华为组播理论知识详解(七)
首页 > HuaWei > 组播配置   作者:浙江思唯网络  2016年3月24日 12:28 星期四  字号:   评论:0 条
时间:2016-3-24 12:28   评论:0 条 

       四、PIM-SM(SSM模型)

SSM模型是借助PIM-SM的部分技术和IGMPv3/MLDv2来实现的,无需维护RP、无需构建RPT、无需注册组播源,可以直接在源与组成员之间建立SPT

SSM的特点是网络用户能够预先知道组播源的具体位置。因此用户在加入组播组时,可以明确指定从哪些源接收信息。组成员端DR了解到用户主机的需求后,直接向源端DR发送Join报文。Join报文逐跳向上传输,在源与组成员之间建立SPT

SSM模型中,PIM-SM的关键机制包括邻居发现、DR竞选、构建SPT

PIM-SMSSM模型)邻居发现

邻居发现机制与PIM-DM中的相同。

 

2PIM-SMSSM模型)DR竞选

DR竞选机制与PIM-SMASM模型)中的相同。

 

3PIM-SMSSM模型)SPT构建 

SPT构建示意图.png

                                  图SPT构建示意图 

如上图1所示,SPT的建立过程如下:

1RouterDRouterE借助IGMPv3/MLDv2协议了解到用户主机有到相同组播组不同组播源的组播需要,逐跳向源方向发送Join报文。

2PIM路由器通过Join报文分别创建(S1G)、(S2G)表项,从而分别建立了源S1到组成员HostA、源S2到组成员HostBSPT

3SPT建立后,源端就会将组播报文沿着SPT分发给组成员。

 

4SSMASM模型比较

SSM模型与ASM模型之间的最大差异就是是否指定了组播源,具体的区别如下表1

PIM实现方式比较

协议

名称

模型分类

适用场景

工作机制

PIM-DM

Protocol Independent Multicast-Dense Mode 协议无关组播密集模式

ASM模型

适合规模较小、组播组成员相对比较密集的局域网。

通过周期性扩散-剪枝维护一棵连接组播源和组成员的单向无环SPT

PIM-SM

Protocol Independent Multicast-Sparse Mode 协议无关组播稀疏模式

ASM模型

适合网络中的组成员相对比较稀疏,分布广泛的大型网络。

采用接收者主动加入的方式建立组播分发树,需要维护RP、构建RPT、注册组播源。

SSM模型

适合网络中的用户预先知道组播源的位置,直接向指定的组播源请求组播数据的场景。

直接在组播源与组成员之间建立SPT,无需维护RP、构建RPT、注册组播源。

 

 

五、PIM BFD

为了减小设备故障对业务的影响,提高网络的可靠性,网络设备需要快速检测到与相邻设备间的通信故障,以便及时采取措施,保证业务继续进行。

BFDBidirectional Forwarding Detection,双向转发检测)检测机制可提供毫秒级的快速检测,并采用单一机制对所有类型的介质、协议层进行检测,实现全网统一的检测机制。

其检测原理是在两个系统间建立BFD会话,并沿它们之间的路径周期性发送BFD检测报文,如果一方在检测周期内没有收到BFD检测报文,则认为该路径发生了故障。

在组播的应用中,如果共享网段上的当前DRAssert winner发生故障,其他PIM邻居会等到邻居关系超时或Assert timer超时才触发新一轮的DR竞选或Assert竞选过程,导致组播数据传输中断,中断的时间将不小于邻居关系的超时时间或Assert timer超时时间,通常是秒级。

PIM BFD能够在毫秒级内检测共享网段内的链路状态,快速响应PIM邻居故障。

如果配置了PIM BFD功能的接口在检测周期内没有收到当前DRAssert winner发送的BFD检测报文,则认为当前DRAssert winner发生故障,BFD快速把会话状态通告给RM,再由RM通告给PIMPIM模块触发新一轮的DR竞选或Assert竞选过程,而不是等到邻居关系超时或Assert timer超时,从而缩小组播数据传输的中断时间,提高组播数据传输的可靠性。

PIM-SM网络支持PIM BFD功能。

PIM BFD原理图 .png

                                       PIM BFD原理图 

如上图1所示,在与用户主机相连的共享网段上,RouterB的下游接口Interface1RouterC的下游接口Interface2之间建立PIM BFD会话,通过在链路两端发送BFD检测报文检测链路状态。

RouterB作为当前DR,下游接口Interface1负责接收端组播数据的转发。若接口Interface1发生故障,BFD快速把会话状态通告给RM,再由RM通告给PIM

PIM模块触发新一轮的DR竞选,RouterC作为新当选的DR,下游接口Interface2在短时间内向接收端转发组播数据,从而缩小组播数据传输的中断时间。



       六、PIM GR

平滑重启GRGraceful Restart)属于高可靠性HAHigh Availability)技术的一种,实现协议重启时业务的不间断转发(Multicast Non-Stop Forwarding)能力。

PIM GR是一种组播协议GR。在具有双主控板的设备上,PIM GR可以在设备进行主备倒换时实现用户组播流量的正常转发。

目前,仅PIM-SMASM模型)与PIM-SMSSM模型)支持PIM GRPIM-DM不支持PIM GR

PIM GR依赖于单播GR

设备进行主备倒换期间,新主控板的PIM协议需要从下游邻居重新学习PIM加入状态,同时还需要从IGMP成员主机学习加入的组成员。

新主控板的PIM协议通过以上过程完成如下动作:

1、重新计算PIM组播路由表项。

2、维持下游邻居的加入状态。

3、更新转发平面的组播路由表项。

通过PIM GR,设备可以达到主备倒换后快速恢复新的主用主控板的PIM路由表项及刷新接口板组播转发表项的目的,从而最大限度地减少主备倒换对用户组播流量转发的影响。

PIM GR还可用于ISSU(In Service Software Upgrade)软件升级场景,在主控板及接口板升级过程中,保证组播流量的正常转发。

PIM GR示意图.png

1 PIM GR示意图

如上图1所示,介绍RouterA进行PIM GR的过程。

PIM GR建立在单播GR的基础上,整个PIM GR的过程分为三个阶段:开始阶段(GR_START)、同步阶段(GR_SYNC)和完成阶段(GR_END)。

1GR_START(开始阶段):

1.1RouterA发生主备倒换,PIM协议启动GR定时器,PIM GR进入开始阶段,同时单播开始进行GR

1.2PIM协议向所有使能PIM-SM的接口发送携带新的Generation IDHello报文。

1.3RouterA的下游邻居RouterBRouterD发现RPF邻居的Generation ID改变,向RouterA重新发送Join/Prune报文。

1.4、若网络中使用动态RP,当网络中的邻居收到Generation ID改变的Hello报文后,向RouterA单播发送BSR报文,恢复RouterABSRRP信息。

1.55RouterA通过接收下游RouterBRouterD发送的Join/Prune报文,在空的入接口表中创建PIM路由表项,记录下游的加入信息。

在此期间,转发模块转发表项保持不变,维持组播业务数据的转发。

 

2GR_SYNC(同步阶段)

单播GR结束,PIM GR进入同步阶段,根据单播路由信息建立组播分发树,恢复PIM路由表项的入接口,更新到源或到RP的加入队列,并通知组播转发模块更新转发表。

 

3GR_END(完成阶段)

GR定时器超时,PIM协议完成GR,并通知组播转发模块。组播转发模块老化GR期间未更新的转发表项。

 

 
       七、PIM(IPv4)应用场景举例

1、单自治域PIM-DM应用举例

单自治域PIM-DM应用组网图.png

1 单自治域PIM-DM应用组网图

在如上图1所示的小型网络中部署组播业务。该网络中已经部署了完备的IGP,且任意网段路由可达。网络中的组成员分布相对比较密集,要求网络中的用户主机能够按需接收视频点播信息,并在一定程度上节约网络的带宽。

实现方案:

如上图1所示,HostAHostBHostC为网络中的信息接收者,通过组播方式接收视频点播信息,整个PIM域采用PIM-DM方式。

RouterA与组播源Source相连;RouterB连接HostARouterDRouterF连接HostBHostC

网络部署如下:

1、在所有路由器接口上启用PIM-DM协议。

2RouterBHostA之间,RouterDRouterFHostBHostC之间均运行IGMP协议。

为路由器接口配置IGMP协议时,请确保接口参数配置的一致性,即遵循如下原则:

连接在同一网段的所有路由器必须运行相同的IGMP版本(推荐使用IGMPv2),且各接口参数(如查询定时器、组成员关系保持时间等)必须相同。

如果IGMP版本或各参数不相同,会导致不同路由器上IGMP组成员关系不一致。

部署完上述网络后,HostAHostBHostC能够接收到组播源的数据,正常收看视频点播信息。

建议在网络边缘配置接口静态加入用户所请求的组播组,可以提高用户收看频道的稳定性。

 

2、单自治域PIM-SM应用举例

单自治域PIM-SM应用组网图.png

1 单自治域PIM-SM应用组网图

在如上图1所示的大型网络中部署组播业务。该网络中已经部署了完备的IGP,且任意网段路由可达。网络中的组成员分布相对比较稀疏,要求网络中的用户主机能够按需接收视频点播信息,并在一定程度上节约网络的带宽。

实现方案:

如上图1所示,HostAHostBHostC为网络中的信息接收者,通过组播方式接收视频点播信息,整个PIM域采用PIM-SM方式。

RouterA与组播源S1相连,RouterC与组播源S2相连;RouterB连接HostARouterERouterG连接HostBHostC

网络部署如下:

1、在所有路由器接口上启用PIM-SM协议。

2、如上图1所示,网络中的组播源分布比较密集,则可以选择与组播源比较近的核心设备作为C-RP。将RouterCRouterD的接口配置为C-BSRC-RP,动态竞选出为PIM-SM网络服务的BSRRP

RP部署方式的选择:

1、中小型网络:

建议选择静态RP方式,对设备要求低,也比较稳定。

如果网络中只有一个组播源,建议选择直连组播源的设备作为静态RP,这样可以省略源端DRRP注册的过程。采用静态RP方式要确保域内所有路由器(包括RP本身)的RP信息以及服务的组播组范围全网一致。

2、大型网络:

可以采用动态RP方式,可靠性高,可维护性强。

如果网络中存在多个组播源,且分布密集,建议选择与组播源比较近的核心设备作为C-RP;如果网络中存在多个用户,且分布密集,建议选择与用户比较近的核心设备作为C-RP

要注意避免在一个PIM域中不同路由器上分别使用静态RP和动态RP,以防止RP信息不一致。

RouterBHostA之间,RouterERouterGHostBHostC之间均运行IGMP协议。

为路由器接口配置IGMP协议时,请确保接口参数配置的一致性,即遵循如下原则:

连接在同一网段的所有路由器必须运行相同的IGMP版本(推荐使用IGMPv2),且各接口参数(如查询定时器、组成员关系保持时间等)必须相同。

如果IGMP版本或各参数不相同,会导致不同路由器上IGMP组成员关系不一致。

部署完上述网络后,HostAHostBHostC根据需要向RP发送Join消息,组播源的信息能够到达接收者。

建议在网络边缘配置接口静态加入用户所请求的组播组,可以提高用户收看频道的稳定性。

 


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