Protokol PIM ialah satu set protokol untuk menghantar multicast dalam rangkaian antara penghala. Hubungan kejiranan dibina dengan cara yang sama seperti dalam kes protokol penghalaan dinamik. PIMv2 menghantar mesej Hello setiap 30 saat ke alamat berbilang hantaran yang ditempah 224.0.0.13 (All-PIM-Routers). Mesej mengandungi Pemasa Tahan - biasanya sama dengan 3.5*Pemasa Hello, iaitu, 105 saat secara lalai.
PIM menggunakan dua mod operasi utama - mod Padat dan Jarang. Mari mulakan dengan mod Padat.
Pokok Taburan Berasaskan Sumber.
Mod mod padat dinasihatkan untuk digunakan dalam kes sebilangan besar pelanggan kumpulan multicast yang berbeza. Apabila penghala menerima trafik multicast, perkara pertama yang dilakukan ialah menyemaknya untuk peraturan RPF. RPF - peraturan ini digunakan untuk menyemak sumber multicast dengan jadual penghalaan unicast. Adalah perlu bahawa trafik tiba di antara muka di belakang hos ini disembunyikan mengikut versi jadual penghalaan unicast. Mekanisme ini menyelesaikan masalah gelung yang berlaku semasa penghantaran multicast.
R3 akan mengenali sumber multicast (IP Sumber) daripada mesej multicast dan menyemak dua aliran daripada R1 dan R2 menggunakan jadual unicastnya. Strim dari antara muka yang ditunjukkan oleh jadual (R1 hingga R3) akan dihantar lebih jauh, dan aliran dari R2 akan digugurkan, kerana untuk sampai ke sumber multicast, anda perlu menghantar paket melalui S0/1.
Persoalannya, apa yang berlaku jika anda mempunyai dua laluan setara dengan metrik yang sama? Dalam kes ini, penghala akan memilih lompatan seterusnya daripada laluan ini. Sesiapa yang mempunyai alamat IP yang lebih tinggi menang. Jika anda perlu menukar tingkah laku ini, anda boleh menggunakan ECMP. Maklumat lanjut .
Selepas menyemak peraturan RPF, penghala menghantar paket multicast kepada semua jiran PIMnya, kecuali yang menerima paket itu. Penghala PIM lain mengulangi proses ini. Laluan yang telah diambil oleh paket multicast daripada sumber kepada penerima akhir membentuk pokok yang dipanggil pokok pengedaran berasaskan sumber, pokok laluan terpendek (SPT), pokok sumber. Tiga nama yang berbeza, pilih mana-mana satu.
Bagaimana untuk menyelesaikan masalah yang sesetengah penghala tidak berputus asa pada beberapa aliran multicast dan tidak ada sesiapa yang menghantarnya, tetapi penghala hulu menghantarnya kepadanya. Mekanisme Prun dicipta untuk ini.
Mesej Pangkas.
Sebagai contoh, R2 akan terus menghantar multicast ke R3, walaupun R3, mengikut peraturan RPF, menjatuhkannya. Mengapa memuatkan saluran? R3 menghantar Mesej PIM Prune dan R2, apabila menerima mesej ini, akan mengalih keluar antara muka S0/1 daripada senarai antara muka keluar untuk aliran ini, senarai antara muka dari mana trafik ini harus dihantar.
Berikut ialah takrifan yang lebih formal bagi mesej PIM Prune:
Mesej PIM Prune dihantar oleh satu penghala ke penghala kedua untuk menyebabkan penghala kedua mengalih keluar pautan yang Prune diterima daripada SPT (S,G) tertentu.
Selepas menerima mesej Prune, R2 menetapkan pemasa Prune kepada 3 minit. Selepas tiga minit, ia akan mula menghantar trafik semula sehingga ia menerima mesej Prune yang lain. Ini dalam PIMv1.
Dan dalam PIMv2 pemasa Segar Semula Negeri telah ditambah (60 saat secara lalai). Sebaik sahaja mesej Prune dihantar dari R3, pemasa ini dimulakan pada R3. Setelah tamat tempoh pemasa ini, R3 akan menghantar mesej Muat Semula Negeri, yang akan menetapkan semula Pemasa Prune 3 minit pada R2 untuk kumpulan ini.
Sebab untuk menghantar mesej Prune:
- Apabila paket multicast gagal semakan RPF.
- Apabila tiada pelanggan yang disambungkan secara tempatan yang telah meminta kumpulan multicast (IGMP Join) dan tiada jiran PIM yang boleh dihantar trafik multicast (Antara Muka Bukan Prun).
Mesej Cantuman.
Bayangkan R3 tidak mahu trafik dari R2, menghantar Prune dan menerima multicast dari R1. Tetapi secara tiba-tiba, saluran antara R1-R3 jatuh dan R3 dibiarkan tanpa multicast. Anda boleh menunggu 3 minit sehingga Pemasa Prun pada R2 tamat tempoh. 3 minit adalah menunggu lama, supaya tidak menunggu, anda perlu menghantar mesej yang akan membawa antara muka S0/1 ini ke R2 keluar dari keadaan pemangkasan serta-merta. Mesej ini akan menjadi mesej Graft. Selepas menerima mesej Graft, R2 akan membalas dengan Graft-ACK.
Prune Override.
Mari lihat rajah ini. R1 menyiarkan multicast ke segmen dengan dua penghala. R3 menerima dan menyiarkan trafik, R2 menerima, tetapi tidak mempunyai sesiapa untuk menyiarkan trafik. Ia menghantar mesej Prune ke R1 dalam segmen ini. R1 sepatutnya mengalih keluar Fa0/0 daripada senarai dan menghentikan penyiaran dalam segmen ini, tetapi apakah yang akan berlaku kepada R3? Dan R3 berada dalam segmen yang sama, juga menerima mesej ini daripada Prune dan memahami tragedi keadaan. Sebelum R1 berhenti penyiaran, ia menetapkan pemasa 3 saat dan akan berhenti penyiaran selepas 3 saat. 3 saat - ini adalah berapa banyak masa yang R3 ada untuk tidak kehilangan multicastnya. Oleh itu, R3 menghantar mesej Pim Join untuk kumpulan ini secepat mungkin dan R1 tidak lagi berfikir untuk menghentikan penyiaran. Perihal Sertai mesej di bawah.
Tegaskan Mesej.
Mari bayangkan keadaan ini: dua penghala disiarkan ke satu rangkaian sekaligus. Mereka menerima aliran yang sama daripada sumber, dan kedua-duanya menyiarkannya ke rangkaian yang sama di belakang antara muka e0. Oleh itu, mereka perlu menentukan siapa yang akan menjadi satu-satunya penyiar untuk rangkaian ini. Mesej tegas digunakan untuk ini. Apabila R2 dan R3 mengesan pertindihan trafik multicast, iaitu, R2 dan R3 menerima multicast yang mereka sendiri siarkan, penghala memahami bahawa ada sesuatu yang tidak kena di sini. Dalam kes ini, penghala menghantar mesej Assert, yang termasuk Jarak Pentadbiran dan metrik laluan yang mana sumber multicast dicapai - 10.1.1.10. Pemenang ditentukan seperti berikut:
- Yang mempunyai AD yang lebih rendah.
- Jika AD adalah sama, maka siapa yang mempunyai metrik yang lebih rendah.
- Jika terdapat kesamaan di sini, maka orang yang mempunyai IP yang lebih tinggi dalam rangkaian yang mereka siarkan multicast ini.
Pemenang undian ini menjadi Penghala yang Ditetapkan. Pim Hello juga digunakan untuk memilih DR. Pada permulaan artikel, mesej Hello PIM telah ditunjukkan, anda boleh melihat medan DR di sana. Orang yang mempunyai alamat IP tertinggi pada pautan ini menang.
Tanda berguna:
Jadual MROUTE.
Selepas melihat awal cara protokol PIM berfungsi, kita perlu memahami cara bekerja dengan jadual penghalaan berbilang hantaran. Jadual mroute menyimpan maklumat tentang aliran mana yang diminta daripada pelanggan dan aliran mana yang mengalir daripada pelayan multicast.
Contohnya, apabila Laporan Keahlian IGMP atau PIM Join diterima pada beberapa antara muka, rekod jenis ( *, G ) ditambahkan pada jadual penghalaan:
Entri ini bermakna permintaan trafik telah diterima dengan alamat 238.38.38.38. Bendera DC bermaksud bahawa multicast akan beroperasi dalam mod Padat dan C bermaksud bahawa penerima disambungkan terus ke penghala, iaitu penghala menerima Laporan Keahlian IGMP dan PIM Join.
Jika terdapat rekod jenis (S,G) ini bermakna kita mempunyai aliran multicast:
Dalam medan S - 192.168.1.11, kami telah mendaftarkan alamat IP sumber multicast, inilah yang akan diperiksa oleh peraturan RPF. Jika terdapat masalah, perkara pertama yang anda perlu lakukan ialah menyemak jadual unicast untuk laluan ke sumber. Dalam medan Antara Muka Masuk, menunjukkan antara muka yang mana multicast diterima. Dalam jadual penghalaan unicast, laluan ke sumber mesti merujuk kepada antara muka yang dinyatakan di sini. Antara Muka Keluar menentukan tempat multicast akan diubah hala. Jika ia kosong, maka penghala tidak menerima sebarang permintaan untuk trafik ini. Maklumat lanjut tentang semua bendera boleh didapati .
Mod jarang PIM.
Strategi Sparse-mode adalah bertentangan dengan Dense-mode. Apabila Sparse-mode menerima trafik multicast, ia hanya akan menghantar trafik melalui antara muka yang terdapat permintaan untuk aliran ini, contohnya mesej Pim Join atau IGMP Report yang meminta trafik ini.
Elemen serupa untuk SM dan DM:
- Hubungan kejiranan dibina dengan cara yang sama seperti dalam PIM DM.
- Peraturan RPF berfungsi.
- Pemilihan DR adalah serupa.
- Mekanisme mesej Prune Overrides dan Assert adalah serupa.
Untuk mengawal siapa, di mana dan jenis trafik multicast yang diperlukan pada rangkaian, pusat maklumat biasa diperlukan. Pusat kami ialah Rendezvous Point (RP). Sesiapa yang mahukan trafik multicast atau seseorang mula menerima trafik multicast daripada sumber, kemudian dia menghantarnya ke RP.
Apabila RP menerima trafik multicast, ia akan menghantarnya kepada penghala yang sebelum ini meminta trafik ini.
Mari kita bayangkan topologi di mana RP ialah R3. Sebaik sahaja R1 menerima trafik daripada S1, ia merangkum paket multicast ini ke dalam mesej Daftar PIM unicast dan menghantarnya ke RP. Bagaimana dia tahu siapa RP itu? Dalam kes ini, ia dikonfigurasikan secara statik, dan kita akan bercakap tentang konfigurasi RP dinamik kemudian.
ip pim rp-alamat 3.3.3.3
RP akan melihat - adakah terdapat maklumat daripada seseorang yang ingin menerima trafik ini? Mari kita anggap ia tidak. Kemudian RP akan menghantar R1 mesej PIM Register-Stop, yang bermaksud bahawa tiada siapa yang memerlukan multicast ini, pendaftaran ditolak. R1 tidak akan menghantar multicast. Tetapi hos sumber multicast akan menghantarnya, supaya R1, selepas menerima Register-Stop, akan memulakan pemasa Penindasan Daftar bersamaan dengan 60 saat. 5 saat sebelum pemasa ini tamat tempoh, R1 akan menghantar mesej Daftar kosong dengan bit Null-Register (iaitu, tanpa paket multicast berkapsul) ke arah RP. RP pula akan bertindak seperti ini:
- Jika tiada penerima, maka ia akan membalas dengan mesej Daftar-Berhenti.
- Jika penerima muncul, dia tidak akan membalasnya dalam apa cara sekalipun. R1, setelah tidak menerima penolakan untuk mendaftar dalam masa 5 saat, akan gembira dan menghantar mesej Daftar dengan multicast terkapsul ke RP.
Kami nampaknya telah mengetahui cara multicast mencapai RP, sekarang mari cuba menjawab persoalan bagaimana RP menyampaikan trafik kepada penerima. Di sini adalah perlu untuk memperkenalkan konsep baru - pokok laluan akar (RPT). RPT ialah pokok yang berakar umbi dalam RP, berkembang ke arah penerima, bercabang pada setiap penghala PIM-SM. RP menciptanya dengan menerima mesej PIM Join dan menambah cawangan baharu pada pokok. Oleh itu, setiap penghala hiliran melakukannya. Peraturan umum kelihatan seperti ini:
- Apabila penghala PIM-SM menerima mesej PIM Join pada mana-mana antara muka selain antara muka di belakang yang RP disembunyikan, ia menambah cawangan baharu pada pokok.
- Cawangan juga ditambah apabila penghala PIM-SM menerima Laporan Keahlian IGMP daripada hos yang disambungkan secara langsung.
Mari kita bayangkan bahawa kita mempunyai klien multicast pada penghala R5 untuk kumpulan 228.8.8.8. Sebaik sahaja R5 menerima Laporan Keahlian IGMP daripada hos, R5 menghantar PIM Join ke arah RP, dan dengan sendirinya menambah antara muka pada pokok yang melihat hos. Seterusnya, R4 menerima PIM Join daripada R5, menambah antara muka Gi0/1 pada pokok dan menghantar PIM Join ke arah RP. Akhirnya, RP ( R3 ) menerima PIM Join dan menambah Gi0/0 pada pokok. Oleh itu, penerima multicast didaftarkan. Kami sedang membina pokok dengan akar R3-Gi0/0 β R4-Gi0/1 β R5-Gi0/0.
Selepas ini, PIM Join akan dihantar ke R1 dan R1 akan mula menghantar trafik multicast. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa jika hos meminta trafik sebelum siaran berbilang siaran bermula, maka RP tidak akan menghantar PIM Join dan tidak akan menghantar apa-apa ke R1 sama sekali.
Jika tiba-tiba semasa multicast sedang dihantar, hos berhenti mahu menerimanya, sebaik sahaja RP menerima PIM Prune pada antara muka Gi0/0, ia akan segera menghantar PIM Register-Stop terus ke R1, dan kemudian PIM Prune mesej melalui antara muka Gi0/1. PIM Register-stop dihantar melalui unicast ke alamat dari mana Daftar PIM datang.
Seperti yang kami katakan sebelum ini, sebaik sahaja penghala menghantar PIM Join ke yang lain, contohnya R5 ke R4, maka rekod ditambahkan ke R4:
Dan pemasa dimulakan bahawa R5 mesti sentiasa menetapkan semula pemasa ini PIM Sertai mesej sentiasa, jika tidak R4 akan dikecualikan daripada senarai keluar. R5 akan menghantar setiap 60 mesej Sertai PIM.
Pertukaran Pokok Laluan Terpendek.
Kami akan menambah antara muka antara R1 dan R5 dan melihat bagaimana trafik mengalir dengan topologi ini.
Mari kita anggap bahawa trafik telah dihantar dan diterima mengikut skema lama R1-R2-R3-R4-R5, dan di sini kami menyambung dan mengkonfigurasi antara muka antara R1 dan R5.
Pertama sekali, kita perlu membina semula jadual penghalaan unicast pada R5 dan kini rangkaian 192.168.1.0/24 dicapai melalui antara muka R5 Gi0/2. Kini R5, menerima multicast pada antara muka Gi0/1, memahami bahawa peraturan RPF tidak berpuas hati dan adalah lebih logik untuk menerima multicast pada Gi0/2. Ia harus memutuskan sambungan daripada RPT dan membina pokok yang lebih pendek dipanggil Pokok Laluan Terpendek (SPT). Untuk melakukan ini, dia menghantar PIM Join ke R0 melalui Gi2/1 dan R1 mula menghantar multicast juga melalui Gi0/2. Kini R5 perlu berhenti melanggan RPT supaya tidak menerima dua salinan. Untuk melakukan ini, dia menghantar mesej Prune yang menunjukkan alamat IP sumber dan memasukkan bit khas - RPT-bit. Ini bermakna anda tidak perlu menghantar saya lalu lintas, saya mempunyai pokok yang lebih baik di sini. RP juga menghantar mesej PIM Prune ke R1, tetapi tidak menghantar mesej Register-Stop. Ciri lain: R5 kini akan terus menghantar PIM Prune ke RP, kerana R1 terus menghantar Daftar PIM ke RP setiap minit. Sehingga tidak ada orang baru yang mahukan trafik ini, RP akan menolaknya. R5 memberitahu RP bahawa ia terus menerima siaran berbilang melalui SPT.
Carian RP dinamik.
Auto-RP.
Teknologi ini adalah proprietari daripada Cisco dan tidak begitu popular, tetapi masih hidup. Operasi Auto-RP terdiri daripada dua peringkat utama:
1) RP menghantar mesej RP-Announce ke alamat terpelihara - 224.0.1.39, mengisytiharkan dirinya RP sama ada untuk semua orang atau untuk kumpulan tertentu. Mesej ini dihantar setiap minit.
2) Ejen pemetaan RP diperlukan, yang akan menghantar mesej RP-Discovery yang menunjukkan kumpulan mana RP harus didengari. Daripada mesej ini penghala PIM biasa akan menentukan RP untuk diri mereka sendiri. Ejen Pemetaan boleh sama ada penghala RP itu sendiri atau penghala PIM yang berasingan. RP-Discovery dihantar ke alamat 224.0.1.40 dengan pemasa satu minit.
Mari kita lihat prosesnya dengan lebih terperinci:
Mari konfigurasikan R3 sebagai RP:
ip pim send-rp-announce loopback 0 skop 10
R2 sebagai agen pemetaan:
ip pim hantar-rp-penemuan gelung balik 0 skop 10
Dan pada semua yang lain kami akan mengharapkan RP melalui Auto-RP:
ip pim autorp pendengar
Sebaik sahaja kami mengkonfigurasi R3, ia akan mula menghantar RP-Announce:
Dan R2, selepas menyediakan ejen pemetaan, akan mula menunggu mesej RP-Announce. Hanya apabila ia menemui sekurang-kurangnya satu RP, ia akan mula menghantar RP-Discovery:
Dengan cara ini, sebaik sahaja penghala biasa (Pendengar PIM RP) menerima mesej ini, mereka akan tahu di mana hendak mencari RP.
Salah satu masalah utama dengan Auto-RP ialah untuk menerima mesej RP-Announce dan RP-Discovery, anda perlu menghantar PIM Join ke alamat 224.0.1.39-40, dan untuk menghantar, anda perlu tahu di mana RP terletak. Masalah ayam dan telur klasik. Untuk menyelesaikan masalah ini, PIM Sparse-Dense-Mode telah dicipta. Jika penghala tidak mengetahui RP, maka ia beroperasi dalam mod Padat; jika ia, maka dalam mod Jarang. Apabila mod jarang PIM dan perintah pendengar ip pim autorp dikonfigurasikan pada antara muka penghala biasa, penghala akan beroperasi dalam mod Padat hanya untuk multicasting terus daripada protokol Auto-RP (224.0.1.39-40).
Penghala BootStrap (BSR).
Fungsi ini berfungsi serupa dengan Auto-RP. Setiap RP menghantar mesej kepada ejen pemetaan, yang mengumpul maklumat pemetaan dan kemudian memberitahu semua penghala lain. Mari kita terangkan prosesnya serupa dengan Auto-RP:
1) Sebaik sahaja kami mengkonfigurasi R3 sebagai calon untuk menjadi RP, dengan arahan:
ip pim rp-calon gelung balik 0
Kemudian R3 tidak akan melakukan apa-apa; untuk mula menghantar mesej khas, dia perlu mencari ejen pemetaan terlebih dahulu. Oleh itu, kita beralih ke langkah kedua.
2) Konfigurasikan R2 sebagai ejen pemetaan:
ip pim bsr-calon gelung balik 0
R2 mula menghantar mesej PIM Bootstrap, di mana ia menunjukkan dirinya sebagai ejen pemetaan:
Mesej ini dihantar ke alamat 224.0.013, yang juga digunakan oleh protokol PIM untuk mesejnya yang lain. Ia menghantar mereka ke semua arah dan oleh itu tiada masalah ayam dan telur seperti yang terdapat dalam Auto-RP.
3) Sebaik sahaja RP menerima mesej daripada penghala BSR, ia akan segera menghantar mesej unicast ke alamat penghala BSR:
Selepas itu, BSR, setelah menerima maklumat tentang RP, akan menghantarnya melalui multicast ke alamat 224.0.0.13, yang didengari oleh semua penghala PIM. Oleh itu, analog arahan ip pim autorp pendengar untuk penghala biasa bukan dalam BSR.
Anycast RP dengan Multicast Source Discovery Protocol (MSDP).
Auto-RP dan BSR membolehkan kami mengagihkan beban pada RP seperti berikut: Setiap kumpulan multicast hanya mempunyai satu RP aktif. Ia tidak mungkin untuk mengagihkan beban untuk satu kumpulan multicast ke atas beberapa RP. MSDP melakukan ini dengan mengeluarkan penghala RP alamat IP yang sama dengan topeng 255.255.255.255. MSDP mempelajari maklumat menggunakan salah satu kaedah: statik, Auto-RP atau BSR.
Dalam gambar kami mempunyai konfigurasi Auto-RP dengan MSDP. Kedua-dua RP dikonfigurasikan dengan alamat IP 172.16.1.1/32 pada antara muka Loopback 1 dan digunakan untuk semua kumpulan. Dengan RP-Announce, kedua-dua penghala mengumumkan diri mereka dengan merujuk kepada alamat ini. Ejen pemetaan Auto-RP, setelah menerima maklumat, menghantar RP-Discovery tentang RP dengan alamat 172.16.1.1/32. Kami memberitahu penghala tentang rangkaian 172.16.1.1/32 menggunakan IGP dan, dengan itu. Oleh itu, penghala PIM meminta atau mendaftar aliran daripada RP yang ditentukan sebagai lompatan seterusnya pada laluan ke rangkaian 172.16.1.1/32. Protokol MSDP itu sendiri direka untuk RP sendiri untuk bertukar-tukar mesej tentang maklumat multicast.
Pertimbangkan topologi ini:
Switch6 menyiarkan trafik ke alamat 238.38.38.38 dan setakat ini hanya RP-R1 yang mengetahuinya. Switch7 dan Switch8 meminta kumpulan ini. Penghala R5 dan R4 akan menghantar PIM Join ke R1 dan R3, masing-masing. kenapa? Laluan ke 13.13.13.13 untuk R5 akan merujuk kepada R1 menggunakan metrik IGP, sama seperti untuk R4.
RP-R1 tahu tentang strim dan akan mula menyiarkannya ke arah R5, tetapi R4 tidak tahu apa-apa mengenainya, kerana R1 tidak akan menghantarnya begitu sahaja. Oleh itu MSDP adalah perlu. Kami mengkonfigurasinya pada R1 dan R5:
ip msdp peer 3.3.3.3 sumber sambungan Loopback1 pada R1
ip msdp peer 1.1.1.1 sumber sambungan Loopback3 pada R3
Mereka akan membangkitkan sesi antara satu sama lain dan apabila menerima sebarang aliran mereka akan melaporkannya kepada jiran RP mereka.
Sebaik sahaja RP-R1 menerima aliran daripada Switch6, ia akan menghantar mesej Unicast Sumber-Aktif MSDP, yang akan mengandungi maklumat seperti (S, G) - maklumat tentang sumber dan destinasi multicast. Sekarang RP-R3 mengetahui bahawa sumber seperti Switch6, apabila menerima permintaan daripada R4 untuk aliran ini, ia akan menghantar PIM Join ke arah Switch6, berpandukan jadual penghalaan. Akibatnya, R1 setelah menerima PIM Join sedemikian akan mula menghantar trafik ke RP-R3.
MSDP berjalan melalui TCP, RP menghantar satu sama lain mesej keepalive untuk menyemak keaktifan. Pemasa ialah 60 saat.
Fungsi membahagikan rakan MSDP ke dalam domain yang berbeza masih tidak jelas, kerana mesej Keepalive dan SA tidak menunjukkan keahlian dalam mana-mana domain. Selain itu, dalam topologi ini, kami menguji konfigurasi yang menunjukkan domain berbeza - tiada perbezaan dalam prestasi.
Jika ada yang boleh menjelaskan, saya dengan senang hati membacanya di dalam komen.
Sumber: www.habr.com