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知识点

是一种用于组播的路由协议，属于多播（Multicast）路由协议的一种。它是PIM协议的一个模式，旨在通过提供高效的多播数据转发来支持基于组播的通信。PIM-SM 适用于具有稀疏组播源和接收者分布的网络环境，特别适合规模较大的多播应用，如视频广播、实时数据流等

1.基本概念

• PIM (Protocol Independent Multicast)：PIM 是一种独立于任何具体的路由协议的多播路由协议。这意味着它可以与各种单播路由协议（如 OSPF、BGP、RIP）协作，不依赖于特定的路由协议来传播多播信息。

• Sparse Mode (稀疏模式)：PIM-SM 适用于稀疏组播的场景，即组播源和接收者在网络中分布不均，远离组播源的接收者需要通过一种集中的方法来获取数据。PIM-SM 通过 Rendezvous Point (RP) 来集中组播流量。

• Rendezvous Point (RP)：RP 是组播源和接收者之间的一个中介节点。在 PIM-SM 中，RP 用于接收组播源的初始数据流，并将其转发到接收者。接收者通过与 RP 建立的树（称为 RPT，即 Rendezvous Point Tree）来接收数据流。

2.工作原理

• 组播流量的初始化：当组播源开始发送数据包时，PIM-SM 的接收者首先通过 RP 来加入组播组。接收者通过发送 PIM Join 请求来表明它们希望加入某个组播组，并通过 RP 来接收数据。

• RPT（Rendezvous Point Tree）：接收者初始通过 RP 构建 RPT，该树通过 RP 将组播流量传递给接收者。这种方式适用于源与接收者远离的场景。

• 切换到 SPT（Shortest Path Tree）：一旦接收者开始接收到组播流量，它们会自动切换到 SPT。SPT 是从源到接收者的最短路径树，相比 RPT 提供更低的延迟和更高效的转发。切换到 SPT 是通过源的组播数据包触发的，通常是流量大于一定阈值时。

3.工作过程

• 源启动：当组播源开始发送数据时，数据包会首先到达 RP。
• 接收者请求加入组播：接收者通过发送 PIM Join 消息请求加入特定的组播组，并指向 RP。接收者的路由器将这些请求转发给上游的路由器。
• RPT 组播树的建立：RP 会维护一个组播组的树，源的组播数据包通过 RP 被转发到接收者。此时的转发路径是基于 RPT。
• SPT 切换：当接收者接收到源的组播流量时，它们会发送 PIM Join 请求，直接向源建立 SPT。如果接收者的组播流量超过某个阈值，PIM-SM 会触发切换到 SPT，建立直接从源到接收者的最短路径树。

4.SPT切换特性

当接收者通过 RP 接收到组播流量后，它们会通过 PIM Join 请求向源发送请求，建立从源到接收者的最短路径树。这样，组播流量将直接通过源到达接收者，减少了通过 RP 中转的延迟和带宽消耗。

SPT 切换通常在以下情况下触发：

• 初次收到源的组播数据包后。
• 接收者的组播流量大于一定的阈值（例如：1000000 bps），则会切换到 SPT。

一旦 SPT 建立，数据会直接从源到接收者转发，不再通过 RP。

5.RP选举

• 静态配置：网络管理员可以在所有路由器上手动配置 RP 地址。
• BSR（Bootstrap Router）协议：在更复杂的环境中，RP 的选择可以通过 BSR 协议动态决定。BSR 会定期广播 RP 信息，帮助路由器选择 RP。

6.优势

• 适用于稀疏组播环境：PIM-SM 适合那些组播源和接收者分布较为稀疏的网络，能有效减少不必要的数据转发。
• 无组播路由表：PIM-SM 是独立于任何特定的单播路由协议工作的，因此可以与 OSPF、RIP 等单播协议协作。
• 流量优化：通过 RPT 切换到 SPT，PIM-SM 提供了更高效的流量转发路径，减少了延迟和带宽消耗。

7.PIM-SM和PIM-DM

• PIM-SM 适用于稀疏组播的场景，在该模式下，只有实际需要接收数据的接收者才会加入到组播树中。
• PIM-DM 则适用于密集组播的场景，所有路由器默认都接收组播流量，除非接收者明确退出。PIM-DM 更适合组播源和接收者都在同一局域网或区域内的情况。

实验教程

1.拓扑图

2.实验需求

接收者通过组播方式接收视频点播信息，整个 PIM 网络采用SM 单 BSR 管理域方式。在缺省情况下，RP 和接收者侧 DR 在收到第一个组播数据包后立即进行SPT 切换，寻找最佳路径接收组播源的组播信息。如果接收者希望流量达到阈值以后再进行 SPT 切换，就需要进行 SPT切换的配置。
要求通过在路由器进行适当配置，实现网络中的 PC1 从 RP(AR1 的GE0/0/1)上接收组播数据，当组播数据报文速率达到 1024kbit/s 以后再进行 SPT 切换(SPT切换后 HostA 的接收路径是 MCS1-AR2-AR3–PC1)。

3.实验思路

1. 配置各路由器接口 IP 地址和单播路由协议。
2. 使能组播功能，在各接口上使能 PIM-SM 功能，主机侧接口上使能 IGMP 功能。
3. 在各路由器上配置相同的静态 RP。
4. 在 AR3 上进行SPT 切换相关配置。

4.实验步骤

1. 配置各路由器接口 IP 地址和单播路由协议。
   AR1

[AR1]int g0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.2.1 24
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[AR1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.1.1 24
[AR1-GigabitEthernet0/0/1]q
[AR1]

AR2

[AR2]int g0/0/0	
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.110.3.1 24
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.2.2 24
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[AR2-GigabitEthernet0/0/2]ip address 192.168.3.2 24
[AR2-GigabitEthernet0/0/2]q
[AR2]

AR3

[AR3]int g0/0/0	
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.1.3 24
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[AR3-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.3.3 24
[AR3-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[AR3-GigabitEthernet0/0/2]ip address 10.110.2.1 24
[AR3-GigabitEthernet0/0/2]q
[AR3]

2. 配置IGP-OSPF
   AR1

[AR1]ospf 1
[AR1-ospf-1]a 0
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.1 0.0.0.0
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.1 0.0.0.0
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[AR1-ospf-1]

AR2

[AR2]ospf 1
[AR2-ospf-1]a 0	
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.2 0.0.0.0	
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.3.2 0.0.0.0	
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.110.3.1 0.0.0.0
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[AR2-ospf-1]

AR3

[AR3]ospf 1
[AR3-ospf-1]a 0	
[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.3.3 0.0.0.0	
[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.3 0.0.0.0
[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.110.2.1 0.0.0.0
[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[AR3-ospf-1]

3. 使能组播
   AR1

[AR1]multicast routing-enable 
[AR1]int g0/0/1
[AR1-GigabitEthernet0/0/1]pim sm 
[AR1]int g0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]pim sm 
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR1]

AR2

[AR2]multicast routing-enable 
[AR2]int g0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]pim sm
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR2]int g0/0/1
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]pim sm
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]q
[AR2]int g0/0/2
[AR2-GigabitEthernet0/0/2]pim sm
[AR2-GigabitEthernet0/0/2]q
[AR2]

AR3

[AR3]multicast routing-enable 
[AR3]int g0/0/0
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]pim sm
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR3]int g0/0/1
[AR3-GigabitEthernet0/0/1]pim sm
[AR3-GigabitEthernet0/0/1]q
[AR3]int g0/0/2
[AR3-GigabitEthernet0/0/2]pim sm
[AR3-GigabitEthernet0/0/2]q
[AR3]

查看使能PIM协议接口

dis pim neighbor

4. 配置静态RP
   AR1

[AR1]pim 
[AR1-pim]static-rp 192.168.1.1
[AR1-pim]q
[AR1]

AR2

[AR2]pim
[AR2-pim]static-rp 192.168.1.1
[AR2-pim]q
[AR2]

AR3

[AR3]pim 
[AR3-pim]static-rp 192.168.1.1
[AR3-pim]q
[AR3]

5. 配置SPT切换阈值
   AR3

[AR3]pim 
[AR3-pim]spt-switch-threshold 1024
[AR3-pim]q
[AR3]

5.实验验证

MCS1配置

PC1配置

在MCS1中的组播源中选择一个视频文件，点击运行

如果报错，没有可用的播放源，可以下载VLC media player

6.挖坑

部分人应该有排错的能力，我在上面挖了一个坑，从上面的配置来看，我们能正常ping通

但是我们使用PC1来启动VLC的时候并没有成功

很明显也是找不到路由

看各位能否成功找到并实现获取VLC

7.排错

这个其实很简单，我们要在AR3的G0/0/2接口上开启IGMP即可
AR3

[AR3]int g0/0/2
[AR3-GigabitEthernet0/0/2]igmp enable 

这个时候我们再次启动VLC

我们再次查看路由信息

当速率大于 1024kbit/s 以后，在 AR3 上使用display pim routing-table 命令可以查看PIM 协议组播路由表，看到上游邻居变成了 AR2，SPT 切换成功。显示信息如下：