IPマルチキャスト / PIM

PIM-DM の 有効 / 無効 設定は、VLAN インターフェースに対して行います。
デフォルトVLAN (VLAN #1)に対する初期設定、VLAN 生成後の初期設定はどちらも 無効 です。
ip pim dense-mode コマンドにより、PIM-DM を有効にすることができます。
PIM-DM を有効にすることで、自動的に IGMP も有効になりますが、 ip igmp コマンドで明示的に有効にすることを推奨します。
PIM-DM を有効にする場合は、 ip multicast-routing コマンドでシステム全体の IP マルチキャストルーティング機能 ( デフォルト無効 ) を有効にしてください。
また、 multicast コマンドで各ポートのマルチキャストルーティング機能 ( デフォルト有効 ) を有効にしてださい。

対象 VLAN インターフェースで、PIM メッセージの送受信を停止するには、 ip pim dense-mode passive コマンドを使用します。
PIM ネイバーが存在せず、マルチキャスト受信者だけが接続されているインターフェースにおいて、PIMメッセージの送信を抑制したい場合などに用いられます。

PIM-DMはマルチキャストパケット転送に、ユニキャストルーティングテーブルを使用するため、RIP や OSPF などの何らかの方法でユニキャストルーティングテーブルを構築してください。

ECMP環境では、マルチキャストトラフィックが通過する可能性がある全てのインターフェースでマルチキャストルーティングを有効にしてください。

PIM-DM を有効にすると、PIM Hello メッセージを全ての PIM ルーターに対して送信することで PIM ネイバーを検出します。
PIM Hello メッセージの以下のパラメータを変更することができます。

ip pim neighbor-filter コマンドを使用すると、IP アクセスリストを適用することで特定の PIM ルーターと隣接関係を形成しないようにすることができます。

PIM-DM ではディストリビューションツリーの維持のために 180 秒毎にフラッディングを行うので、フラッディング抑制のための State Refresh 機能がデフォルトで 有効 になっています。
State Refresh 機能とは、マルチキャスト送信者が直接接続されたルーターからデフォルトで 60 秒ごとに PIM State Refresh メッセージが送信され、そのメッセージを受信したPIM ルーターは該当するグループの Expireタイマーを更新することにより、180秒毎のフラッディングを防止する機能です。
PIM State Refreshメッセージの送信間隔を設定するには、 ip pim state-refresh origination-interval コマンドを使用します。

PIM-DMで、マルチキャストパケットの送信が停止された ( Prune ) インターフェースにおいて、新たにマルチキャスト受信者が接続された場合は、PIM Graft メッセージを上流の PIM ネイバーに対して送信します。
Graft メッセージを受信した PIM ネイバーがインターフェースの Prune 状態を解除することで、新しく追加されたマルチキャスト受信者もすぐにマルチキャストパケットを受信できるようになります。
デフォルトでは、Graftメッセージは送信が成功するまで再送を続けますが、 ip pim graft-retransmit コマンドで最大再送回数を設定することができます。

PIM-SM の 有効 / 無効 設定は、VLAN インターフェースに対して行います。
デフォルト VLAN ( VLAN #1 ) に対する初期設定、VLAN 生成後の初期設定のどちらも 無効 です。
ip pim sparse-mode コマンドにより、PIM-SM を有効にすることができます。
PIM-SM を有効にすることで、自動的に IGMP も有効になりますが、 ip igmp コマンドで明示的に有効にすることを推奨します。
PIM-SM を有効にする場合は、 ip multicast-routing コマンドでシステム全体の IP マルチキャストルーティング機能 ( デフォルト無効 ) を有効にしてください。
また、 multicast コマンドで各ポートのマルチキャストルーティング機能 ( デフォルト有効 ) を有効にしてださい。

対象 VLAN インターフェースで、PIMメッセージの送受信を停止するには、 ip pim sparse-mode passive コマンドを使用します。
PIM ネイバーが存在せず、マルチキャスト受信者だけが接続されているインターフェースにおいて、PIMメッセージの送信を抑制したい場合などに用いられます。

PIM-SMはマルチキャストパケット転送に、ユニキャストルーティング経路表を使用するため、RIPやOSPFなどの何らかの方法でユニキャストルーティング経路表を構築してください。

ECMP環境では、マルチキャストトラフィックが通過する可能性がある全てのインターフェースでマルチキャストルーティングを有効にしてください。

PIM-SM を有効にすると、PIM Hello メッセージを全ての PIM ルーターに対して送信することで PIM ネイバーを検出します。
PIM Hello メッセージの以下のパラメータを変更することができます。

ip pim neighbor-filter コマンドを使用すると、IP アクセスリストを適用することで特定の PIM ルーターと隣接関係を形成しないようにすることができます。

Helloメッセージにはデフォルトで Generation ID オプションが含まれており、 ip pim exclude-genid コマンドで Generation IDオプションを除外することができます。
Generation IDはマルチキャストインターフェースがアップする度に再生成される ID で、 PIM ネイバーが再起動したときなどの障害検出に利用されます。

同一 VLAN 上に複数の PIM ルーターが存在する場合は、その中の 1 台が DR (Designated Router) として選出されます。
DR は、サブネット内で代表してマルチキャストパケットの転送の役割を持つルーターです。
DR 選出時は、インターフェースごとに設定されている DR 優先度の値を比較して最も大きな値を持つルーターが DR となり、DR 優先度が等しい場合は、より大きいIP アドレスを持つルーターが DR となります。
DRの優先度を設定するには、 ip pim dr-priority コマンドを使用します。

PIM-SM において、マルチキャストトラフィックを転送するために RP ( Rendezvous Point ) は必ず定義する必要があり、マルチキャストグループごとに RP を設定します。
マルチキャスト受信者からグループへの参加要求があった場合、共有ツリーの中心にある RP にマルチキャスト受信者が存在するルーターの情報が登録されます。
一方、マルチキャスト送信者は RP に対して自身の存在を通知し、マルチキャストトラフィックは RP を経由してマルチキャスト受信者に転送されます。

RP の定義方法として、 ip pim rp address コマンドで静的に設定する方法の他に、BSR (Boot Strap Router)でマルチキャストグループと RP 間を自動的にマッピングする方法があります。
BSR を用いる場合、まず PIM ネットワークで 1 台の BSR を選出する必要があります。C-BSR ( BSR 候補 ) のうち、BSR 優先度を比較して最も大きな値を持つルーターが BSR として選出されます。
尚、BSR優先度が等しい場合は、より大きな IP アドレスを持つルーターが BSR となります。BSR が選出されると、C-RP ( RP 候補 ) は、C-RP 通知を BSR へ通知します。
複数の C-RP が存在する場合、最小の RP 優先度を持つルーターを RP として選出し、RP の情報を BSR メッセージで全ての PIM ルーターに通知します。
尚、RP 優先度が等しい場合は、最大のハッシュ値を持つものを RP として選出し、ハッシュ値も等しい場合は最大の IP アドレスを持つものを RP として選出します。

静的に RP を設定するには、 ip pim rp-address コマンドを使用します。

BSR で自動的に RP をマッピングする際に C-RP (RP候補) として動作させるには、 ip pim rp-candidate コマンドを使用します。

ip pim rp-candidate コマンドでマルチキャストグループを指定しなかった場合、デフォルトでは Prefix Count=0 かつグループ情報なしの Candidate-RP-Advertisementメッセージを送信します。
Prefix Count=1 で Group=224.0.0.0/4（すべてのマルチキャストグループ）の情報を含めた Candidate-RP-Advertisement メッセージを送信するには、 ip pim crp-fixed-prefix コマンドを使用します。

RP の情報は show ip pim rp mapping コマンドで確認できます。

RP 選出候補の情報は、 show ip pim rp-hash コマンドで確認できます。

BSR から学習した RP の情報は、 clear ip pim sparse-mode bsr rp-set コマンドで削除できます。

C-BSR (BSR候補) として動作させるには、 ip pim bsr-candidate コマンドを使用します。

BSR で RP を選択する際、デフォルトでは RP 優先度を比較して、最小の RP 優先度を持つルーターを RP として選択します。
RP 優先度を無視してハッシュ関数で RP を選択するようにする場合は、 ip pim ignore-rp-set-priority コマンドを使用します。

PIM ネットワークのマルチキャスト境界において、BSR メッセージの送受信を停止するには ip pim bsr-border コマンドを使用します。

BSR の情報は show ip pim bsr-router コマンドで確認できます。

マルチキャスト送信者が接続されたファーストホップルーターは、マルチキャスト送信者の存在を RP に通知するために、RP へ向けて Register メッセージが送信されます。
Register メッセージ送信時は、マルチキャスト送信者が接続されている RPF インターフェースの IP アドレスを送信元アドレスとして使用しますが、 ip pim register コマンドにより明示的に送信元アドレスを指定することもできます。

RP において Register メッセージのフィルタリングを行うには、 ip pim accept-register コマンドを使用します。
フィルタリングには IP アクセスリストを使用し、マルチキャスト送信者の IPv4 アドレスでフィルタリングを行います。

Register メッセージの送信レート ( 1秒間に送信できる最大パケット数) を設定するには、 ip pim register-rate-limit コマンドを使用します。

Registerメッセージのチェックサム計算方法は、デフォルトではヘッダーのみを対象として計算しています。 ip pim register-checksum all コマンドによりパケット全体を対象としてチェックサムを計算することもできます。

ファーストホップルーターが Register-Stop メッセージを受信すると、 Register メッセージの送信を一定時間停止します。
Register-Stop メッセージを受信後に再度 Register メッセージの送信するまでの時間 ( Register Suppression Timeout ) は、デフォルトでは 60 秒で、 ip pim register-suppression コマンドにより変更できます。

PIM ルーターはマルチキャスト経路を構築するために、定期的に Join / Prune メッセージを送信します。
PIM Join / Prune メッセージの送信間隔はデフォルトで 60 秒です。
ip pim jp-timer コマンドで Join / Prune メッセージの送信間隔を変更することができます。

マルチキャスト経路情報の (S, G) エントリーは Keepalive Timer (KAT) をもち、RP においてマルチキャスト送信者からのデータトラフィックがなくなってから KAT 秒が経過すると (S, G) エントリーが削除されます。
この KAT の値は ip pim rp-register-kat コマンドにより設定することができます。 ip pim rp-register-kat コマンドの設定が存在しない場合、KAT の値は自動計算により決定されます。

PIM-SM では、マルチキャスト受信者がインターフェース配下に存在するラストホップルーターとして動作しているとき、マルチキャスト伝送経路を RP 経由の共有ツリーによる伝送から最短ツリー (SPT) に切り替えることができます。
デフォルトで SPT への移行は 有効 です。
SPTへの移行を無効にし、常に RP 経由でマルチキャストパケット転送を行うようにするには、 ip pim spt-disable コマンドを使用します。

PIM-SSM (PIM Source Specific Multicast)は、PIM-SM を拡張した方式で、マルチキャスト受信者が特定のマルチキャスト送信者を指定することで、RP を経由せずに最短ツリーでマルチキャスト伝送を行います。
PIM-SSM を有効にするには、 ip pim ssm コマンドで設定します。

PIM-SSM では、標準 SSM レンジ 232.0.0.0/8 (232.0.0.0～232.255.255.255) の範囲のマルチキャストグループアドレスを使用しますが、 ip pim ssm コマンドで 任意のレンジを指定することができます。

SSM レンジ内のマルチキャストグループを利用するためには、マルチキャスト受信者は IGMPv3 に対応している必要があります。
ただし、IGMP の SSM マッピング機能を有効化することで、IGMPv1 / IGMPv2 のマルチキャスト受信者も、SSM レンジ内のグループに参加することができます。

旧規格の PIMv1 で使用される RP-reachability メッセージのチェックを有効にするには、 ip pim register-rp-reachability コマンドを使用します。
デフォルトでは、 RP-reachability メッセージのチェックは行いません。

ユニキャスト BSM の送受信を有効にするには、 ip pim unicast-bsm コマンドを使用します。

VLAN #10, VLAN #20 を作成します。

SWX1(config)#vlan database
SWX1(config-vlan)#vlan 10 (1)
SWX1(config-vlan)#vlan 20 (2)
SWX1(config-vlan)#exit

port1.1 を VLAN #10に、port1.2 を VLAN #20にアクセスポートとして所属させます。

SWX1(config)#interface port1.1
SWX1(config-if)#switchport access vlan 10 (1)
SWX1(config-if)#exit
SWX1(confige)#interface port1.2
SWX1(config-if)#switchport access vlan 20 (2)
SWX1(config-if)#exit

VLAN #10, VLAN #20 に対して、 IP アドレスを設定します。

SWX1(config)#interface vlan10
SWX1(config-if)#ip address 192.168.10.1/24 (1)
SWX1(config-if)#exit
SWX1(config)#interface vlan20
SWX1(config-if)#ip address 192.168.20.1/24 (2)
SWX1(config-if)#exit

IP マルチキャストルーティングを有効にします。

SWX(config)# ip multicast-routing

VLAN #10, VLAN #20 に対して、IGMP と PIM-SM を有効にします。

SWX1(config)#interface vlan10,vlan20
SWX1(config-if)#ip pim sparse-mode (1)
SWX1(config-if)#ip igmp enable (2)
SWX1(config-if)#exit

RP候補として動作させ、VLAN #10 に設定された IP アドレス (192.168.10.1) を広告します。このとき、RP 優先度はデフォルト値のままとします。

SWX(config)# ip pim rp-candidate vlan10

BSR候補として動作させ、VLAN #10 に設定された IP アドレス (192.168.10.1) を広告します。このとき、BSR 優先度はデフォルト値のままとします。

SWX(config)# ip pim bsr-candidate vlan10

ユニキャスト経路の設定を行います。

SWX1(config)# ip route 192.168.30.0/24 192.168.20.2

VLAN #20, VLAN #30 を作成します。

SWX2(config)#vlan database
SWX2(config-vlan)#vlan 20 (1)
SWX2(config-vlan)#vlan 30 (2)
SWX2(config-vlan)#exit

port1.1 を VLAN #30に、port1.2 を VLAN #20にアクセスポートとして所属させます。

SWX2(config)#interface port1.1
SWX2(config-if)#switchport access vlan 30 (1)
SWX2(config-if)#exit
SWX2(confige)#interface port1.2
SWX2(config-if)#switchport access vlan 20 (2)
SWX2(config-if)#exit

VLAN #20, VLAN #30 に対して、 IP アドレスを設定します。

SWX2(config)#interface vlan20
SWX2(config-if)#ip address 192.168.20.2/24 (1)
SWX2(config-if)#exit
SWX2(config)#interface vlan30
SWX2(config-if)#ip address 192.168.30.1/24 (2)
SWX2(config-if)#exit

IP マルチキャストルーティングを有効にします。

SWX2(config)# ip multicast-routing

VLAN #20, VLAN #30 に対して、IGMP と PIM-SM を有効にします。

SWX2(config)#interface vlan20,vlan30
SWX2(config-if)#ip pim sparse-mode (1)
SWX2(config-if)#ip igmp enable (2)
SWX2(config-if)#exit

RP候補として動作させ、VLAN #30 に設定された IP アドレス (192.168.30.1) を広告します。このとき、優先的に RP として選ばれるように RP 優先度をデフォルト値の 192 よりも小さい値に設定します。

SWX(config)# ip pim rp-candidate vlan30 priority 190

BSR候補として動作させ、VLAN #30 に設定された IP アドレス (192.168.30.1) を広告します。このとき、優先的に BSR として選ばれるように BSR 優先度をデフォルト値の 64 よりも大きい値に設定します。

SWX(config)# ip pim bsr-candidate vlan30 0 70

ユニキャスト経路の設定を行います。

SWX2(config)# ip route 192.168.10.0/24 192.168.20.1

マルチキャスト送信者からマルチキャストトラフィックを送信後、SWX1でマルチキャスト経路を確認します。

SWX1#show ip mroute

IP Multicast Routing Table
Flags: I - Immediate Stat, T - Timed Stat, F - Forwarder installed
Timers: Uptime/Stat Expiry
Interface State: Interface (TTL)

(192.168.30.100, 239.0.0.1), uptime 00:02:46, stat expires 00:03:14
Owner PIM-SM, Flags: TF
  Incoming interface: vlan20
  Outgoing interface list:
    vlan10 (1)

RP として SWX2 (192.168.30.1) が選択されていることを確認します。

SWX1#show ip pim rp-hash 239.0.0.1
    RP: 192.168.30.1
    Info source: 192.168.30.1, via bootstrap

RP の IP アドレスとして 192.168.30.1 を指定します。

SWX(config)# ip pim rp-address 192.168.30.1

PIM-SSM を有効にします。SSM レンジとして 239.0.0.1 を使用します。 ( ip pim ssm コマンドで default キーワードを指定したときは、標準 SSM レンジ 232.0.0.0/8 を使用します。)

SWX(config)# access-list 1 permit any 239.0.0.1 0.0.0.0 any
SWX(config)# ip pim ssm range 1

IGMP SSM マッピング機能を有効にします。

SWX(config)# ip igmp ssm-map enable

マルチキャストグループ 239.0.0.1 とマルチキャスト送信者 192.168.30.1 の対応付けを行います。

SWX(config)# access-list 1 permit any 239.0.0.1 0.0.0.0 any
SWX(config)# ip igmp ssm-map static 1 192.168.30.1