Cisco jest to domyślne zachowanie. Proces przełączania transmisji Shared Tree na tryb Source Tree wygląda następująco:
    1. Po otrzymaniu pierwszego pakietu multicast-owego z wykorzystaniem rutera RP, ruter LHR poznaje adres IP źródła transmisji multicast-owej.
    2. Ruter LHR wyszukuje w tablicy Unicast Routing Table, najkrótszą drogę dotarcia do źródła transmisji multicast-owej. Wysyłając zapytanie „PIM Join” na zasadzie (S,G), w celu stworzenia drzewa SPT z ruterem FHR.
    3. Po otrzymaniu pierwszego pakietu multicast-owego z wykorzystaniem drzewa SPT. Ruter LHR wyśle wiadomość „PIM Prune message” do rutera RP, w celu zatrzymania dublujących się pakietów multicast-owych.

Designated Routers

  • Jeśli w sieci LAN występuje więcej ruterów PIM-SM, wiadomości powitalne „Hello” są wykorzystywane w celu przeprowadzenia elekcji rutera pełniącego rolę DR-a. Ruterem DR zostaje urządzenie z zwiększą wartością priorytetu (Domyślnie 1) bądź większym adresem IP jeśli priorytet wszystkich ruterów jest taki sam.
    • Ruter FHR DR jest odpowiedzialny za komunikację pomiędzy źródłem transmisji multicast-owej a ruterem RP.
    • Ruter LHR DR jest odpowiedzialny za wysyłanie wiadomości „PIM Join” oraz „PIM Prune” do rutera RP.
  • Domyślny czas wstrzymania „Hold time” wynosi 3,5 raza czasu „Hello interwal” czyli 105 sekund. Po upływie tego czasu następuje ponowna elekcja rutera DR, chyba że obecny ruter DR wyśle wiadomość „Hello”.

Reverse Path Forwarding

  • Algorytm RPF (Reverse Path Forwarding) służy zapobieganiu pętlom (Loop). Postępując zgodnie z następującymi zasadami:
    1. Jeśli ruch multicast-owy dociera na interfejs z którego ruter kieruje pakiety unicast do źródła transmisji multicast-owej, interfejs ten pełni funkcję interfejsu RPF.
    2. Jeśli ruch multicast dotrze do interfejsu RPF, ruter pokieruje go na interfejs wyjściowy zgodnie z zawartością listy OIL (Outgoing Interface List), multicast-owej tablicy routingu (Multicast routing Table).
    3. Jeśli ruch multicast nie dotrze do interfejsu PRF, zostanie porzucony. W celu zapobiegania pętlom (Loop).

PIM Forwarder

  • W niektórych przypadkach do urządzenia końcowego mogą docierać zdublowane transmisje multicast-owe. Na przykład w sytuacji wykorzystania dwóch ruterów LHR.
  • Jeśli ruter LHR wykryje wiadomości multicast-owe docierające do interfejsu OIF, skierowane do tej samej grupy adresów (S,G) jakie sam obsługuje. Wyśle wiadomość „PIM Assert message” poprzez interfejs OIF. Wiadomość „PIM Assert message” zawiera wartość AD oraz metryki, dotarcia do źródła transmisji multicast-owej. Co umożliwi określenie który ruterów LHR posiada lepsze połączenie z ruterem FHR bądź ruterem RP.

Rendezvous Points (RP)

  • Protokół PIM-SM umożliwia statyczną bądź dynamiczną konfiguracje ruterów RP (Rendezvous Points).

Static RP

  • Statyczna konfiguracja rutera RP bądź wielu ruterów RP. Wymaga skonfigurowania wszystkich urządzeń wspierających protokół PIM, tak aby każdy z ruterów wiedział, jaki ruter RP obsługuje wskazany adres multicast-owy.
  • Statyczna konfiguracja rutera RP jest zalecana w mniejszych, mniej skomplikowanych sieciach LAN. W przypadku dużych implementacji, statyczna konfiguracja ruterów RP nie zapewnia skalowalności ani nadmiarowości w przypadku wystąpienia awarii rutera RP.

Auto RP

  • Mechanizm auto-RP stanowi własność firmy Cisco (Cisco Proprietary). Charakteryzuje się następującymi cechami:
    • Umożliwia łatwą konfigurację wielu ruterów RP, z różnymi grupami multicast-owymi.
    • Umożliwia równomierne obciążenie wielu ruterów RP.
    • Upraszcza proces rozmieszczania ruterów RP, w zależności od lokalizacji urządzeń końcowych.
    • Opiera swoje działanie na dwóch komponentach: C-RP (Candidate RP) oraz MA (RP mapping agent).
  • Candidate RP (C-RP):
    1. Urządzenie C-RP ogłasza chęć zostania ruterem RP za pomocą wiadomości „RP Announcement message”.
      • Wiadomość „RP Announcement message” wysłana na adres 224.0.1.39, zawiera:
        • Domyślny zakres grup multicast-owych 224.0.0.0/4.
        • Adres IP urządzenie C-RP.
        • Wartość czasu wstrzymania „Hold time” (Domyślnie trzykrotna wartość czasu „Cisco-RP-Announce”).
      • Wiadomość „RP Announcement messages” jest wysłana cyklicznie co 60 sekund „Cisco-RP-Announce”.
    2. Jeśli w sieci znajduje się więcej urządzeń aspirujących do miana rutera RP, wygrywa to z większym adresem IP.
  • RP mapping agent (MA):
    1. Rutery RP-MA dołączają do grupy multicast-owej 224.0.1.39, nasłuchując wiadomości „RP Announcement message” od ruterów RP. Przetrzymując zebrane dane w pamięci (Group-to-RP Mapping cache). Jeśli więcej niż jeden ruter RP będzie rozgłaszał tą samą grupę multicast-ową, wybrany zostanie jeden z większą wartością adresu IP.
    2. Rutery RP-MA rozgłaszają mapowanie grup do ruterów RP za pomocą wiadomości „Cisco-RP-Discover” za pomocą adresów multicast-owych 224.0.1.40.
      • Wiadomości „Cisco-RP-Discover” są systematycznie rozgłaszane w 60 sekundowych odstępach.
      • Wiadomości „Cisco-RP-Discover” zawierają listę ruterów RP wraz z przypisanymi grupami multicast-owymi.
    3. Wiadomości „Cisco-RP-Discover” są rozgłaszane do wszystkich ruterów wspierających protokół PIM.
Istnieje możliwość skonfigurowania wielu ruterów RP-MA. Będą one funkcjonowały jednocześnie (Active-Active).

PIM Bootstrp Router

  • Mechanizm PIM Bootstrp Router (BSR), stanowi otwarty standard opisany w referencji RFC 5059 (Należącej do specyfikacji protokołu PIM Version 2). Umożliwia on auto wykrywanie ruterów RP.
  • Mechanizm PIM Bootstrp Router wykorzystuje multicast-owy adres 224.0.0.13.
    1. Wszystkie rutery C-BSR (Candidate BSR) biorą udział w elekcji głównego rutera BSR (Bootstrp Router), za pomocą wiadomości „PIM BSR message”.
    2. Ruter z największym priorytetem bądź największą wartością adresu IP (W przypadku w którym wartość priorytetu wszystkich urządzeń jest taka sama), zostaje BSR-em.
    3. Ruter C-RP (Candidate RP) otrzymuje wiadomość od rutera BSR, z listą aktywnych ruterów BSR.
    4. Ruter C-RP wysyła wiadomość „C-RP Adv” do rutera BSR, zawierającą grupy adresów multicast-owych, względem których urządzenie C-RP chce pełnić rolę rutera RP.
    5. Ruter BSR systematycznie rozsyła do wszystkich ruterów wspierających protokół PIM, zawartość pamięci „Group-to-RP mapping cache”, w co 60 sekundowych odstępach.
    6. Wszystkie rutery wspierające protokół PIM, wybierają ten sam ruter RP względem określonej grupy multicast-owej, ponieważ każdy wykorzystuje ten sam algorytm wyboru aktywnego rutera RP.
W przeciwieństwie do mechanizmu auto-RP, mechanizm BSR nie prowadzi elekcji ruterów RP.

Pozostałe tematy związane z protokołem multicast

PDFPRINT

Robert T Kucharski

Cisco Network Engineer in GPW.

Dodaj komentarz