学习笔记——路由——IP组播-PIM(协议无关组播)-概述/PIM模式

八、PIM(协议无关组播)

1、前言

在单播中，是一对一的模型，路由器将IP数据包发往目标地址，因此，单播路由器不用关心发送数据包得源地址。而组播数据流量由组播产生，发向一组接收者，那们组播路由器如何这道组播数据该发向哪里？在哪转发？如何寻找路径？如何放环等，这就需要组播路由协议了。

在组播中，接收者可能存在于全网中的任意位置，所以如果静态配置组播路由的话，存在时差性差、灵活性差以及工作量大容易出错的问题。为了正确高效的转发组播数据报文，路由器之间则需要运行组播路由器协议。

如果像单播路由一样通过多种路由算法动态生成组播路由，会带来不同路由协议间互相引入时操作繁琐的问题。

PIM(协议无关组播)不依赖于某一特定单播路由协议，可利用各种单播路由协议,建立的单播路由表,完成RPF(逆向路径转发)检查功能，而不是维护一个分离的组播路由表,实现组播转发。

由于PIM无需收发组播路由更新，所以与其它组播协议相比，PIM开销降低了许多。PIM的设计出发点是在Internet范围内同时支持SPT和RPT，并使两者之间灵活转换，因而集中了它们的优点提高了组播效率。

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，并正确，高效地转发组播数据包。

PIM独立于单播路由，但他的工作依赖于单播路由选择协议的信息(单播路由表)，尽管我们倾向于称PIM为组播路由协议，事实上是使用现存的单播路由表去实现RPF检验功能，也就是PIM通过单播路由表来做RPF检查(收到的数据包入接口和到源单播路由的出接口是否一致)，从而形成组播分发树，并且产生组播路由表项，从而指导组播流量转发。

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检查，检查通过后创建组播路由表项，从而转发组播报文。

PIM与之前组播路由协议的区别

PIM协议之前，使用的组播路由协议是DVMRP(距离矢量组播路由协议)，MOSPF(组播OSPF协议)等，它们的特点都是需要依赖单播路由协议来进行工作，维护大量的拓扑数据库。

PIM称为协议无关组播路由协议(与单播协议无关的组播路由协议)，不维护组播拓扑数据库，不能够自己直接画出组播拓扑。因此PIM通过利用单播路由表的路由信息进行组播报文RPF检查，创建组播路由表项，转发组播报文。目前流行PIMv2。

2、PIM(协议无关组播)概述

PIM(Protocol Independent Multicast, 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。目前使用最广泛的域内组播路由协议。直接利用单播路由表的路由信息，使用RPF(Reverse Path Forwarding，逆向路径转发)机制检测环路，创建路由表项，从而进行组播报文转发。

PIM协议的本质是：三层协议，处于IP协议的上层，通过原始socket和IP通信。目前PIM有两个版本，PIMv1几乎已经不用了，常用版本是PIMv2。PIM报文直接封装在IP报文中，协议号：103，组播地址：224.0.0.13。

PIM协议包括：PIM-DM(PIM-Dense Mode)、PIM-SM(PIM-Sparse Mode)。

PIMv2依赖设备的单播路由表，之所以叫“协议无关”，是因为PIMv2并不关注设备运行的是哪些单播路由协议，OSPF、ISIS、RIP、BGP甚至静态路由都能为PIM提供服务。

PIM的作用

用于组播路由器与组播路由器之间构建组播路由表协议无关组播。与网络层运行哪一种单播路由协议无关，但是网络层必须要运行一种单播路由协议，用于组播数据转发时进行RPF检查。

PIM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。主要作用：构建组播分发树。

4、PIM模式

PIM(Protocol Independent Multicast，协议无关组播)是典型的域内组播路由协议，主要有两种模式：

(1) PIM-DM密集模式(PIM-Dense Dense-Mode, DM)

DVMRP:距离矢量组播路由协议

MOSPF:组播开放式最短链路优先

PIM-DM: 密集模式PIM

(2) PIM-SM稀疏模式(PIM-Sparse Sparse-Mode, SM)

PIM-SM模式根据组播服务模型又可分为：

PIM-SM(ASM)：为任意源组播建立组播分发树。

PIM-SM(SSM)：为制定预案组播建立组播分发树。

(3) PIM-DM与PIM-SM使用场景

PIM-DM模式：主要用在组成员较少且相对密集的组播网络中，该模式建立组播分发树的基本思路是"扩散-剪枝"，即将组播流量全网扩散，然后剪枝没有组成员的路径，最后形成组播分发树。

PIM-SM模式：主要用在组成员较多且相对稀疏的组播网络中，该模式建立组播分发树的基本思路是先搜集组成员信息，然后再形成组播分发树。

使用PIM-SM模式不需要全网泛洪组播，对现网的影响较小，因此现网多使用PIM-SM模式。

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