邻居关系建立（PIM Hello）

邻居发现是形成组播分发树的先决条件，组播转发路径只能在 PIM Neighbor 间建立，通过 PIM Hello 包完成；

邻居关系建立

当路由器的接口激活 PIM 后，接口便周期（30s）发送 PIM Hello 数据包，目的地址 224.0.0.13。当交互 Hello 报文后，组播路由器间就能知道邻居信息，建立 PIM Neighbor 关系；

邻居关系维护

维持邻居关系依靠 PIM Hello 报文，邻居超时时间默认为 105s（标准为 3 倍的间隔时间，即 90 秒；在华为设备中，PIMv1 为 3 倍，即 90 秒，而 PIMv2 为 105 秒）；

如果超时时间内收不到邻居发来的 PIM Hello 报文，则删除邻居关系；

分发树的形成

PIM-DM 首次形成组播分发树主要依赖：扩散机制、剪枝机制、断言机制：
1）扩散机制：组播数据包向所有的 PIM Neighbor 泛洪，同时组播路由器产生组播路由表项；
2）断言机制：当组播转发过程中存在多路访问网络，则需要选举出一个组播转发路由器，避免重复组播报文；
3）剪枝机制：如果组播路由器下没有组成员，则将源到该组播路由器的组播转发路径剪枝；
4）DR 选举机制：通过 PIM Hello 进行 DR 选举，以负责流量的转发；

扩散机制

Multicast Source 发送的组播报文会在全网内扩散；
当 PIM Router 接收到组播报文，先进行 RPF 检查，通过后会在 PIM Router 上创建（S，G）表项，然后会向所有 PIM Neighbor 发送；

扩散过程如下：

PIM-DM 形成的（S，G）表项有老化时间（默认 210s），如果老化时间超时前没有收到新的组播报文，则删除（S，G）表项；

扩散机制会周期性（默认180s）全网扩散组播数据，周期性扩散的主要目的是探测是否有新成员加组，但是由于全网扩散组播数据会浪费大量带宽，所以现在的组播网络一般使用 状态刷新机制、嫁接机制 来实现周期性全网扩散感知新成员加组的目的；

断言机制（Assert）

问题描述：
在网段（MA Network）中，当有多个相连的 PIM Router 向该网段转发组播报文时，需要保证只有一个 PIM Router 向该网段转发组播报文；

解决方案：
通过 Assert（断言）机制，其选举规则，将决定 Multicast Router 的转发行为：
1）获胜一方的下游接口称为 Assert Winner，将负责后续对该网段组播报文的转发；
2）落败一方的下游接口称为 Assert Loser，后续不会对该网段转发组播报文，PIM Router 也会将其从（S，G）表项下游接口列表中删除；

断言机制选举规则，断言机制由组播数据触发：
1）当 PIM Router 在接收到 Neighbor 发送的相同组播报文（收到的报文 与 自己发送的报文 相同）后，会向该网段发送 Assert 报文，来进行选举；
2）Assert 报文内会携带到组播源的 单播路由前缀、路由优先级、开销、网络地址大小（大的胜出，有的选择网络地址小的，取决于实现）；
3）Assert 选举失败的设备会抑制自身的转发行为，并将这种抑制转发的状态保持一段时间，这段时间就被称为 Assert 保持时间，默认 180s；
4）Assert 保持时间超时后，竞选失败的设备会恢复转发，进而导致新一轮竞选被触发；

<AR2>display pim routing-table fsm 
...
 (192.168.2.1, 239.1.1.1)
     Protocol: pim-dm, Flag: LOC ACT 
     UpTime: 00:01:21
     Upstream interface: GigabitEthernet0/0/0
         Upstream neighbor: NULL
         RPF prime neighbor: NULL
         Join/Prune FSM: [F]
     Downstream interface(s) information: None

     FSM information for non-downstream interfaces:
         1: GigabitEthernet0/0/1
             Protocol: pim-dm
             DR state: [NDR]
             Join/Prune FSM: [NI]
             Assert FSM: [L, AT Expires: 00:02:41]
                 Winner: 10.0.45.3, Pref: 0, Metric: 0

剪枝机制（Prune）

问题描述：对于 Multicast Router，如果无 Multicast Receiver 与其连接，则无需再将组播流量继续放往该设备。

解决方案：通过 Prune 机制，组播网络可以将此类路径移除。

剪枝机制工作原理如下：

路由器为被裁剪的下游接口启动一个剪枝定时器（默认 210s），定时器超时后接口恢复转发：
1）组播报文重新在全网范围内扩散，新加入的组成员可以接收到组播报文；
2）随后，下游不存在组成员的叶子路由器将重新向上发起 Graft 操作；
3）通过这种周期性的扩散-剪枝，PIM-DM 周期性的刷新 SPT；

当下游接口被剪枝后：
1）如果下游叶子路由器有组成员加入，并且希望在下次“扩散-剪枝”前就恢复组播报文转发，则执行 Graft 动作；
2）如果下游叶子路由器一直没有组成员加入，希望该接口保持抑制转发状态，则执行 State-Refresh 动作；
3）Prune 影响组播流量发送，但是不会影响 State-Refresh 报文的发送；

剪枝否决：
1）在 MA Network 中，存在剪枝否决机制，即当发送 Prune 报文后，会等待（3s）网络中是否由其他接收者来否决；

分发树的维护

组播分发树形成后不会一直存在，也不会一直不变；

在 PIM Neighbor 关系稳定，组成员没有变化的情况下，维护组播分发树一般有两种方式：
1）持续发送组播报文，保证组播路由表项能一直存在。（思科，每三分钟将过期，以触发重新修剪）
2）发送状态刷新报文，保证组播路由表项的下行接口状态不发生变化。（华为设备使用该方式；当设备加入时，使用 Graft 机制）

状态刷新机制（State-Refresh）

在 PIM-DM 中，为了避免被裁剪的接口因为“剪枝定时器”超时而恢复转发：
1）离 Multicast Source 最近的 First-Hop Router 会周期性（60s）地触发 State-Refresh 报文在全网内扩散。
2）收到 State-Refresh 报文的 PIM Router 会刷新剪枝定时器的状态。被裁剪接口的下游叶子路由器如果持续无组成员加入，该接口将一直处于抑制转发状态。

逐跳泛洪 State-Refresh 报文：TTL=1，收到报文的 Router 将重新产生 State-Refresh 报文。

新成员的加组

当有新成员加入组播组后，组播网络需要更新组播分发树，才能将组播数据发往组成员。但是 PIM-DM 使用“扩散-剪枝”的方式建立分发树后，通过 State-Refresh 机制，使下行接口一旦被抑制就无法自动恢复。

所以，需要一些机制来更新组播分发树，一般 PIM-DM 更新分发树的方法有两种：
1）等待组播路由表超时后，全网重新泛洪。该方法不可控，在现网中无法实现
2）使用嫁接（Graft）机制，当新成员加组后，主动反向建立组播分发路径。现网中一般使用嫁接机制来实现新成员加组。

嫁接（Graft）机制

PIM-DM 通过嫁接机制，使有新组成员加入的网段快速得到组播报文。

1）叶子路由器通过 IGMP 了解到与其相连的用户网段上，组播组 G 有新的组成员加入。
2）随后叶子路由器会基于本地的组播路由表向上游发送 Graft 报文，请求上游路由器恢复相应出接口转发，将其添加在（S，G）表项下游接口列表中。
3）Graft 报文会一直向上转发；