PIM-DM协议原理
1、前言
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，建立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，并正确、高校地转发组播数据包。
PIM（Protocol Independent Multicast）是典型的域内组播路由协议，分为DM（Dense Mode）和SM（Sparse Mode）两种模型
一、PIM-DM概述与配置
1、组播路由协议概述
和单播路由一样，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、PIM-SM、PIM-SSM、CBT
域间组播路由协议
需要一种机制能发现其他组播域内的组播源：MDSP、PIM-SSM
用于RPF检测的路由信息如何在自治系统间传递：M-BGP、BGP
2、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）
密集模式协议用Push方式，Push原理假设网络里的每个子网至少有一个组播信息的接收点，因此，信息扩散到网络中的所有点；然后再利用扩散、剪枝和嫁接来维护组播分发树。
稀疏模式协议（PIM-SM）、CBT
稀疏模式协议用Pull而不是Push的方式，即组播信息被拉入网络中的接收站点。这种方式假定组播数据不被需要，除非有加入申请，否则组播信息不会被传送到接收站点。
链路状态协议（MOSPF）--使用密集模式
3、PIM概述
PIM（Protocol Independent Multicast）称为协议无关组播，表示组播依靠的单播路由可以由静态、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等提供，组播路由和单播路由协议无关，只要单播路由协议产生所需路由表项能够完成RPF检查即可。
协议号：103
PIM路由器组播地址为：224.0.0.13
PIM协议分为：
PIM-DM（协议无关组播-密集模式）
PIM-SM（协议无关组播-稀疏模式）
协议假设：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，因此组播数据包被扩散到网络中的所有网段。（Push模式）
PIM-DM对没有组播数据转发的分支进行Prune剪枝操作，只保留包含接收者的分支
为了使减掉的有组播数据转发需求的分支能够重新接收组播数据流，减掉的分支周期性地回复称转发状态。（泛洪修剪时间周期是3分钟）
为了减少等待被剪掉的分支恢复成转发状态的延迟时间，PIM-DM使用Graft嫁接机制主动恢复组播报文的转发。
4、PIM-DM中数据包的转发
PIM-DM域中数据包的转发路径是“有源树”
以“组播源”为根、组播组成员为枝叶的一棵树
由于有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不依赖于特定的单播路由协议，而是使用现存的单播路由进行RPF检查
路由器收到组播数据的接口称为上游接口，转发组播数据的接口称为下游接口
5、PIMv2报文头格式
版本
版本字段标识版本信息，当前为2
类型
0：hello
3：加入/剪枝
5：assert
6：嫁接
7嫁接回应
9：状态刷新
6、PIM-DM基本配置
Pim // 全局开启PIM
Multicast routing-enable // 在路由器全局开机组播路由功能
Interface Ethernet 0/0/0 // 进入接口模式
Pim dm // 设置接口为PIM的DM模式
二、PIM-DM协议机制
1、邻居发现hello报文
Hello报文的目的地址是224.0.0.13
2、hello报文
Hello（默认30秒）报文类型（Option Type）=1
Holdtime（默认为105）定时器，这个定时器只是接收方何时终止与发送方的邻接关系
组播路由器需要使用hello消息来发现邻居，并维护邻居关系
通过比较hello消息上携带的优先级（越高越好）和IP地址（越大越好），各路由器为多路由器网段选举指定路由器DR
3、构建STP树—扩散
当某组播源S开始向组播组G发送数据时，路由器接收到组播报文后，首先根据单播路由进行RPF检查如果检查通过则创建一个（S,G）表项，然后数据向网络上所有下游PIM-DM节点转发，这个过程称为扩散（Flooding）
4、构建SPT树—剪枝
如果下游节点没有组播成员，则向上游节点发Prune剪枝消息（224.0.0.13），通知上游节点不用再转发数据到该分支。上游节点接收到Prune剪枝消息后，就将相应的接口从某组播转发表项（S,G）对应的输出接口列表中至于Prune状态（列表中删除），剪枝过程继续指导PIM-DM中仅剩下了必要的分支，这就建立了一个组播源S为根的SPT
6、SPT树的形成
网路中的每个路由器仍然会保留（S,G）表项
注意：扩散—剪枝周期性进行！每3分钟重复一次！
7、剪枝的触发条件
流量达到非RPF点对点接口
没有直连接收者的叶节点路由器
位于点到点链路上的非叶节点路由器从其邻居收到剪枝信息
LAN网段上的非叶路由器从其邻居接收到剪枝信息，而且LAN网段上的其他邻居没有剪枝信息的否决（oevrride）
8、多路访问网段的修剪延迟
B是叶节点路由器并且没有接收者，发送修剪信息
A收到修剪信息后要等待3S才能继续向上修剪
C收到了B的修剪信息，立马发送否决信息
A接收到join信息后放弃向上修剪。（Prune override）
9、嫁接机制
由谁触发的：接收者（发送了一个IGMP的report报文）
由谁发送的：最后一跳路由器（发送group信息：PIM信息）
10、RPF检查
利用单播路由表（默认），可以是任何方式生成的路由表项；如果组播包到达接口是单播路由只是的通往组播源S的接口，就认为这个组播包是从正确路径来的。
11、RPF细则
RPF检查也可以使用其他信息源来选择RPF接口，有MBGP（多播BGP），静态多播路由表等。当路由是从多个路由源学到时，组播RPF将使用路由协议优先级来进行计算。如果有多条路由匹配并且管理距离相同，那么最长匹配原则。
步骤一：依据上述规则找到RPF接口（或者说找到RPF的邻居）
步骤二、当多播数据包从接口收到后进行RPF检查
Display multicast rpf-info 10.1.123.100（组播源IP） // 查看关于组播源的RPF信息
IP rpf-route-static 1.1.1.1 24 2.2.2.2 // 指定组播的单播路由，1.1.1.1：源IP 2.2.2.2：下一跳
12、Assert机制
触发规则：一台路由器的OIL列表接口收到一份多播信息，会触发发送PIM assert信息
网络中的各路由器通过发送Assert报文选出一条最优的路径，获胜路由器称为该（S,G）项的上游邻居，由它负责该（S,G）组播报文的转发，而其他落选路由器则剪掉对应的接口以禁止转发信息。
13、PIM-DM协议机制概括
邻居发现、扩散、剪枝、嫁接、Assert机制（只有收到多分相同的报文都会选举Assert）
三、PIM-DM配置验证
Display pim routing-table // 查看PIM-DM组播路由表
Display pim neighbor // 查看PIM邻居
Display pim interface verbose // 查看PIM接口配置