PIM關(guān)鍵技術(shù)介紹

PIM技術(shù)簡介目錄1PIM簡介 21.1PIM-DM簡介 21.2PIM-DM工作機(jī)制 21.2.1鄰居發(fā)現(xiàn) 21.2.2構(gòu)建SPT 31.2.3嫁接 31.2.4斷言 41.3PIM-SM簡介 41.4PIM-SM工作機(jī)制 51.4.1鄰居發(fā)現(xiàn) 51.4.2DR選舉 51.4.3RP發(fā)現(xiàn) 61.4.4構(gòu)建RPT 81.4.5組播源注冊 81.4.6RPT向SPT切換 91.4.7斷言 91.5SSM模型在PIM中實(shí)現(xiàn) 101.5.1鄰鄰居發(fā)現(xiàn) 101.5.2DR選舉 101.5.3構(gòu)建SPT 102PIM合同報(bào)文格式 122.1PIM報(bào)文通用格式 122.2PIMHello消息格式 132.3PIMRegister消息格式 152.4PIMRegister-Stop消息格式 172.5PIMJoin/Prune消息格式 182.6PIMGraft/Graft-Ack消息格式 212.7PIMBootstrap消息格式 232.8PIMAssert消息格式 262.9PIMC-RPAdvertisement消息格式 273組播有關(guān)概念 303.1IP組播三種傳遞方式 303.2IP組播技術(shù)體系構(gòu)造 301PIM簡介PIM是ProtocolIndependentMulticast（合同無關(guān)組播）簡稱，表達(dá)可以運(yùn)用靜態(tài)路由或者任意單播路由合同（涉及RIP、OSPF、IS-IS、BGP等）所生成單播路由表為IP組播提供路由。組播路由與所采用單播路由合同無關(guān)，只要可以通過單播路由合同產(chǎn)生相應(yīng)組播路由表項(xiàng)即可。PIM借助RPF（ReversePathForwarding，逆向途徑轉(zhuǎn)發(fā)）機(jī)制實(shí)現(xiàn)對組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)組播報(bào)文到達(dá)本地設(shè)備時(shí)，一方面對其進(jìn)行RPF檢查：若RPF檢查通過，則創(chuàng)立相應(yīng)組播路由表項(xiàng)，從而進(jìn)行組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)；若RPF檢查失敗，則丟棄該報(bào)文。依照實(shí)現(xiàn)機(jī)制不同，PIM分為如下兩種模式：PIM-DM（ProtocolIndependentMulticast-DenseMode，合同無關(guān)組播—密集模式）PIM-SM（ProtocolIndependentMulticast-SparseMode，合同無關(guān)組播—稀疏模式）闡明：為了描述以便，本文中把由支持PIM合同組播路由器所構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)簡稱為“PIM域”。1.1PIM-DM簡介PIM-DM屬于密集模式組播路由合同，使用“推（Push）模式”傳送組播數(shù)據(jù)，普通合用于組播構(gòu)成員相對比較密集小型網(wǎng)絡(luò)。PIM-DM基本原理如下：PIM-DM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)子網(wǎng)都存在至少一種組播構(gòu)成員，因而組播數(shù)據(jù)將被擴(kuò)散（Flooding）到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。然后，PIM-DM對沒有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分支進(jìn)行剪枝（Prune），只保存包括接受者分支。這種“擴(kuò)散—剪枝”現(xiàn)象周期性地發(fā)生，被剪枝分支也可以周期性地恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。當(dāng)被剪枝分支節(jié)點(diǎn)上浮現(xiàn)了組播構(gòu)成員時(shí)，為了減少該節(jié)點(diǎn)恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)所需時(shí)間，PIM-DM使用嫁接（Graft）機(jī)制積極恢復(fù)其對組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。普通說來，密集模式下數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)途徑是有源樹（SourceTree，即以組播源為“根”、組播構(gòu)成員為“枝葉”一棵轉(zhuǎn)發(fā)樹）。由于有源樹使用是從組播源到接受者最短途徑，因而也稱為最短途徑樹（ShortestPathTree，SPT）。1.2PIM-DM工作機(jī)制1.2.1鄰居發(fā)現(xiàn)在PIM域中，路由器通過周期性地向所有PIM路由器（224.0.0.13）以組播方式發(fā)送PIMHello報(bào)文（如下簡稱Hello報(bào)文），以發(fā)現(xiàn)PIM鄰居，維護(hù)各路由器之間PIM鄰居關(guān)系，從而構(gòu)建和維護(hù)SPT。闡明：路由器每個(gè)運(yùn)營了PIM合同接口都會周期性地發(fā)送Hello報(bào)文，從而理解與該接口有關(guān)PIM鄰居信息。1.2.2構(gòu)建SPT構(gòu)建SPT過程也就是“擴(kuò)散—剪枝”過程：(1)在PIM-DM域中，組播源S向組播組G發(fā)送組播報(bào)文時(shí)，一方面對組播報(bào)文進(jìn)行擴(kuò)散：路由器對該報(bào)文RPF檢查通過后，便創(chuàng)立一種（S，G）表項(xiàng)，并將該報(bào)文向網(wǎng)絡(luò)中所有下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。通過擴(kuò)散，PIM-DM域內(nèi)每個(gè)路由器上都會創(chuàng)立（S，G）表項(xiàng)。(2)然后對那些下游沒有接受者節(jié)點(diǎn)進(jìn)行剪枝：由沒有接受者下游節(jié)點(diǎn)向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)剪枝報(bào)文（PruneMessage），以告知上游節(jié)點(diǎn)將相應(yīng)接口從其組播轉(zhuǎn)刊登項(xiàng)（S，G）所相應(yīng)出接口列表中刪除，并不再轉(zhuǎn)發(fā)該組播組報(bào)文至該節(jié)點(diǎn)。闡明：1)（S，G）表項(xiàng)涉及組播源地址S、組播組地址G、出接口列表和入接口等。2)路由器上收到組播數(shù)據(jù)接口稱為“上游”，轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)接口稱為“下游”。剪枝過程最先由葉子路由器發(fā)起，如圖1所示，沒有接受者（Receiver）路由器（如與HostA直連路由器）積極發(fā)起剪枝，并始終持續(xù)到PIM-DM域中只剩余必要分支，這些分支共同構(gòu)成了SPT?！皵U(kuò)散—剪枝”過程是周期性發(fā)生。各個(gè)被剪枝節(jié)點(diǎn)提供超時(shí)機(jī)制，當(dāng)剪枝超時(shí)后便重新開始這一過程。闡明：剪枝在PIM-SM中有著相似應(yīng)用。1.2.3嫁接當(dāng)被剪枝節(jié)點(diǎn)上浮現(xiàn)了組播構(gòu)成員時(shí)，為了減少該節(jié)點(diǎn)恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)所需時(shí)間，PIM-DM使用嫁接機(jī)制積極恢復(fù)其對組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，過程如下：(1)需要恢復(fù)接受組播數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)向其上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送嫁接報(bào)文（GraftMessage）以申請重新加入到SPT中；(2)當(dāng)上游節(jié)點(diǎn)收到該報(bào)文后恢復(fù)該下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，并向其回應(yīng)一種嫁接應(yīng)答報(bào)文（Graft-AckMessage）以進(jìn)行確認(rèn)；(3)如果發(fā)送嫁接報(bào)文下游節(jié)點(diǎn)沒有收到來自其上游節(jié)點(diǎn)嫁接應(yīng)答報(bào)文，將重新發(fā)送嫁接報(bào)文直到被確以為止。1.2.4斷言在一種網(wǎng)段內(nèi)如果存在多臺組播路由器，則相似組播報(bào)文也許會被重復(fù)發(fā)送到該網(wǎng)段。為了避免浮現(xiàn)這種狀況，就需要通過斷言（Assert）機(jī)制來選定唯一組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)者。如圖2所示，當(dāng)RouterA和RouterB從上游節(jié)點(diǎn)收到（S，G）組播報(bào)文后，都會向本地網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文，于是處在下游節(jié)點(diǎn)RouterC就會收到兩份相似組播報(bào)文，RouterA和outerB也會從各自本地接口收到對方轉(zhuǎn)發(fā)來該組播報(bào)文。此時(shí)，RouterA和RouterB會通過本地接口向所有PIM路由器（224.0.0.13）以組播方式發(fā)送斷言報(bào)文（AssertMessage），該報(bào)文中攜帶有如下信息：組播源地址S、組播組地址G、到組播源單播路由優(yōu)先級和度量值。通過一定規(guī)則對這些參數(shù)進(jìn)行比較后，RouterA和RouterB中獲勝者將成為（S，G）組播報(bào)文在本網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)者，比較規(guī)則如下：(1)到組播源單播路由優(yōu)先級較高者獲勝；(2)如果到組播源單播路由優(yōu)先級相等，那么到組播源度量值較小者獲勝；(3)如果到組播源度量值也相等，則本地接口IP地址較大者獲勝。1.3PIM-SM簡介PIM-DM使用以“擴(kuò)散—剪枝”方式構(gòu)建SPT來傳送組播數(shù)據(jù)。盡管SPT途徑最短，但是其建立過程效率較低，并不適合大中型網(wǎng)絡(luò)。PIM-SM屬于稀疏模式組播路由合同，使用“拉（Pull）模式”傳送組播數(shù)據(jù)，普通合用于組播構(gòu)成員分布相對分散、范疇較廣大中型網(wǎng)絡(luò)。PIM-SM基本原理如下：PIM-SM假設(shè)所有主機(jī)都不需要接受組播數(shù)據(jù)，只向明確提出需要組播數(shù)據(jù)主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。PIM-SM實(shí)現(xiàn)組播轉(zhuǎn)發(fā)核心任務(wù)就是構(gòu)造并維護(hù)RPT（RendezvousPointTree，共享樹或匯集樹），RPT選取PIM域中某臺路由器作為公用根節(jié)點(diǎn)RP（RendezvousPoint，匯集點(diǎn)），組播數(shù)據(jù)通過RP沿著RPT轉(zhuǎn)發(fā)給接受者；連接接受者路由器向某組播組相應(yīng)RP發(fā)送加入報(bào)文（JoinMessage），該報(bào)文被逐跳送達(dá)RP，所通過途徑就形成了RPT分支；組播源如果要向某組播組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，一方面由與組播源側(cè)DR（DesignatedRouter，指定路由器）負(fù)責(zé)向RP進(jìn)行注冊，把注冊報(bào)文（RegisterMessage）通過單播方式發(fā)送給RP，該報(bào)文到達(dá)RP后觸發(fā)建立SPT。之后組播源把組播數(shù)據(jù)沿著SPT發(fā)向RP，當(dāng)組播數(shù)據(jù)到達(dá)RP后，被復(fù)制并沿著RPT發(fā)送給接受者。闡明：復(fù)制僅發(fā)生在分發(fā)樹分支處，這個(gè)過程可以自動重復(fù)直到數(shù)據(jù)包最后到達(dá)接受者。1.4PIM-SM工作機(jī)制1.4.1鄰居發(fā)現(xiàn)PIM-SM使用與PIM-DM類似鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制，詳細(xì)請參見“鄰居發(fā)現(xiàn)”一節(jié)。1.4.2DR選舉助Hello報(bào)文還可覺得共享網(wǎng)絡(luò)（如Ethernet）選舉DR，DR將作為該共享網(wǎng)絡(luò)中組播數(shù)據(jù)唯一轉(zhuǎn)發(fā)者。無論是與組播源相連網(wǎng)絡(luò)，還是與接受者相連網(wǎng)絡(luò)，都需要選舉DR。接受者側(cè)DR負(fù)責(zé)向RP發(fā)送加入報(bào)文；組播源側(cè)DR負(fù)責(zé)向RP發(fā)送注冊報(bào)文。闡明：各路由器之間通過比較Hello報(bào)文中所攜帶優(yōu)先級和IP地址，可覺得多路由器網(wǎng)段選舉DR。選舉出DR對于PIM-SM有實(shí)際意義；而對于PIM-DM來說，其自身其實(shí)并不需要DR，但如果PIM-DM域中共享網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)營了IGMPv1，則需要選舉出DR來充當(dāng)共享網(wǎng)絡(luò)上IGMPv1查詢器。在充當(dāng)DR設(shè)備上必要使能IGMP，否則連接在該DR上接受者將不能通過該DR加入組播組。如圖3所示，DR選舉過程如下：(1)共享網(wǎng)絡(luò)上各路由器互相之間發(fā)送Hello報(bào)文（攜帶有競選DR優(yōu)先級參數(shù)），擁有最高優(yōu)先級路由器將成為DR；(2)如果優(yōu)先級相似，或者網(wǎng)絡(luò)中至少有一臺路由器不支持在Hello報(bào)文中攜帶競選DR優(yōu)先級參數(shù)，則依照各路由器IP地址大小來競選DR，IP地址最大路由器將成為DR。當(dāng)DR浮現(xiàn)故障時(shí)，別的路由器在超時(shí)后仍沒有收到來自DRHello報(bào)文，則會觸發(fā)新DR選舉過程。1.4.3RP發(fā)現(xiàn)RP是PIM-SM域中核心設(shè)備。在構(gòu)造簡樸小型網(wǎng)絡(luò)中，組播信息量少，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)僅依托一種RP進(jìn)行組播信息轉(zhuǎn)發(fā)即可，此時(shí)可以在PIM-SM域中各路由器上靜態(tài)指定RP位置；但是在更多狀況下，PIM-SM域規(guī)模都很大，通過RP轉(zhuǎn)發(fā)組播信息量巨大。為了緩和RP承擔(dān)并優(yōu)化RPT拓?fù)錁?gòu)造，可以在PIM-SM域中配備各種C-RP（Candidate-RP，候選RP），通過自舉機(jī)制來動態(tài)選舉RP，使不同RP服務(wù)于不同組播組，此時(shí)需要配備BSR（BootStrapRouter，自舉路由器）。BSR是PIM-SM域管理核心，一種PIM-SM域內(nèi)只能有一種BSR，但可以配備各種C-BSR（Candidate-BSR，候選BSR）。這樣，一旦BSR發(fā)生故障，別的C-BSR可以通過自動選舉產(chǎn)生新BSR，從而保證業(yè)務(wù)免受中斷。闡明：一種RP可以同步服務(wù)于各種組播組，但一種組播組只能唯一相應(yīng)一種RP。一臺設(shè)備可以同步充當(dāng)C-RP和C-BSR。如圖4所示，BSR負(fù)責(zé)收集網(wǎng)絡(luò)中由C-RP發(fā)來宣布報(bào)文（AdvertisementMessage），該報(bào)文中攜帶有C-RP地址和優(yōu)先級以及其服務(wù)組范疇，BSR將這些信息匯總為RP-Set（RP集，即組播組與RP映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫），封裝在自舉報(bào)文（BootstrapMessage）中并發(fā)布到整個(gè)PIM-SM域。網(wǎng)絡(luò)中各路由器將根據(jù)RP-Set提供信息，使用相似規(guī)則從眾多C-RP中為特定組播組選取其相應(yīng)RP，詳細(xì)規(guī)則如下：(1)一方面比較C-RP優(yōu)先級，優(yōu)先級較高者獲勝。(2)若優(yōu)先級相似，則使用哈希（Hash）函數(shù)計(jì)算哈希值，該值較大者獲勝。(3)若優(yōu)先級和哈希值都相似，則C-RP地址較大者獲勝。哈希函數(shù)表達(dá)式為：Value(G，M，Ci)=(*((*(G&M)+12345)XORCi)+12345)mod231，其中各符號含義如表1所示。1.4.4構(gòu)建RPT如圖5所示，RPT構(gòu)建過程如下：(1)當(dāng)接受者加入一種組播組G時(shí)，先通過IGMP報(bào)文告知與其直連DR；(2)DR掌握了組播組G接受者信息后，向該組所相應(yīng)RP方向逐跳發(fā)送加入報(bào)文；(3)從DR到RP所通過路由器就形成了RPT分支，這些路由器都在其轉(zhuǎn)刊登中生成了（*，G）表項(xiàng)，這里“*”表達(dá)來自任意組播源。RPT以RP為根，以DR為葉子。當(dāng)發(fā)往組播組G組播數(shù)據(jù)流經(jīng)RP時(shí)，數(shù)據(jù)就會沿著已建立好RPT到達(dá)DR，進(jìn)而到達(dá)接受者。當(dāng)某接受者對組播組G信息不再感興趣時(shí)，與其直連DR會逆著RPT向該組RP方向逐跳發(fā)送剪枝報(bào)文；上游節(jié)點(diǎn)收到該報(bào)文后在其出接口列表中刪除與下游節(jié)點(diǎn)相連接口，并檢查自己與否擁有該組播組接受者，如果沒有則繼續(xù)向其上游轉(zhuǎn)發(fā)該剪枝報(bào)文。1.4.5組播源注冊組播源注冊目是向RP告知組播源存在。如圖6所示，組播源向RP注冊過程如下：(1)當(dāng)組播源S向組播組G發(fā)送了一種組播報(bào)文時(shí)，與組播源直連DR在收到該報(bào)文后，就將其封裝成注冊報(bào)文，并通過單播方式發(fā)送給相應(yīng)RP；(2)當(dāng)RP收到該報(bào)文后，一方面解封裝注冊報(bào)文并將封裝在其中組播報(bào)文沿著RPT轉(zhuǎn)發(fā)給接受者，另一方面向組播源逐跳發(fā)送（S，G）加入報(bào)文。這樣，從RP到組播源所通過路由器就形成了SPT分支，這些路由器都在其轉(zhuǎn)刊登中生成了（S，G）表項(xiàng)。SPT以組播源為根，以RP為葉子。(3)組播源發(fā)出組播數(shù)據(jù)沿著已建立好SPT到達(dá)RP，然后由RP把組播數(shù)據(jù)沿著RPT向接受者進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)RP收到沿著SPT轉(zhuǎn)發(fā)來組播數(shù)據(jù)后，通過單播方式向與組播源直連DR發(fā)送注冊停止報(bào)文（Register-StopMessage），組播源注冊過程結(jié)束。1.4.6RPT向SPT切換當(dāng)接受者側(cè)DR發(fā)現(xiàn)從RP發(fā)往組播組G組播數(shù)據(jù)速率超過了一定閾值時(shí)，將由其發(fā)起從RPT向SPT切換，過程如下：(1)一方面，接受者側(cè)DR向組播源S逐跳發(fā)送（S，G）加入報(bào)文，并最后送達(dá)組播源側(cè)DR，沿途通過所有路由器在其轉(zhuǎn)刊登中都生成了（S，G）表項(xiàng)，從而建立了SPT分支；(2)隨后，接受者側(cè)DR向RP逐跳發(fā)送包括RP位剪枝報(bào)文，RP收到該報(bào)文后會向組播源方向繼續(xù)發(fā)送剪枝報(bào)文（假設(shè)此時(shí)只有這一種接受者），從而最后實(shí)現(xiàn)從RPT向SPT切換。SPT切換，PIM-SM可以以比PIM-DM更經(jīng)濟(jì)方式建立SPT。1.4.7斷言PIM-SM使用與PIM-DM類似斷言機(jī)制，詳細(xì)請參見“斷言”一節(jié)。1.5SSM模型在PIM中實(shí)現(xiàn)SSM（Source-SpecificMulticast，指定信源組播）模型和ASM（Any-SourceMulticast，任意信源組播）模型是兩個(gè)完全對等模型。當(dāng)前，ASM模型涉及PIM-DM和PIM-SM兩種模式，SSM模型可以借助PIM-SM某些技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。SSM模型為指定源組播提供理解決方案，通過IGMPv3來維護(hù)主機(jī)與路由器之間關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，普通采用PIM-SM模式一某些技術(shù)來實(shí)現(xiàn)SSM模型。由于接受者已經(jīng)通過其他渠道（如廣告征詢等）懂得了組播源詳細(xì)位置，因而在SSM模型中無需RP，無需構(gòu)建RPT，無需組播源注冊過程，也無需通過MSDP（MulticastSourceDiscoveryProtocol，組播源發(fā)現(xiàn)合同）來發(fā)現(xiàn)其他PIM域內(nèi)組播源。與ASM模型相比，SSM模型僅需要IGMPv3和PIM-SM某些子集支持。1.5.1鄰鄰居發(fā)現(xiàn)PIM-SSM使用與PIM-SM完全相似鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制，詳細(xì)請參見“鄰居發(fā)現(xiàn)”一節(jié)。1.5.2DR選舉PIM-SSM使用與PIM-SM完全相似DR選舉機(jī)制，詳細(xì)請參見“DR選舉”一節(jié)。1.5.3構(gòu)建SPT構(gòu)建為PIM-SM服務(wù)RPT，還是構(gòu)建為PIM-SSM服務(wù)SPT，核心在于接受者準(zhǔn)備加入組播組與否屬于SSM組地址范疇（IANA保存SSM組地址范疇為232.0.0.0/8）。圖7PIM-SSM中構(gòu)建SPT示意圖如圖7所示，HostB和HostC為組播信息接受者（Receiver），由其借助IGMPv3報(bào)告報(bào)文向DR報(bào)告自己對來自組播源S、發(fā)往組播組G信息感興趣。收到該報(bào)告報(bào)文DR先判斷該報(bào)文中組地址與否在SSM組地址范疇內(nèi)：如果在SSM組地址范疇內(nèi)，則構(gòu)建PIM-SSM，并向組播源S逐跳發(fā)送通道（Channel）訂閱報(bào)文（SubscribeMessage）。沿途所有路由器上都創(chuàng)立（S，G）表項(xiàng)，從而在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)構(gòu)建了一棵以組播源S為根、以接受者為葉子SPT，該SPT就是PIM-SSM中傳播通道；如果不在SSM組地址范疇內(nèi)，則仍舊按照PIM-SM流程進(jìn)行后續(xù)解決，此時(shí)DR需要向RP發(fā)送（*，G）加入報(bào)文，同步需要進(jìn)行組播源注冊。闡明：在PIM-SSM中，借助“通道”概念表達(dá)組播組，借助“訂閱報(bào)文”概念表達(dá)加入報(bào)文。

2PIM合同報(bào)文格式PIM（ProtocolIndependentMulticast）稱為合同無關(guān)組播，作為一種組播路由解決方案，也可支持IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。PIM通過路由器之間交互PIM控制消息實(shí)現(xiàn)組播路由功能。PIM控制消息使用IP報(bào)文封裝。圖1PIM消息封裝格式IP報(bào)文頭合同類型字段值為103，用來標(biāo)記數(shù)據(jù)某些封裝了PIM消息。IP報(bào)文頭目地址字段用來標(biāo)記該P(yáng)IM消息目接受者?？梢允菃尾サ刂?，也可以是組播地址。PIM-DM合同與PIM-SM合同，支持不同控制消息。2.1PIM報(bào)文通用格式PIM消息通用頭部格式所有PIM控制消息頭部有相似格式，如下圖2：圖2PIM消息頭部格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2。Type4比特消息類型，取值如下：0：Hello（PIM-DM與PIM-SM都合用）1：Register（只合用于PIM-SM）2：Register-Stop（只合用于PIM-SM）3：Join/Prune（PIM-DM與PIM-SM都合用）4：Bootstrap（只合用于PIM-SM）5：Assert（PIM-DM與PIM-SM都合用）6：Graft（只合用于PIM-DM）7：Graft-Ack（只合用于PIM-DM）8：Candidate-RP-Advertisement（只合用于PIM-SM）9：StateRefresh（只合用于PIM-DM）Reserved8比特保存Checksum16比特校驗(yàn)和參照原則原則描述RFC4601ProtocolIndependentMulticast-SparseMode(PIM-SM):ProtocolSpecification(Revised)RFC3973ProtocolIndependentMulticast-SparseMode(PIM-SM):ProtocolSpecification(Revised)RFC4607Source-SpecificMulticastforIP2.2PIMHello消息格式Hello消息PIM路由器之間通過交互Hello消息，發(fā)現(xiàn)PIM鄰居并維護(hù)鄰居關(guān)系。Hello消息同步在PIM-DM與PIM-SM中使用。Hello消息中無法區(qū)別是PIM-DM還是PIM-SM。封裝Hello消息IP報(bào)文源地址為本地接口地址，目地址為224.0.0.13，TTL值為1。使用組播方式發(fā)送。圖1Hello消息格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2。Type4比特消息類型，值為0。Reserved8比特保存字段，發(fā)送時(shí)設(shè)立為0，接受時(shí)忽視此值。Checksum16比特校驗(yàn)和。HelloOption[1]...[N]16比特采用Type-Length-Value（TLV）格式，其中：Type：2字節(jié)，Option參數(shù)類型。Length：Value字段長度，字節(jié)為單位。Value：Option參數(shù)值。Type值相應(yīng)參數(shù)名：1：Holdtime，表達(dá)保持鄰居為可達(dá)狀態(tài)超時(shí)時(shí)間，若超時(shí)仍沒有收到Hello消息則以為鄰居不可達(dá)。2:該字段由三某些構(gòu)成：LANPruneDelay：在共享網(wǎng)段上傳遞Prune消息延遲時(shí)間。OverrideInterval：在共享網(wǎng)段上執(zhí)行剪枝前否決時(shí)間。T：Join消息抑制能力位。19：DRPriority，表達(dá)各路由器接口競選DR優(yōu)先級，優(yōu)先級越高越容易獲勝。20：GenerationID，Hello消息中攜帶隨機(jī)數(shù)，表達(dá)當(dāng)前鄰居狀態(tài)。如果狀態(tài)發(fā)生更新則隨機(jī)數(shù)也會更新。當(dāng)路由器發(fā)現(xiàn)接受到來自上游Hello消息中包括不同GenerationID值，則以為上游鄰居已經(jīng)丟失或上游鄰居狀態(tài)已經(jīng)變化。21：StateRefreshCapable，表達(dá)鄰居狀態(tài)刷新時(shí)間間隔。24：AddressList，PIM接口從地址列表。報(bào)文示例圖2PIMHello消息（IPv4）圖3PIMHello消息（IPv6）參照原則同上2.12.3PIMRegister消息格式Register消息當(dāng)PIM-SM網(wǎng)絡(luò)中浮現(xiàn)活躍組播源時(shí)，源端DR向RP發(fā)送Register消息，進(jìn)行源注冊。Register消息只在PIM-SM中使用。封裝Register消息IP報(bào)文源地址為源端DR，目地址為RP。使用單播方式發(fā)送。圖1Register消息格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2Type4比特消息類型，值為1Reserved8比特保存位。發(fā)送時(shí)此字段被清零，接受時(shí)不解決此字段。Checksum16比特校驗(yàn)和B1比特邊界位N1比特空注冊位Reserved230比特保存位。發(fā)送時(shí)此字段被清零，接受時(shí)不解決此字段。Multicastdatapacket變長組播數(shù)據(jù)報(bào)文。源端DR將接受到組播數(shù)據(jù)報(bào)文封裝在Register消息中發(fā)往RP。RP解封裝后，學(xué)習(xí)到該組播數(shù)據(jù)報(bào)文（S，G）信息。報(bào)文示例圖2PIMRegister消息參照原則同上2.12.4PIMRegister-Stop消息格式Register-Stop消息在PIM-SM網(wǎng)絡(luò)中，在如下三種狀況下，RP將會向組播源端DR發(fā)送Register-Stop消息。接受者不再通過RP接受發(fā)往某組播組數(shù)據(jù)RP不再為某組播組服務(wù)組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)途徑已經(jīng)由RPT切換到SPT組播源端DR收到Register-Stop消息后，停止使用Register注冊消息封裝組播數(shù)據(jù)報(bào)文，并進(jìn)入注冊抑制狀態(tài)。Register-Stop消息只在PIM-SM中使用。封裝Register-Stop消息IP報(bào)文源地址為RP，目地址為源端DR。使用單播方式發(fā)送。圖1Register-Stop消息格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2Type4比特消息類型，值為2Reserved24比特保存位。發(fā)送時(shí)此字段被清零，接受時(shí)不解決此字段。GroupAddress32比特組播組地址GSourceAddress32比特組播源地址S報(bào)文示例圖2PIMRegister-Stop消息參照原則同上2.12.5PIMJoin/Prune消息格式Join/Prune消息一條Join/Prune消息中可以同步包括Join信息和Prune信息。只包括Join信息Join/Prune消息稱為Join消息。只包括Prune信息Join/Prune消息稱為Prune消息。Join/Prune消息同步在PIM-DM和PIM-SM中使用。封裝Join/Prune消息IP報(bào)文源地址為本地接口地址，目地址為224.0.0.13，TTL值為1。使用組播方式發(fā)送。圖1Join/Prune消息格式圖2GroupJ/PRecord字段格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2Type4比特消息類型，值為3UpstreamNeighborAddress32比特上游鄰居地址。也就是收到Join/Prune消息路由器上，進(jìn)行Join或Prune操作下游接口地址。NumberofGroup8比特消息中包括組播組數(shù)目。Holdtime16比特接受Join/Prune消息路由器保持相應(yīng)接口加入/剪枝狀態(tài)時(shí)間。GroupAddress32比特組播組地址NumberofJoinedSources16比特針對該組播組，祈求加入組播源總數(shù)。NumberofPrunedSources16比特針對該組播組，祈求剪枝組播源總數(shù)。JoinedSourceAddress32比特祈求加入組播源地址。PrunedSourceAddress32比特祈求剪枝組播源地址。 報(bào)文示例圖3PIMJoin消息圖4PIMPrume消息參照原則同上2.12.6PIMGraft/Graft-Ack消息格式Graft/Graft-Ack消息在PIM-DM網(wǎng)絡(luò)中，路由器上浮現(xiàn)構(gòu)成員時(shí)，如果自身不在SPT上，則從相應(yīng)（S，G）表項(xiàng)上游接口發(fā)送Graft消息。上游鄰居及時(shí)恢復(fù)下游接口轉(zhuǎn)發(fā)，同步從該下游接口發(fā)出Graft-Ack消息，表達(dá)已經(jīng)接受嫁接祈求。如果上游鄰居不在SPT上，則繼續(xù)向上游發(fā)送Graft消息。封裝Graft-Ack消息IP報(bào)文源地址為下游接口地址，目地址為Graft消息發(fā)出者。使用單播方式發(fā)送。Graft消息格式與Join/Prune消息相似，僅某些字段取值存在差別。Graft-Ack消息與Graft消息格式相似，并復(fù)制了Graft消息內(nèi)容。其中不同是，UpstreamNeighborAddress字段，在Graft-Ack消息中填為Graft消息發(fā)出者地址。圖1Join/Prune消息格式圖2GroupJ/PRecord字段格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2。Type4比特消息類型，Graft值為6，Graft-Ack值為7。UpstreamNeighborAddress32比特在Graft消息中填上游鄰居地址。也就是收到嫁接消息路由器上，進(jìn)行嫁接操作下游接口地址。在Graft-Ack消息中填為Graft消息發(fā)出者地址。NumberofGroups8比特消息中包括組播組數(shù)目。Holdtime16比特該字段為0。GroupAddress32比特組播組地址。NumberofJoinedSources16比特針對該組播組，祈求加入組播源總數(shù)。NumberofPrunedSources16比特該字段為0。JoinedSourceAddress32比特待嫁接（S，G）源地址。報(bào)文示例圖3PIMGraft消息參照原則同上2.12.7PIMBootstrap消息格式Bootstrap消息當(dāng)PIM-SM網(wǎng)絡(luò)中使用動態(tài)RP時(shí)，配備了C-BSR路由器從所有PIM接口周期性發(fā)送Bootstrap消息，參加BSR競選。競選獲勝者，繼續(xù)發(fā)送Bootstrap消息，向域內(nèi)所有PIM路由器發(fā)布RP-Set信息。Bootstrap消息只在PIM-SM中使用。封裝Bootstrap消息IP報(bào)文源地址為C-BSR地址，目地址為224.0.0.13，使用組播方式發(fā)送。TTL為1，在PIM-SM網(wǎng)絡(luò)中逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，最后達(dá)到全網(wǎng)泛濫。圖1Bootstrap消息格式圖2Group-RPRecord字段格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2Type4比特消息類型，值為4FragmentTag16比特隨機(jī)數(shù)，用來區(qū)別Bootstrap消息HashMasklength8比特C-BSRHash掩碼長度BSR-priority8比特C-BSR優(yōu)先級BSR-Address32比特C-BSR地址GroupAddress32比特組播組地址RP-Count8比特但愿為該組服務(wù)C-RP總數(shù)FragRP-Cnt8比特在本段內(nèi)包括C-RP地址個(gè)數(shù)。對于一種給定組來說，如果Bootstrap消息分片，F(xiàn)ragRP-Cnt字段便于將RP-Set分片。RP-address32比特C-RP地址RP-holdtime16比特C-RP發(fā)出advertisement消息老化時(shí)間，表達(dá)C-RP有效時(shí)間。RP-Priority8比特C-RP優(yōu)先級。報(bào)文示例圖3PIMBootstrap消息參照原則同上2.1

2.8PIMAssert消息格式Assert消息在共享網(wǎng)段上，如果PIM路由器從（S，G）或（*，G）表項(xiàng)下游接口收到（S，G）報(bào)文，則表達(dá)該網(wǎng)段存在其她轉(zhuǎn)發(fā)者。路由器從該下游接口發(fā)出Assert消息，參加競選。競選落敗者停止下游接口轉(zhuǎn)發(fā)。Assert消息同步在PIM-DM和PIM-SM中使用。封裝Assert消息IP報(bào)文源地址為本地接口地址，目地址為224.0.0.13，TTL值為1。使用組播方式發(fā)送。圖1Assert消息格式字段長度闡明Version4比特PIM版本，值為2Type4比特消息類型，值為5GroupAddress32比特組播組地址SourcesAddress32比特如果競選（S，G）表項(xiàng)唯一轉(zhuǎn)發(fā)者，則為組播源地址。如果競選（*，G）表項(xiàng)唯一轉(zhuǎn)發(fā)者，則為RP地址。R4比特RPT位。如果競選（S，G）表項(xiàng)唯一轉(zhuǎn)發(fā)者，該位為0；如果競選（*，