什么是PIM技术?PIM-DM和PIM-SM两种模式工作原理记不住?看这里

PIM（Protocol Independent Multicast）称为协议无关组播。这里的协议无关指的是与单播路由协议无关，即PIM不需要维护专门的单播路由信息。作为组播路由解决方案，它直接利用单播路由表的路由信息，对组播报文执行RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路径转发）检查，检查通过后创建组播路由表项，从而转发组播报文。

PIM（协议无关组播）表示它不依赖于某种具体的IP路由选择协议。它仅仅是利用单播路由表来实现RPF校验功能。因此，它能工作在任何可以产生单播路由表的IP路由协议上，包括静态路由。值得强调的是：协议无关并不是指不需要单播路由协议；相反，组播协议必须有单播路由协议的支撑，因为它无单播路由功能。PIM协议报文基于UDP协议，其端口号是103。PIM还有专门的组播地址224.0.0.13，表示所有的PIM路由器。

目前设备实际支持的PIM协议包括：PIM-DM（PIM-Dense Mode，协议无关组播—密集模式）、PIM-SM（PIM-Sparse Mode，协议无关组播—稀疏模式）。

PIM-DM基本工作原理：

PIM-DM使用“推（Push）模式”转发组播报文，一般应用于组播组成员规模相对较小、相对密集的网络。PIM-DM的关键工作机制包括邻居发现、扩散、剪枝、嫁接、断言。

1、邻居发现：路由器通过周期性地的向所有PIM路由器（224.0.0.13）以组播方式发送PIM Hello报文（以下简称Hello报文），以发现PIM邻居，维护各路由器之间的PIM邻居关系，从而构建和维护SPT。

2、扩散：当PIM-DM网络中出现活跃的组播源之后，组播源发送的组播报文将在全网内扩散。当PIM路由器接收到组播报文，根据单播路由表进行RPF检查通过后，就会在该路由器上创建（S，G）表项，并将该报文向网络中的所有下游节点转发。经过扩散，PIM-DM域内的每个路由器上都会创建（S，G）表项。

3、剪枝：当PIM路由器接收到组播报文后，RPF检查通过，但是下游网段没有组播报文需求。此时PIM路由器会向上游发送剪枝报文，通知上游路由器禁止相应下游接口的转发，将其从（S，G）表项的下游接口列表中删除。剪枝操作由叶子路由器发起，逐跳向上，最终组播转发路径上只存在与组成员相连的分支。

4、嫁接：PIM-DM通过嫁接机制，使有新组成员加入的网段快速得到组播报文。叶子路由器通过IGMP了解到与其相连的用户网段上，组播组G有新的组成员加入。随后叶子路由器会向上游发送Graft报文，请求上游路由器恢复相应出接口转发，将其添加在（S，G）表项下游接口列表中。嫁接过程从叶子路由器开始，到有组播报文到达的路由器结束。

5、断言：在一个网段内如果存在多台组播路由器，则相同的组播报文可能会被重复发送到该网段。为了避免出现这种情况，就需要通过断言（Assert）机制来选定唯一的组播数据转发者。

PIM-SM基本工作原理：

PIM-DM使用以“扩散—剪枝”方式构建的SPT来传送组播数据。尽管SPT的路径最短，但是其建立的过程效率较低，并不适合大中型网络。PIM-SM使用“拉（Pull）模式”转发组播报文，一般应用于组播组成员规模相对较大、相对稀疏的网络。

PIM-SM的关键机制包括邻居发现、DR选举、RP发现、RPT构建、组播源注册、SPT切换、断言；同时也可通过配置BSR（Bootstrap Router）管理域来实现单个PIM-SM域的精细化管理。

1、邻居发现：和PIM-DM机制类似；

2、DR选举：借助Hello报文还可以为共享网络（如Ethernet）选举DR，DR将作为该共享网络中组播数据的唯一转发者。无论是与组播源相连的网络，还是与接收者相连的网络，都需要选举DR。接收者侧的DR负责向RP发送加入报文；组播源侧的DR负责向RP发送注册报文。

3、RP发现：汇聚点RP为网络中一台重要的PIM路由器，用于处理源端DR注册信息及组成员加入请求，网络中的所有PIM路由器都必须知道RP的地址，类似于一个供求信息的汇聚中心。一个RP可以同时为多个组播组服务，但一个组播组只能对应一个RP。

4、RPT构建：RPT是一棵以RP为根，以存在组成员关系的PIM路由器为叶子的组播分发树。

5、组播源注册：在PIM-SM网络中，任何一个新出现的组播源都必须首先在RP处“注册”，继而才能将组播报文传输到组成员。

6、SPT切换：当接收者侧的DR发现从RP发往组播组G的组播数据速率超过了一定的阈值时，将由其发起从RPT向SPT的切换。

7、断言：同样和PIM-DM类似。

√坚持每天技术打卡 √学网络，就在IE-LAB √国内高端网络工程师培养基地