MSDP技术介绍

技术介绍 IP 组播\n\n目 录\n\n目 录\nMSDP ........................................................................................................................................ 1\nMSDP简介 .................................................................................................................................. 1 MSDP概述........................................................................................................................... 1 MSDP原理........................................................................................................................... 1 多实例的MSDP.................................................................................................................... 7\n\ni\n\n\r\n

技术介绍 IP 组播\n\nMSDP\n\nMSDP\nMSDP 简介\nMSDP 概述\nMSDP 是 Multicast Source Discovery Protocol（组播源发现协议）的简称，是为了 解决多个 PIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mode，协议无关组播 —稀疏模式） 域之间的互连而开发的一种域间组播解决方案， 用来发现其它 PIM-SM 域内的组播源信息。 在基本的 PIM-SM 模式下，组播源只向本 PIM-SM 域内的 RP 注册，且各域的组播 源信息是相互隔离的，因此 RP 仅知道本域内的组播源信息，只能在本域内建立组 播分发树，将本域内组播源发出的组播数据分发给本地用户。如果能够有一种机制， 将其它域内的组播源信息传递给本域内的 RP， 则本域内的 RP 就可以向其它域内的 组播源发起加入过程并建立组播分发树，从而实现组播数据的跨域传输。 基于这一设想，MSDP 通过在网络中选取适当的路由器建立 MSDP 对等体关系，以 连通各 PIM-SM 域的 RP。通过在各 MSDP 对等体之间交互 SA（Source Active， 信源有效）消息来共享组播源信息。 注意： MSDP 的适用前提：域内组播路由协议必须是 PIM-SM。 MSDP 仅对 ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播）模型有意义。\n\nMSDP 原理\n1. MSDP 对等体 通过在网络中配置一对或多对 MSDP 对等体， 形成彼此相连的一张 “MSDP 连通图” ， 以连通各个 PIM-SM 域的 RP。通过这些 MSDP 对等体之间的接力，可以把某 RP 发出的 SA 消息传递给其它所有的 RP。\n\n1\n\n\r\n

技术介绍 IP 组播\n\nMSDP\n\n图1 MSDP 对等体的位置\n\n如 图 1所示，MSDP对等体可以创建在任意的PIM-SM路由器上，在不同角色的 PIM-SM路由器上所创建的MSDP对等体的功能有所不同： (1) 在 RP 上创建的 MSDP 对等体 源端 MSDP 对等体：即离组播源（Source）最近的 MSDP 对等体（通常也就 是源端 RP，如 RP 1）。源端 RP 创建 SA 消息并发送给远端 MSDP 对等体， 通告在本 RP 上注册的组播源信息。源端 MSDP 对等体必须配置在 RP 上，否 则将无法向外发布组播源信息。 接收者端 MSDP 对等体：即离接收者（Receiver）最近的 MSDP 对等体（如 RP 3）。接收者端 MSDP 对等体在收到 SA 消息后，根据该消息中所包含的 组播源信息， 跨域加入以该组播源为根的 SPT； 当来自该组播源的组播数据到 达后，再沿 RPT 向本地接收者转发。 中间 MSDP 对等体：即拥有多个远端 MSDP 对等体的 MSDP 对等体（如 RP 2）。中间 MSDP 对等体把从一个远端 MSDP 对等体收到的 SA 消息转发给其 它远端 MSDP 对等体，其作用相当于传输组播源信息的中转站。 (2) 在普通的 PIM-SM 路由器（非 RP）上创建的 MSDP 对等体\n\n如 Router A 和 Router B，其作用仅限于将收到的 SA 消息转发出去。 说明： 对于通过 BSR 机制动态选举 RP 的 PIM-SM 网络来说， 是由 C-RP 选举产生的。 RP 为了增强其网络的健壮性，一个 PIM-SM 域内往往存在不止一个 C-RP。由于无法 预计 RP 选举的结果，为了保证选举获胜的 C-RP 能始终位于“MSDP 连通图”上， 需要在所有的 C-RP 之间建立 MSDP 对等体关系。而选举落败的 C-RP 在“MSDP 连通图”上所担当的角色相当于普通的 PIM-SM 路由器。\n\n2\n\n\r\n

技术介绍 IP 组播\n\nMSDP\n\n2. 借助 MSDP 对等体实现域间组播 如 图 2所示，PIM-SM 1 域内存在激活的组播源（Source），RP 1 通过组播源注册 过程了解到了该组播源的存在。如果PIM-SM 2 和PIM-SM 3 域也希望知道该组播源 的具体位置，进而能够从该组播源获取组播数据，则需要在RP 1 与RP 3、RP 2 与 RP 3 之间分别建立MSDP对等体关系。\nReceiver MSDP peers Multicast packets SA message Join message Register message RP 2 PIM-SM 2\n\nDR 2\n\nDR 1 Source PIM-SM 4\n\nRP 1 PIM-SM 1\n\nRP 3\n\nPIM-SM 3\n\n图2 MSDP 对等体示意图\n\n借助 MSDP 对等体进行域间组播的工作过程如下： (1) 当 PIM-SM 1 域内的组播源向组播组 G 发送第一个组播数据包时，DR 1 将该 组播数据封装在注册消息（Register Message）中，并发给 RP 1。RP 1 因此 获知了该组播源的相关信息。 (2) RP 1 作为源端 RP，创建 SA 消息，并周期性地向其它 MSDP 对等体发送。 SA 消息中包含组播源的地址 S、组播组的地址 G 以及创建该 SA 消息的源端 RP（即 RP 1）的地址。 (3) MSDP 对等体对收到的 SA 消息进行 RPF（Reverse Path Forwarding，逆向 路径转发）检查，以及各种转发策略的过滤，从而只接受和转发来自正确路径 并通过过滤的 SA 消息，以避免 SA 消息传递环路；另外，可以在 MSDP 对等 体之间配置 MSDP 全连接组（Mesh Group），以避免 SA 消息在 MSDP 对等 体之间的泛滥。 (4) SA 消息在 MSDP 对等体之间转发， 最终该组播源的相关信息将传遍所有建立 了 MSDP 对等体关系的 PIM-SM 域（即 PIM-SM 2 和 PIM-SM 3）。\n\n3\n\n\r\n

技术介绍 IP 组播\n\nMSDP\n\n(5)\n\nPIM-SM 2 中的 RP 2 在收到该 SA 消息后，检查本域内是否有组播组 G 的接 收者（Receiver）存在： 如果有接收者，RP 2 与接收者之间维护组播组 G 的 RPT。RP 2 创建（S，G） 表项，向源端的 DR 1 逐跳发送（S，G）加入消息（Join Message），从而 跨越各 PIM-SM 域直接加入以该组播源为根的 SPT。 组播数据沿 SPT 到达 RP 2 后，再沿 RPT 向接收者转发。当接收者端的 DR 2 收到来自组播源的组播数 据后，可以自行决定是否发起从 RPT 向 SPT 的切换； 如果没有接收者，RP 2 不会创建（S，G）表项，也不加入以该组播源为根的 SPT。 说明： MSDP 全连接组：要求所有组成员之间两两建立 MSDP 对等体关系，且所有组 成员均使用相同的组名称。 在使用 MSDP 进行域间组播时，RP 在收到组播源的信息后就不再需要依赖其它 PIM-SM 域内的 RP，此时接收者可以跨越各 PIM-SM 域内的 RP， 而直接加入基 于组播源的 SPT。\n\n3. SA 消息的 RPF 检查规则 如 图 3所示，网络中有五个自治系统AS 1～AS 5，AS内部使用IGP互联，AS之间 使用BGP或MBGP互联。 每个AS中包含至少一个PIM-SM域， 且每个PIM-SM域中包 含至少一个RP。各RP之间建立起MSDP对等体关系，其中RP 3、RP 4 和RP 5 之 间建立MSDP全连接组，并在RP 7 上将RP 6 配置为其静态RPF对等体。 说明： 当PIM-SM域内只存在一个MSDP对等体时， 该域又称为STUB域 （如 图 3中的AS 4） 。 STUB域内的MSDP对等体可以同时拥有多个远端MSDP对等体， 用户可以从中选取 其中一个或多个配置为静态RPF对等体。对于来自静态RPF对等体的SA消息不进行 RPF检查，直接接受并向其它对等体转发。\n\n4\n\n\r\n

技术介绍 IP 组播\n\nMSDP\nSource\n\nRP 1\n\nRP 5 AS 1 (1) (2) Mesh group AS 3 RP 2 AS 2 MSDP peers Static RPF peers SA message RP 3 (3) (3)\n\nRP 9 (7)\n\nRP 8\n\nAS 5 (4) (6)\n\n(5) (4)\n\nRP 4\n\nRP 6 AS 4\n\nRP 7\n\n图3 SA 消息的 RPF 检查规则\n\n对照 图 3，这些MSDP对等体将按照如下RPF检查规则处理收到的SA消息： (1) 当 RP 2 收到 RP 1 发来的 SA 消息时\n\n由于 SA 消息中所携带的源端 RP 的地址与 MSDP 对等体的地址相同， 说明发出 SA 消息的 MSDP 对等体就是创建该 SA 消息的 RP，于是 RP 2 接受该 SA 消息并向其 它对等体（RP 3）转发。 (2) 当 RP 3 收到 RP 2 发来的 SA 消息时\n\n由于 SA 消息来自同一个 AS 的 MSDP 对等体（RP 2），且该对等体是到源端 RP 最佳路径上的下一跳，于是 RP 3 接受该 SA 消息并向其它对等体（RP 4 和 RP 5） 转发。 (3) 当 RP 4 和 RP 5 分别收到 RP 3 发来的 SA 消息时\n\n由于 SA 消息来自同一个全连接组的 MSDP 对等体（RP 3），于是 RP 4 和 RP 5 均接受该 SA 消息并不再向本组其它成员转发，而只向本组之外的其它 MSDP 对等 体（RP 6）转发。 (4) 当 RP 6 收到 RP 4 和 RP 5（假设 RP 5 的 IP 地址较大）发来的 SA 消息时\n\n尽管同处 AS 3 的 RP 4 和 RP 5 都与 RP 6 建立了 MSDP 对等体关系，但由于 RP 5 的 IP 地址较大，于是 RP 6 只接受 IP 地址较高的 MSDP 对等体（RP 5）发来的 SA 消息。 (5) 当 RP 7 收到 RP 6 发来的 SA 消息时\n\n由于 SA 消息来自其静态 RPF 对等体（RP 6），于是 RP 7 接受该 SA 消息并向其 它对等体（RP 8）转发。 (6) 当 RP 8 收到 RP 7 发来的 SA 消息时\n\n5\n\n\r\n

属于不同AS的MSDP对等体之间存在BGP或MBGP路由。由于SA消息来自不同AS的MSDP对等体（RP 7），且该对等体是到源端RP的BGP或MBGP路由的下一跳，于是RP 8接受该SA消息并向其它对等体（RP 9）转发。

(7) 当RP 9收到RP 8发来的SA消息时

由于只有一个MSDP对等体（RP 8），于是RP 9接受该SA消息。

对于由其它路径到来的SA消息，MSDP对等体将不接受也不转发。

4. 借助MSDP对等体实现域内Anycast RP

Anycast RP（任播RP）是指在同一个PIM-SM域内设置两个或多个具有相同地址的RP，并在这些RP之间建立MSDP对等体关系，以实现域内各RP之间的负载分担和冗余备份。

如图4所示，在一个PIM-SM域内，组播源（Source）向组播组G发送组播数据，接收者（Receiver）是组播组G的成员。分别在Router A和Router B上配置相同的IP 地址（称为Anycast RP地址，通常使用私有地址），同时将这些接口配置为C-RP，并在Router A和Router B之间建立MSDP对等体关系。

说明：

通常在设备的逻辑接口（如Loopback接口）上配置Anycast RP地址。

SA message

图4Anycast RP典型组网图

Anycast RP的工作过程如下：

(1) 组播源选择距离最近的RP进行注册。如：Source向RP 1注册，注册消息中

封装有Source发出的组播数据。当该注册消息到达RP 1后，进行解封装。

(2) 接收者向距离最近的RP发送加入消息，加入以该RP为根的RPT。如：

Receiver加入以RP 2为根的RPT。

(3) RP之间通过发送SA消息，共享注册的组播源信息。如：RP 1创建一个SA

消息，发送给RP 2，该SA消息中封装有Source发出的组播数据。当该SA

消息到达RP 2后，进行解封装。

(4) 接收者沿RPT收到组播数据后，直接加入以该组播源为根的SPT。如：RP 2

沿RPT将组播数据向下转发。当Receiver收到来自Source的组播数据后，

直接加入以Source为根的SPT。

Anycast RP的意义如下：

z RP路径最优：组播源向距离最近的RP进行注册，建立路径最优的SPT；接收者向距离最近的RP发起加入，建立路径最优的RPT。

z RP间的负载分担：每个RP上只需维护PIM-SM域内的部分源/组信息、转发部分的组播数据，从而实现了RP间的负载分担。

z RP间的冗余备份：当某RP失效后，原先在该RP上注册或加入的组播源或接收者会自动选择就近的RP进行注册或加入操作，从而实现了RP间的冗余

备份。

注意：

z必须为Anycast RP地址配置32位的子网掩码（即255.255.255.255），也即将其配置为一个主机地址。

z MSDP对等体的地址不能与Anycast RP地址相同。

多实例的MSDP

属于同一实例的组播路由器各接口之间可以建立MSDP对等体。通过在MSDP对

等体之间交互SA消息，可以实现跨域的VPN组播。

应用多实例的组播路由器，为其所支持的每一个实例都维护了一套MSDP机制，

包括：SA缓存、对等体连接、定时器、发送缓存和PIM交互的缓冲区。同时，保

证不同实例之间信息隔离。所以，只有属于同一实例的MSDP和PIM-SM信息才可

以交互。