组播为什么要计算最短路径树？

Posted 2021-04-28 车小胖谈网络

凡是有树的地方，就有上游与下游的区分。

如果树根（源头）是最上游，那么树干就是次上游，叶子是下游。

水从树根（源头）开始流动，流动到树干，最后到达叶子，一路畅通无阻，叶子获得源源不断水流的滋润，茁壮生长。

这里隐患的逻辑是，下游只从自己的上游接收流量。

如果颠覆这个逻辑，世界就会乱成一锅粥。

树干接到自己的上游（树根）的流量，突然脑子一抽，不小心又流回树根，树根自然很恼火：shit，怎么又发过来了？

于是继续将流量发给树干，树干脑子继续抽，又将流量流回了树根…

这种现象就是环路（Loop)！

造成的后果是，最下游的叶子永远也无法得到水源而枯萎。

组播的流量如同水一样，需要从树根（组播服务器），沿着树干（网络），源源不断输送给叶子（组播订阅用户电脑）。

如果想让组播流量不发生环路，必须遵从大自然规律—“流量从上游接收，向下游发送”！

如果不小心接到下游返回的流量，必须丢弃，以防环路的流量打垮网络！

路由器那么多接口，谁是上游接口，谁又是下游接口呢？

假设组播服务器IP=1.1.1.1，那么它就是树根，这个没有什么反对意见吧？

谁距离树根（1.1.1.1）近，谁是上游接口，这个也没有反对意见吧？

那“近”用什么指标来衡量呢？
通俗地说，路由器如何比较谁离1.1.1.1更近（上游），谁更远（下游）呢？

回忆一下，在单播路由里，是如何比较近的呢？
不同的路由协议，有不同的比较算法。

RIP协议，比跳数（hop)，谁小谁近。

OSPF协议，比cost值，谁小谁近。

BGP协议，比AS_Path，谁的AS列表少，谁更近。

无论底层路由协议是什么，都有办法比较谁更近，对吗？

于是就有了PIM协议，Protocol Independent Multicast，意思是和底层路由协议无关的组播协议，PIM依赖底层路由协议，选定了一个上游接口，那么其它的接口都为下游接口。

所以组播会使用单播路由表的度量值（metric)，来比较谁近谁远。

同学们可能会问，那万一两个接口的metric相同呢？

那就选择接口IP小的胜出！

当路由器接口确定好自己的角色定位，谁是自己的上游（只能有一个），谁是自己的下游（可以没有，也可以有一个，可以有多个），那么一棵组播树就诞生了。

那么组播流量就从树根（1.1.1.1）出发，沿着组播树干开始流动，一直流动到叶子（订阅用户）。

由于严格遵从大自然规律，组播流量单向流动，不会发生环路。