PIM-DM路由协议

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PIM路由协议基础：

PIM-DM的工作机制：

  • 邻居发现：

    • pim路由器会像目的地址为224.0.0.13发送hello来建立邻居关系，TTL值为1

    • ==目的地址224.0.0.13标识区域内的所有pim路由器，为什么采用组播地址，因为不一定是只跟一台路由器建立邻居关系==

    • pim邻居建立过程中，会通过hello报文协商option参数，pim协议支持各种选项参数。

      | 选项id | 选项内容 | 选项作用 |
      | :—-: | :—————: | :———————————————-: |
      | 1 | hello hold time | 邻居关系的维持时间，默认为3.5倍的hello时间，105s |
      | 2 | Lan prune delay | 发送prune的最大延时时间，默认为0.5s |
      | | override-interval | 发送否决剪枝jion报文的时间间隔，默认为2.5s |
      | 19 | DR priority | DR优先级，先比较优先级再比较接口ip地址，都比大 |
      | | generation ID | 跟踪邻居路由器的变化 |

    • ==hello报文每30s发送一次，死亡时间是hello时间的3.5倍、105s==

  • 扩散：

    • 路由器收到组播报文，先进行RPF检查，然后向所有的pim邻居和IGMP接受者进行复制转发。
    • 接受到组播报文的pim路由器会在本地创建相应的S G表项。
    • 当扩散到叶子路由器，叶子路由器会判断是否有组播接受者，有的话，会创建相应的sg表项，没有的话，则向上游进行剪枝

  • 剪枝：

    • 在SG表项中，当下游接口列表为空，并有扩散的组播数据时，那么就会像上游的pim邻居组播发送剪枝报文（prune），目的地址为224.0.0.13，让他不要再发送组播报文过来，
    • pim邻居收到报文后，会将下游端口删除，并启动剪枝计时器（210s），那么自己的下游接口又为空，那么就又会向上游邻居发送剪枝报文，
    • join/prune报文中，P置位为1是剪枝报文，J置位为1是加入报文。

  • 剪枝延缓计时器：

    • 当收到下游发送的剪枝报文后，会根据邻居数量是否大于1来进行相应的处理，
    • 只有一个邻居，收到剪枝报文后，立即将该接口变为剪枝状态
    • 有多个邻居，收到剪枝报文后，会启动一个剪枝延时计时器==（3s=0.5+2.5）==，在这个时间内从其中一个邻居收到了一个join报文（2.5s），就会启动剪枝否决机制。
    • 在下游接口有直连接受者，就不管了pim邻居的数量。
    • ==pim prune的最大传输时间为0.5。==
    • ==join报文发送的默认时间间隔为2.5s。==

  • 嫁接：

    • 当有一条新的主机想加入某个组播组，那么就会像上游的pim邻居单播发送graft嫁接报文，
    • 发送graft报文，并启动嫁接定时器（3s），要求上游路由器主动将被剪除的接口添加到下游接口列表中，并向其转发组播数据
    • 收到graft报文后，会回复一个graft ack报文来做确认，没收到就每3s重传一次。

  • 状态刷新：

    • 离组播源最近的第一条路由器会以每60s周期性发送刷新报文，并进行全网扩散。

    • 可以用来刷新剪枝计时器，刷新报文置位为1时进行刷新，每三次报文置位为1，每180s刷新一次。

  • 断言：

    • 当从其下游接口发送一份组播数据，又从其下游接口收到该数据时，启动断言机制：
    • 刚开始设备都认为自己的winner，并发送assert报文，里面携带了到达组播源的协议优先级和开销，通过对比来选出winner，先比较协议优先级，比小优先，相等就比开销，越小越优。再次相等就比较数据的源地址和自己接口的ip地址，比大优先，
    • ==优胜者为winner，失败者为loser，winner之能有一个，loser可以有多个。==
    • 成为loser的设备后，会自动剪除自己的下游接口，当下游接口列表为空时，发起剪枝，winner也会收到这个剪枝报文，同时开启断言计时器180s。在超时之前，接口一直处于剪枝状态。

    • ==winner会周期性的向下游接口发送状态刷新报文，用来给loser刷新断言计时器。==

    • winner从下游接口收到剪枝报文，启动剪枝延时计时器，等待join报文的到来。否决剪枝行为。

    • 关于断言场景下网络拓扑变化时，组播路径的切换：

      • winner的上游接口中断：会从下游接口发送最差的assert报文来通知其他的loser。
      • 最差的assert报文：协议优先级无限大，开销无限大。
      • winner的下游接口中断：此时无法从下游接口发送assert cancel报文，那么loser路由器只有等待与winner邻居失效后（默认105s），才会知道winner挂掉。

PIM DM 报文：

报文类型 类型ID 报文作用
hello 0 发现，协商参数。维护邻居关系
jion/prune 3 加入/剪枝，J置位为1，表明为jion报文，p置位为1，表明为prune报文
assert 5 断言
graft 6 剪枝
graft ack 7 剪枝确认
state-refresh 9 状态刷新