基于分层结构pim—sm协议注册过程效率改进

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1、基于分层结构PIM—SM协议注册过程效率改进　　摘要：本文关注于PIM-SM协议的注册流程，通过对协议注册流程的分析，提出一种分层模型。该模型对于不同种类的协议注册报文，针对其特定报文类型，为其选择合适的处理层次，通过分类分层处理减少协议软件对注册报文的处理次数，缩短汇聚点（RP）端注册过程的处理时间，提高协议运行效率。关键词：PIM-SM协议注册注册停止空注册报文MRMDRRP中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）01-0139-031引言12PIM协议是当前IP网络中广泛使用的域内组播协议，它通过收集单播路

2、由信息构建并组播转发表并通过监视单播路由信息的变化维护组播转发表。PIM-SM协议是PIM协议的重要组成部分，它适用于组播组成员分布相对分散、范围较广的大中型网络中。由于这样的特性，PIM-SM成为PIM系列协议中使用最频繁的协议。PIM-SM协议具有一套复杂的机制，它拥有很多种状态，同时由于网络环境的复杂性，在每个状态它都需要处理大量不同的网络事件以保证组播转发表的正确性和实时性。因此，保证协议运行时的效率显得尤为重要。传统的对协议效率的改进主要体现在对特定协议事件的处理，比如加入/剪枝处理、RP通告或者SPT切换等方面。本文关注于PIM-SM协

3、议的注册流程，通过对协议注册流程的分析，提出一种分层模型。该模型对于不同种类的协议注册报文，针对其报文类型，为其选择合适的层次进行处理，通过分类分层处理减少协议软件对注册报文的处理次数，缩短汇聚点（RP）端注册过程的处理时间提高协议运行效率。2传统注册流程大体上来讲，PIM-SM的注册流程主要包括两个阶段：第一阶段，组播报文经过封装后通过单播方式将报文转发至RP并通过RP转发。第二阶段，通过在源和RP之间构建最短路径树使组播报文到达RP并通过RP转发。在第一阶段，当指定路由器（DR）收到一个来自本地网络的组播报文的时候，它会为相应的（S，G）创建注

4、册通道，该注册通道是虚拟的，用来标识唯一一个（S，G）在注册过程中的“隧道传输”。此时，DR会将相应的组播IP数据包封装在PIM注册报文中，再将注册报文封装在IP报文中并利用单播路由将其发送到RP。RP收到该数据包后会将其解封并根据自身维护的组播转发表将报文在RPT上进行转发。12由于在“隧道传输”中，报文的封装和解封装可能会耗费路由器大量的cpu时间。因此，这种低效的做法只是权宜之计。当第一个注册报文到达后，注册流程进入第二个阶段。第二阶段主要分为三个部分。首先，当第一个注册报文到达后，RP通常会向特定源S发送一个（S，G）加入，这个（S，G）加

5、入报文会从RP逐跳向S转发，并在RP到DR中间路由器上建立相关的（S，G）表项。因此，当（S，G）加入到达DR时，一条基于特定（S，G）的从DR到RP的组播最短路径已经建立。其次，当（S，G）组播转发路径建立后，从特定源S到RP的路径有两条：通过单播封装的注册通道和之前建立的组播路径。在这种情况下，当组播报文需要通过RP转发时，RP会收到两份相同的组播报文：一份来自于组播路径，一份来自于注册通道。此时，为了避免重复流，RP会向DR发送一个注册停止报文阻止DR通过单播封装的方式继续发送组播报文。而在随后一段时间内RP仅接收到来特定（S，G）自组播路径

6、的报文。最后，当DR收到注册停止报文后，它会停止发送注册报文并删除注册通道。同时，为了保证（S，G）组播转发链路的有效性，DR需要启动一个注册停止定时器。每当定时器超时后，DR都会向RP发送一个空注册报文，RP在收到这个报文后会刷新自己（S，G）表项的生存周期，回复注册停止报文，继续使用组播转发链路。3软件结构12从之前的描述中，我们可以看到PIM-SM协议的注册过程有如下特点：1）注册流程中主要参与者是RP与DR，其中DR负责将本地网络中的组播报文发送至RP，而RP负责将收到的组播报文通过RPT转发给各个组成员。2）在注册流程中，相对于RP而言D

7、R更趋于主导位置，它负责添加/删除注册通道，发送注册报文或空注册报文，根据当前状态和发生事件进行状态机切换等工作。3）在注册流程中RP虽然扮演这十分重要的角色，但相对而言它负责的事务较少，仅包含回复注册停止报文和解封并转发注册报文（发送（S，G）加入正常情况下应该由协议（S，G）状态及负责因此不属于注册的范畴）同时，我们可以看出，虽然在注册流程中RP的事务较少，但作为RPT的根节点，RP不仅仅要处理收到的注册报文与空注册报文，同时还要处理各种其他协议报文（Hello报文、（*，G）加入/剪枝报文、（S，G，rpt）剪枝/加入报文等）。因此，当有多个

8、源节点需要通过RP转发组播流的时候（在大型网络中这种情况是经常出现的），大量的空注册报文会占用RP路由器较长的CPU处理时