PIM sparse mode

PIM spase mode
在spase mode中存在shared tree（RP tree）和source tree（SPT）
在spase mode中，在没有组播流量传递时，依然会形成shared tree

Spase mode工作过程

首先所有运行组播协议的路由器都得知道RP点是谁在哪，与dense mode不同的是，在没有组播源发送组播流量时候，依旧可以形成组播路由条目。
组播接收者给最后一跳路由器发送IGMP的成员报告报文，那么最后一跳路由器就知道谁想加组，并且加入那个组。接着它会向RP点发送（，G）校验消息，是PIM的校验消息。会把加入组写成主机想加入的那个组播组地址，然后组播源就会写成RP地址，依靠单播路由表传递到RP点所在的路由器，收到这种信息，RP点所在的路由器会立即生成组播路由条目。最后一跳路由器也会有组播路由条目。
在dense mode中最后一跳路由器也会产生组播路由条目，只是路由条目并不能转发数据，因为没有进向接口，全是出向接口，而在spase mode中，它的进向接口地址为最后一跳路由器到RP点的RPF地址，是可以转发数据的。接着倒数第二跳路由器收到这种信息也产生组播路由条目，继续向RP点发送，进向接口地址依旧是单播路由中到达RP点的最优的地址，也就是RPF地址。RP点收到后，出向地址为收到（，G）的接口地址，但是没有入向地址，并不知道组播源是谁。也就是说RP到达最后一跳路由器之间的组播路由条目可以转发数据，但是RP的组播路由条目不能转发数据。
当组播源发送组播流量，流量到达第一跳路由器，不会像dense mode那样直接把组播流推下去，这个时候单播向RP发送PIM 注册消息，只是这个消息封装是双层的。
IP+PIM+IP+data，后面的IP字段就是组播源地址向主机加入的组播组地址发送，PIM字段写的就是PIM的注册消息，前面的IP是源IP是第一跳路由器到达RP的出接口，目标地址是RP地址。到达RP点后，会解封装前面的IP字段，露出PIM字段，在注册信息中会详细说明组播源向那个组播组发送组播流量。
当RP点发现没有主机想加入组播组的话，会单播发送注册停止报文，如果发现有组播接收者，RP路由器就会将注册报文撕掉，露出里面的IP字段与data字段。这个时候报文就可以依照之前的组播路由条目（*，G）转发了。

至此，组播源到达RP之间的注册报文是用单播传输的，而RP到达最后一跳路由器用的是共享树进行转发。当RP收到了注册报文后，就知道了组播源是谁，就会向组播源发送一个（S,G）的校验消息，沿途路由器就会产生（S,G）的组播路由条目，最终传递到第一跳路由器，这样第一跳路由器与RP之间就有了（S,G）的组播路由条目。
组播源这个时候继续发送组播流量，这个时候就选择组播路由条目和注册报文一起进行转发，因为还没有收到注册停止报文。这样的话，RP就会收到两个信息，现在针对注册报文就会单播回复注册停止报文，丢弃注册报文，防止转发重复流量。
这样RP到组播源之间就是最短树，到达组播接收者就是共享树。
还存在一个问题，从组播源到达组播接收者这条路很明显是不优的，默认对于最后一跳路由器来说，当它知道组播源在哪里时，就会选择最优的路径发送（S,G）的校验消息，最终到达第一跳路由器。那么对于第一跳路由器来说，就会有两个出向接口地址，那么组播流量到达第一跳路由器后，该怎么转发？是同时转的，那么对于倒数第二跳路由器就会收到两份组播流量，那么只会判断真正的组播源发送过来的流量，也就是选择了源树，不选择共享树，这个时候倒数第二跳路由器就会给RP发送带有RP位的修剪报文。到达RP后，RP也会向组播源发送正常的（S,G）修剪报文，到达组播源后，那么上面的（S,G）组播路由条目就会被清楚，之前RP位的修剪也会清楚组播路由条目。修建完成后，组播源到达组播接收者就选择了源树，这个过程也叫做共享树向源树的切换。

Q：我们最后发现组播源到组播接收者还是选择使用了源树，那么spase mode设置RP，又设置共享树是为了什么？
A：其实通过这个过程可以把组播源与组播接收者接起来，dense mode中是不知道组播接收者在哪的。RP的设置就是为了连接两者。

Q：RP怎么产生？如果挂了，备份怎么做？
A：手工指定RP，是没办法做备份的
Auto-RP cisco私有，多做几个RP，比较选举
BSR：bootstrap RP，与cisco原理一致，只是它是单播，cisco为组播

Q：存在多个最后一跳路由器，那个转发数据？或者说那个发送（*，G）和（S，G）校验消息？
A：只有DR才可以发送。同理多个第一跳路由器的话，也是DR发送注册报文

拓扑图：
R1模拟组播服务器，R5模拟主机，R3作为RP

R2 R3 R4 R6运行IBGP

R2 R3 R4 R6开启组播路由功能

让R5加组

目前R4的组播路由条目不是正常的（*，G），原因是没有配置RP点
R2 R3 R4 R6上手工指定RP

继续在R4上查看组播路由条目

在R3上查看组播路由条目，发现incoming interface一样是null，这是因为没有组播源发送流量

R1发送组播流量

此时R3不仅产生（*，G），还产生（S，G）路由条目

而达到的效果应该是R1 R2 R3是源树，R3 R4为共享树
但是当R4也就是最后一跳路由器收到组播流量，会向上发送（S，G）的校验消息，开始共享树向源树的切换。

在R2上查看

至此，这就是一个稳定的spase mode。

R6上查看是没有组播路由信息的，因为没有加组，创建一个环回，让它加组

那么如何让共享树不向最短树切换呢？
首先清空所有路由表项
Clear ip mroute *
达到目的，R1 R2 R3 R6为最终切换的最短树，R1 R2 R3 R4 R5为最短树与共享树的结合。
在最后一跳路由器上配置，若是存在多个，就在DR上做，

这个时候还没有组播流量的发送，查看

发送组播流量后，R6上查看，存在（S，G），说明切换了最短树

而在R4上并不存在（S，G）组播路由条目，说明还是选择了共享树

Hello报文，周期间隔为30S，超时时间105S

（*，G）join消息

RP可达性消息

注册报文

RP向组播源发送（S，G）join请求

注册停止报文

最后一跳路由器发送（S，G）join报文，也就是切换树给组播源发送

RP的产生方式：1.手工RP 2.auto-rp 3.BSR
Auto-RP：cisco私有
候选RP：备份RP（最大接口地址）
Mapping agent ：映射代理，可以用来选举出真正的RP，也可以配置多个映射代理
224.0.1.40—所有支持组播cisco路由器都会加入该组播组，由映射代理发送
224.0.1.39—只有映射代理才会加入该组播组，所有候选RP发送

先删除手工指定的RP

要做auto-RP，auto-rp信息是使用组播方式，接口模式不能为sparse mode，没有RP的sparse的组播是运行不起来的，一般使用sparse-dense mode模式
有RP用sparse mode。没有RP用dense mode，也可这样理解，dense mode为sparse mode的备份，所以一开始是没有RP的，默认执行dense mode修改接口的模式，当然为了避免麻烦，也可以只是针对224.0.1.40和224.0.1.39使用dense
Mode，这样节省配置信息

或者就所有接口修改接口模式

选择接口为候选RP

选择接口为映射代理

查看

当auto RP与手工RP同时部署时，auto RP生效，可以使手工RP生效

PIM 中DR的作用：
1.在Dense-Mode中无作用
2.在Sparse-Mode，第一跳路由器上DR用于发送注册报文；在最后一跳路由器上用于转发组播流量

无论是dense mode和sparse mode，在没有组播流量时候是没有组播路由条目的，即便是sparse也只是有一点共享树，那么为何在到达RP之间的路由器上运行sparse mode，或者dense mode。为何不直接开启组播路由功能就行了？
一个路由器的接口只有运行了PIM的dense mode 或者sparse mode才可以转发路由条目，而只是开启组播路由功能，那么接收的所有组播流量是丢弃的。

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