IGMPv3广播电视网络应用案例之PIM-SSM技术

Posted 2020-09-03

广播电视网络应用案例之PIM-SSM技术

一、 PIM-SSM技术简介

组播业务模型分为SSM（Source-Specific Multicast，指定信源组播）模型和ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播）模型。其中，ASM模型包括PIM-DM和PIM-SM两种组播业务模式，两者的相同点在于：都是使用组播组地址来标识一个组播会话。

SSM模型与ASM不同之处在于，需要使用组播组地址和组播源地址，同时来标识一个组播会话。SSM模型需要通过IGMPv3的配合来维护主机与路由器之间的关系，同时借助PIM-SM的一部分技术来实现SSM模型。

二、 IGMPv3的增强特性

IGMPv3在兼容和继承IGMPv1和IGMPv2的基础上，进一步增强了主机的控制能力，并增强了查询和报告报文的功能。IGMPv3增加了针对组播源的过滤模式，使主机在加入某组播组的同时，能够明确指定接收来自某特定组播源S的组播信息。比如，当主机加入组播组时：若要求只接收来自指定组播源S1的组播信息，则其报告报文中可以标记为INCLUDE Sources（S1）。

图一 指定源的组播流接收

三、 PIM-SSM的工作机制

在PIM-SSM模型中，由于接收者已经知道了组播源的具体位置，因此在SSM模型中不需要RP（RendezvousPoint，汇集点），也就不需要构建RPT（RendezvousPoint Tree，共享树或汇集树），，进而也省去了组播源注册等工作流程。PIM-SSM的工作机制主要包括以下三个部分：

1. 邻居发现

在PIM域中，路由器通过周期性地向本网段的所有PIM路由器（224.0.0.13）以组播方式发送PIM Hello报文，以发现PIM邻居，维护各路由器之间的PIM邻居关系，从而构建和维护SPT。

2. DR选举

借助PIM Hello报文还可以为共享网络（如Ethernet）选举DR，DR将作为该共享网络中组播数据的唯一转发者。

3. 构建SPT

路由器通过接收者加入的组播组地址是否属于SSM组地址范围，来判断接下来是构建为PIM-SM服务的RPT，还是构建为PIM-SSM服务的SPT。IANA保留的SSM组地址范围为232.0.0.0/8，也可以通过配置命令手工指定SSM组播组的范围。应确保域内所有路由器上配置的SSM组播组地址范围都一致，否则组播信息将无法通过SSM模型进行传输。

图二 PIM-SSM模型中构建SPT示意图

组播接收者（Receiver），发送IGMPv3的报告报文向网络中的DR报告自己对来自组播源S发往组播组G的信息感兴趣。收到该报告消息的DR先判断该报文中的组地址是否在SSM组地址范围内：

l 如果在SSM组地址范围内，则构建PIM-SSM，并向组播源S逐跳发送通道的订阅报文（Subscribe Message）。沿途所有路由器上都创建（S，G）表项，从而在网络内构建了一棵以组播源S为根、以接收者为叶子的SPT，该SPT就是PIM-SSM中的传输通道；

l 如果不在SSM组地址范围内，则仍旧按照PIM-SM的流程进行后续处理，此时接收者侧DR需要向RP发送（*，G）加入报文，同时组播源侧DR需要进行组播源的注册。

四、 IGM SSM Mapping功能

SSM模型要求在接收者主机所在的网段，路由器能够了解主机加入组播组时所指定的组播源。如果接收者主机上运行的是IGMPv3，则可以在IGMPv3的报告报文中直接指定组播源的地址；如果某组播组属于SSM组播组范围，但该组成员使用IGMPv1或IGMPv2发送加入报文，则设备不会触发（*，G）加入报文。

实际应用中，存在某些接收者主机只能运行IGMPv1或IGMPv2，而在IGMPv1或IGMPv2的报告报文中无法指定组播源的地址。这种情况下可以通过在路由器上配置IGMP SSM Mapping功能，将IGMPv1或IGMPv2报告报文中所包含的（*，G）信息映射为（G，INCLUDE，（S1，S2...））信息，满足为IGMPv1和IGMPv2的主机提供SSM服务的需求。

五、 应用案例

PIM-SM网络中采用SSM方式提供组播服务， RTC连接主机网段的接口上运行IGMPv3。接收者主机HostA运行IGMPv3；接收者主机HostB上运行IGMPv2，且不能升级至IGMPv3，因此该主机在加入组播组时无法指定组播源。

S1和S2都向SSM组范围内的组播组发送组播数据，要求通过在RTC上配置IGMP SSM Mapping功能，使所有接收者主机只能接收来自S1的组播数据。

图三 PIM-SSM应用实例

六、 小结

当运行IGMPv3的路由器接口收到来自主机的IGMPv1或IGMPv2报告报文时，首先检查该报文中所携带的组播组地址是否属于SSM组地址范围：

l 如果组播组地址不在SSM组地址范围内，则提供ASM组播服务。

l 如果组播组地址在SSM组地址范围内：

若路由器上没有组播组地址所对应的IGMP SSM Mapping规则，则无法提供SSM组播服务，丢弃该报文；

若路由器上有组播组地址对应的IGMP SSM Mapping规则，则依据规则将报告报文中所包含的（*，G）信息映射为（G，INCLUDE，（S1，S2...））信息，从而提供SSM组播服务。