IP マルチキャスト コンフィギュレーション ガイド、 Cisco IOS Release 15.1S
IP マルチキャスト テクノロジーの概要
IP マルチキャスト テクノロジーの概要
発行日;2012/02/05 | 英語版ドキュメント(2011/04/17 版) | ドキュメントご利用ガイド | ダウンロード ; この章pdf , ドキュメント全体pdf (PDF - 8MB) | フィードバック

目次

IP マルチキャスト テクノロジーの概要

機能情報の入手方法

この章の構成

IP マルチキャスト テクノロジーの概要

情報配信における IP マルチキャストの役割

マルチキャスト グループの転送方式

IP マルチキャスト ルーティング プロトコル

IP マルチキャスト グループ アドレス

IP クラス D アドレス

IP マルチキャスト アドレスのスコーピング

レイヤ 2 マルチキャスト アドレス

IP マルチキャスト配信モード

Any Source Multicast(ASM)

Source Specific Multicast

Protocol Independent Multicast

PIM デンス モード

PIM スパース モード

スパース-デンス モード

双方向 PIM

マルチキャスト グループ モード

双方向モード

スパース モード

デンス モード

ランデブー ポイント

Auto-RP

Auto-RP のスパース-デンス モード

ブートストラップ ルータ

Multicast Source Discovery Protocol(MSDP)

エニーキャスト RP

マルチキャスト転送

マルチキャスト配信のソース ツリー(最短パス ツリー)

マルチキャスト配信の共有ツリー

ソース ツリーの利点

共有ツリーの利点

リバース パス転送(RPF)

RPF チェック

PIM デンス モード フォールバック

PIM モードの選択に関するガイドライン

関連情報

その他の参考資料

関連資料

MIB

RFC

シスコのテクニカル サポート

用語集

IP マルチキャスト テクノロジーの機能情報の概要

IP マルチキャスト テクノロジーの概要

IP マルチキャストは、単一の情報ストリームを何千もの潜在的な企業および家庭に同時に配信することによってトラフィックを削減する帯域幅節約テクノロジーです。マルチキャストを利用するアプリケーションには、ビデオ会議、企業コミュニケーション、通信教育、およびソフトウェア、株価情報、ニュースの配信などが含まれます。

この章では、IP マルチキャストの技術的な概要を示します。IP マルチキャストは、ネットワーク リソース(特に、音声やビデオなどの帯域幅集約型サービス)を効率的に使用する方法です。IP マルチキャストの設定を始める前に、この章に記載された情報を理解することが重要です。

機能情報の入手方法

ご使用のソフトウェア リリースで、このモジュールで説明されるすべての機能がサポートされているとは限りません。最新の機能情報および警告については、ご使用のプラットフォームおよびソフトウェア リリースのリリースノートを参照してください。このモジュールに記載されている機能に関する情報を検索したり、各機能がサポートされているリリースに関するリストを参照したりするには、「IP マルチキャスト テクノロジーの機能情報の概要」を参照してください。

Cisco Feature Navigator を使用すると、プラットフォーム、Cisco IOS ソフトウェア イメージ、および Cisco Catalyst OS ソフトウェア イメージの各サポート情報を検索できます。Cisco Feature Navigator には、 http://www.cisco.com/go/cfn からアクセスします。Cisco.com のアカウントは必要ありません。

IP マルチキャスト テクノロジーの概要

IP マルチキャストを設定する前に、次の概念を理解する必要があります。

「情報配信における IP マルチキャストの役割」

「マルチキャスト グループの転送方式」

「IP マルチキャスト ルーティング プロトコル」

「IP マルチキャスト グループ アドレス」

「IP マルチキャスト アドレスのスコーピング」

「レイヤ 2 マルチキャスト アドレス」

「IP マルチキャスト配信モード」

「Protocol Independent Multicast」

「マルチキャスト グループ モード」

「ランデブー ポイント」

「マルチキャスト転送」

「PIM デンス モード フォールバック」

「PIM モードの選択に関するガイドライン」

情報配信における IP マルチキャストの役割

IP マルチキャストは、単一の情報ストリームを何千もの潜在的な企業および家庭に同時に配信することによってトラフィックを削減する帯域幅節約テクノロジーです。マルチキャストを利用するアプリケーションには、ビデオ会議、企業コミュニケーション、通信教育、およびソフトウェア、株価情報、ニュースの配信などが含まれます。

IP マルチキャスト ルーティングにより、ホスト(ソース)は、IP マルチキャスト グループ アドレスと呼ばれる特別な形式の IP アドレスを使用して、IP ネットワーク内の任意の場所にあるホスト(レシーバ)にパケットを送信できます。ソースのホストは、マルチキャスト グループ アドレスをパケットの宛先 IP アドレス フィールドに挿入します。IP マルチキャスト ルータおよびマルチレイヤ スイッチは、受信した IP マルチキャスト パケットを、マルチキャスト グループのメンバにつながるすべてのインターフェイスから転送します。すべてのホストは、グループのメンバであるかどうかにかかわらず、グループに送信できます。ただし、メッセージを受信するのはグループのメンバだけです。

マルチキャスト グループの転送方式

図 1 に示すように、IP 通信は、トラフィックのソースおよびレシーバとして動作するホストから構成されます。ソースは、ソースと呼ばれます。従来の IP 通信では、シングル ホスト ソースが別のシングル ホスト(ユニキャスト転送)またはすべてのホスト(ブロードキャスト転送)にパケットを送信します。IP マルチキャストは、1 つのホストがすべてのホストのサブセットにパケットを送信できる第 3 の方式(マルチキャスト転送)を提供します。この受信側のサブセットのホストは、マルチキャスト グループと呼ばれます。マルチキャスト グループに属するホストは、グループ メンバと呼ばれます。

マルチキャストは、このグループの概念に基づいています。マルチキャスト グループは、特定のデータ ストリームを受信するためにグループに加入する任意の数のレシーバです。このマルチキャスト グループには、物理的または地理的な境界がありません。つまり、ホストをインターネット上または任意のプライベート インターネットワーク上の任意の場所に配置できます。ソースから特定のグループに送信されたデータを受信するホストは、そのグループに加入する必要があります。グループへの加入は、ホスト レシーバが Internet Group Management Protocol(IGMP; インターネット グループ管理プロトコル)経由で行います。

マルチキャスト環境では、グループのメンバであるかどうかに関係なく、すべてのホストがグループに送信できます。ただし、グループに送信されたパケットを受信できるのは、そのグループのメンバだけです。IP ユニキャスト パケットと同様、マルチキャスト パケットは、ベストエフォート型の信頼性を使用してグループに配信されます。

図 1 IP の転送方式

図 2 では、レシーバ(指定されたマルチキャスト グループ)はソースからのビデオ データ ストリームを受信します。これらのレシーバは、ネットワーク内のルータに IGMP ホスト レポートを送信することによってその意思を示します。一方、ルータは、ソースからのデータをレシーバに配信する責任があります。ルータは、Protocol Independent Multicast(PIM)(「Protocol Independent Multicast」を参照)を使用して、マルチキャスト配信ツリーを動的に作成します。その結果、ビデオ データ ストリームは、ソースとレシーバの間のパスに含まれるネットワーク セグメントだけに配信されます。

図 2 マルチキャスト伝送

IP マルチキャスト ルーティング プロトコル

Cisco IOS ソフトウェアは、IP マルチキャスト ルーティングを実装するために次のプロトコルをサポートしています。

IGMP は、ホストがメンバになっているマルチキャスト グループを追跡するために LAN 上のホストと LAN 上のルータ間で使用されます。

Protocol Independent Multicast(PIM)は、ルータが相互に転送するマルチキャスト トラフィックとルータに直接接続された LAN に転送するマルチキャスト トラフィックを追跡するためにルータ間で使用されます。

Distance Vector Multicast Routing Protocol(DVMRP; ディスタンス ベクトル マルチキャスト ルーティング プロトコル)は、インターネットの Multicast Backbone(MBONE; マルチキャスト バックボーン)上で使用されます。Cisco IOS ソフトウェアは、PIM と DVMRP の間の相互作用をサポートしています。

Cisco Group Management Protocol(CGMP; Cisco グループ管理プロトコル)は、IGMP によって実行される作業と同様の作業を実行するために、Catalyst スイッチに接続されたルータ上で使用されます。

図 3 に、これらのプロトコルが IP マルチキャスト環境内のどの部分で動作するかを示します。

図 3 IP マルチキャスト ルーティング プロトコル

 

IP マルチキャスト グループ アドレス

マルチキャスト グループは、マルチキャスト グループ アドレスによって識別されます。マルチキャスト パケットは、そのマルチキャスト グループ アドレスに配信されます。シングル ホストを一意に識別するユニキャスト アドレスとは異なり、マルチキャスト IP アドレスは特定のホストを識別しません。マルチキャスト アドレスに送信されたデータを受信するために、ホストは、そのアドレスによって識別されるグループに参加する必要があります。データは、マルチキャスト アドレスに送信され、そのグループに送信されたトラフィックを受信する意思を示してグループに加入しているすべてのホストによって受信されます。マルチキャスト グループ アドレスは、ソースで特定のグループに割り当てられます。マルチキャスト グループ アドレスを割り当てるネットワーク管理者は、Internet Assigned Numbers Authority(IANA; インターネット割り当て番号局)によって予約されたマルチキャスト アドレス範囲の割り当てにアドレスが準拠していることを確認する必要があります。

IP クラス D アドレス

IP マルチキャスト アドレスは、IANA によって IPv4 クラス D アドレス空間に割り当てられています。クラス D アドレスの上位 4 ビットは 1110 です。したがって、ホスト グループ アドレスの範囲は 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 であると考えられます。マルチキャスト アドレスは、ソース(送信側)で、マルチキャスト グループ内のレシーバに対して選択します。


) クラス D アドレス範囲を使用するのは、IP マルチキャスト トラフィックのグループ アドレスまたは宛先アドレスに限られます。マルチキャスト データグラムのソース アドレスは、常にユニキャスト ソース アドレスです。


IP マルチキャスト アドレスのスコーピング

マルチキャスト アドレス範囲は、さまざまなアドレス範囲に対して(およびより小さなドメイン内でアドレスを再使用する場合に)予測可能な動作を提供するために細分化されています。 表 1 に、マルチキャスト アドレス範囲を要約します。それに続いて、各範囲について簡単に説明します。

表 1 マルチキャスト アドレス範囲の割り当て

名前
範囲
説明

予約済みリンクローカル アドレス

224.0.0.0 ~ 224.0.0.255

ローカル ネットワーク セグメント上のネットワーク プロトコル用に予約されています。

グローバル スコープ アドレス

224.0.1.0 ~ 238.255.255.255

組織間およびインターネット上でのマルチキャスト データの送信用に予約されています。

Source Specific Multicast

232.0.0.0 ~ 232.255.255.255

明示的にグループに加入しているレシーバだけにデータを転送する Source Specific Multicast(SSM)データグラム配信モデル用に予約されています。

GLOP アドレス

233.0.0.0 ~ 233.255.255.255

割り当て済みの Autonomous System(AS; 自律システム)ドメイン番号をすでに持つ組織によって静的に定義されるアドレス用に予約されています。

限定スコープ アドレス

239.0.0.0 ~ 239.255.255.255

プライベート マルチキャスト ドメイン用の管理スコープ アドレスまたは限定スコープ アドレスとして予約されています。

予約済みリンクローカル アドレス

224.0.0.0 ~ 224.0.0.255 のアドレス範囲は、IANA よってローカル ネットワーク セグメント上のネットワーク プロトコル用に予約されています。この範囲のアドレスを持つパケットのスコープはローカルであり、IP ルータによって転送されません。通常、リンク ローカル宛先アドレスを持つパケットは Time-to-Live(TTL; 存続可能時間)値 1 を使用して送信されるため、ルータによって転送されません。

この範囲内の予約済みリンクローカル アドレスは、それぞれに予約されたネットワーク プロトコル機能を提供します。ネットワーク プロトコルは、これらのアドレスをルータの自動検出および重要なルーティング情報の伝達用に使用します。たとえば、Open Shortest Path First(OSPF)は、IP アドレス 224.0.0.5 および 224.0.0.6 を使用してリンクステート情報を交換します。

IANA は、アドレス範囲 224.0.1. xxx から、ネットワーク プロトコルまたはネットワーク アプリケーションに単一のマルチキャスト アドレス要求を割り当てます。マルチキャスト ルータは、これらのマルチキャスト アドレスを転送します。

グローバル スコープ アドレス

224.0.1.0 ~ 238.255.255.255 の範囲のアドレスは、グローバル スコープ アドレスと呼ばれます。これらのアドレスは、組織間およびインターネット上でのマルチキャスト データの送信に使用します。これらのアドレスの一部は、IANA によってマルチキャスト アプリケーション用に予約されています。たとえば、IP アドレス 224.0.1.1 は、Network Time Protocol(NTP; ネットワーク タイム プロトコル)用に予約されています。

Source Specific Multicast アドレス

232.0.0.0/8 のアドレス範囲は、Source Specific Multicast(SSM)用に予約されています。Cisco IOS ソフトウェアでは、 ip pim ssm コマンドを使用して任意の IP マルチキャスト アドレスに SSM を設定することもできます。SSM は、1 対多通信における効率的なデータ配信メカニズムを可能にするProtocol Independent Multicast(PIM)の拡張です。SSM については、「IP マルチキャスト配信モード」を参照してください。

GLOP アドレス

Request for Comments(RFC; コメント要求)2770『GLOP Addressing in 233/8』で提唱されている GLOP アドレッシングでは、予約済みの AS 番号をすでに持つ組織は、静的に定義するアドレス用に 233.0.0.0/8 のアドレス範囲を予約することを推奨しています。これは、GLOP アドレッシングと呼ばれます。ドメインの AS 番号は、アドレス範囲 233.0.0.0/8 の 2 番目および 3 番目のオクテットに指定します。たとえば、AS 62010 は 16 進形式では F23A と記述します。この 2 つのオクテット F2 および 3A を分割すると、結果は 10 進数でそれぞれ 242 および 58 となります。これらの値から 233.242.58.0/24 というサブネットが得られ、このアドレス範囲が AS 62010 用にグローバルに予約されます。

限定スコープ アドレス

239.0.0.0 ~ 239.255.255.255 の範囲のアドレスは、プライベート マルチキャスト ドメイン用の限定スコープ アドレスまたは管理スコープ アドレスとして予約されています。これらのアドレスは、ローカル グループまたは組織に使用するように制限されています。企業、大学、およびその他の組織は、ドメインの外部には転送されないローカル マルチキャスト アプリケーション用に、限定スコープ アドレスを使用できます。通常、このアドレス範囲のマルチキャスト トラフィックが自律システム(AS)またはユーザ定義ドメインの外部に流出することを防ぐため、ルータにフィルタを設定します。AS またはドメイン内では、ローカル マルチキャスト境界を定義できるように、限定スコープ アドレス範囲を細分化することもできます。


) ネットワーク管理者は、インターネット上の他のユーザと競合することなく、この範囲のマルチキャスト アドレスをドメイン内で使用できます。


レイヤ 2 マルチキャスト アドレス

従来、LAN セグメント上の Network Interface Card(NIC; ネットワーク インターフェイス カード)が受信できるのは、バーンドイン MAC(Media Access Control; メディア アクセス制御)アドレスまたはブロードキャスト MAC アドレスを宛先とするパケットに限られていました。IP マルチキャストでは、共通の宛先 MAC アドレスを使用して、複数のホストが 1 つのデータ ストリームを受信できる必要があります。複数のホストが同じパケットを受信する場合、複数のマルチキャスト グループを区別できるように、何らかの方法を考案する必要があります。そのための 1 つの方法は、IP マルチキャスト クラス D アドレスを MAC アドレスに直接マッピングすることです。この方法を使用すると、NIC は多くの異なる MAC アドレスを宛先とするパケットを受信できます。

Cisco Group Management Protocol(CGMP; Cisco グループ管理プロトコル)は、IGMP によって実行される作業と同様の作業を実行するために、Catalyst スイッチに接続されたルータ上で使用されます。IP マルチキャスト データ パケットと IGMP レポート メッセージ(いずれも MAC レベルで同じグループ アドレスにアドレス指定されます)を区別できない Catalyst スイッチの場合、CGMP が必要になります。

IP マルチキャスト配信モード

IP マルチキャスト配信モードは、レシーバ ホストでのみ異なり、ソース ホストでは同じです。ソース ホストは、自身の IP アドレスをパケットの IP ソース アドレスとして、グループ アドレスをパケットの IP 宛先アドレスとして、IP マルチキャスト パケット送信します。

Any Source Multicast(ASM)

Any Source Multicast(ASM)配信モードでは、IP マルチキャストのレシーバ ホストは、任意のバージョンの IGMP を使用してマルチキャスト グループに加入できます。ルーティング テーブル ステート表記では、このグループは G として表記されます。レシーバ ホストは、このグループに加入することにより、任意のソースからグループ G に送信された IP マルチキャスト トラフィックを受信する意思を示します。ネットワークは、宛先アドレス G を持つ任意のソース ホストから送信された IP マルチキャスト パケットを、グループ G に加入しているネットワーク内のすべてのレシーバ ホストに配信します。

ASM では、ネットワーク内でグループ アドレスを割り当てる必要があります。ASM グループは、常に 1 つのアプリケーションだけによって使用されている必要があります。2 つのアプリケーションが同時に同じ ASM グループを使用していると、両方のアプリケーションのレシーバ ホストが両方のアプリケーション ソースからのトラフィックを受信します。その結果、ネットワーク内で予期しない過剰なトラフィックが生成される場合があります。この状況では、ネットワーク リンクの輻輳やアプリケーションのレシーバ ホストの誤動作が発生する可能性があります。

Source Specific Multicast

Source Specific Multicast(SSM)は、ブロードキャスト アプリケーションとしても知られる 1 対多アプリケーションをサポートする最善のデータグラム配信モデルです。SSM は、音声およびビデオ ブロードキャスト アプリケーション環境を対象としたシスコによる IP マルチキャストの実装のコア ネットワーク テクノロジーです。

SSM 配信モードでは、IP マルチキャストのレシーバ ホストは、IGMP バージョン 3(IGMPv3)を使用してチャネル (S, G) にサブスクライブする必要があります。レシーバ ホストは、このチャネルにサブスクライブすることにより、ソース ホスト S からグループ G に送信された IP マルチキャスト トラフィックを受信する意思を示します。ネットワークは、ソース ホスト S からグループ G に送信された IP マルチキャスト パケットを、チャネル (S, G) にサブスクライブしているネットワーク内のすべてのホストに配信します。

SSM では、ネットワーク内でグループ アドレスを割り当てる必要はありません。各ソース ホスト内で割り当てるだけです。同じソース ホスト上で実行されている異なるアプリケーションは、異なる SSM グループを使用する必要があります。異なるソース ホスト上で実行されている異なるアプリケーションは、ネットワーク上で過剰なトラフィックを発生させることなく、任意に SSM グループ アドレスを再使用できます。

Protocol Independent Multicast

Protocol Independent Multicast(PIM)プロトコルは、レシーバによって開始されたメンバシップの現在の IP マルチキャスト サービス モードを維持します。PIM は特定のユニキャスト ルーティング プロトコルに依存しません。PIM は特定の IP ルーティング プロトコルに依存せず、Enhanced Interior Gateway Routing Protocol(EIGRP)、Open Shortest Path First(OSPF)、Border Gateway Protocol(BGP; ボーダー ゲートウェイ プロトコル)、スタティック ルートなど、ユニキャスト ルーティング テーブルに値を格納するために使用されるユニキャスト ルーティング プロトコルをすべて利用できます。PIM は、ユニキャスト ルーティング情報を使用してマルチキャスト転送機能を実行します。

PIM はマルチキャスト ルーティング プロトコルと呼ばれますが、実際には完全に独立したマルチキャスト ルーティング テーブルを作成するのではなく、ユニキャスト ルーティング テーブルを使用して Reverse Path Forwarding(RPF; リバース パス転送)チェック機能を実行します。他のルーティング プロトコルとは異なり、PIM はルータ間でのルーティング アップデートの送受信を行いません。

PIM は、RFC 2362『 Protocol-Independent Multicast-Sparse Mode (PIM-SM):Protocol Specification 』で定義されています。

PIM は、デンス モードまたはスパース モードで動作できます。ルータは、スパース グループとデンス グループの両方を同時に処理できます。このモードにより、ルータがマルチキャスト ルーティング テーブルに値を格納する方法およびルータが直接接続されている LAN から受信したマルチキャスト パケットを転送する方法が決まります。

PIM の転送(インターフェイス)モードの詳細については、次の項を参照してください。

「PIM デンス モード」

「PIM スパース モード」

「スパース-デンス モード」

「双方向 PIM」

PIM デンス モード

PIM Dense Mode(PIM-DM; PIM デンス モード)は、プッシュ モデルを使用してマルチキャスト トラフィックをネットワークの隅々にまでフラッディングします。このプッシュ モデルは、データを要求するレシーバを使用せずにデータをレシーバに配信するための方式です。この方式は、ネットワークのあらゆるサブネットにアクティブなレシーバが存在する特定の配置には効率的です。

デンス モードでは、ルータは、他のすべてのルータが特定のグループのマルチキャスト パケットの転送を求めていると想定します。あるルータがマルチキャスト パケットを受信した場合、直接接続されたメンバまたは PIM ネイバーが存在しないときは、ソースにプルーニング メッセージが返送されます。後続のマルチキャスト パケットは、このプルーニングされたブランチ上のこのルータにはフラッディングされません。PIM は、ソース ベースのマルチキャスト配信ツリーを構築します。

PIM-DM は最初に、ネットワーク全体にマルチキャスト トラフィックをフラッディングします。ダウンストリーム ネイバーを持たないルータは、不要なトラフィックをプルーニングします。このプロセスは 3 分おきに繰り返されます。

ルータはこのようなフラッディングおよびプルーニング メカニズムを通じてデータ ストリームを受信することにより、ステート情報を蓄積します。これらのデータ ストリームには、ダウンストリーム ルータがマルチキャスト転送テーブルを作成できるように、ソースおよびグループの情報が含まれています。PIM-DM ではソース ツリー、つまり (S, G) エントリしかサポートされないので、共有配信ツリーは作成できません。


) デンス モードは頻繁に使用されることはなく、その使用は推奨されていません。このため、関連モジュールの設定作業では指定しません。


PIM スパース モード

PIM Sparse Mode(PIM-SM; PIM スパース モード)は、プル モデルを使用してマルチキャスト トラフィックを配信します。明示的にデータを要求したアクティブなレシーバを含むネットワーク セグメントだけがトラフィックを受信します。

デンス モード インターフェイスとは異なり、スパース モード インターフェイスがマルチキャスト ルーティング テーブルに追加されるのは、ダウンストリーム ルータから定期的な加入メッセージを受信している場合、または直接接続されたメンバがインターフェイス上に存在する場合だけです。LAN から転送する場合、グループが認識している Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)が存在するとスパース モード動作が発生します。その場合は、パケットがカプセル化され、RP に向けて送信されます。認識されている RP が存在しない場合は、デンス モード方式でパケットがフラッディングされます。特定のソースからのマルチキャスト トラフィックが十分である場合、レシーバのファースト ホップ ルータは、ソース ベースのマルチキャスト配信ツリーを構築するために加入メッセージをソースに向けて送信できます。

PIM-SM は、共有ツリーでデータ パケットを転送することにより、アクティブなソースに関する情報を配信します。PIM-SM は(少なくとも最初は)共有ツリーを使用するので、Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)の使用が必須です。RP は、管理者によってネットワーク内で設定されている必要があります。詳細については、「ランデブー ポイント」を参照してください。

スパース モードでは、ルータは、明示的なトラフィックの要求がない限り、他のルータが特定のグループのマルチキャスト パケットの転送を求めることはないと想定します。ホストがマルチキャスト グループに加入すると、直接接続されたルータは、RP に向けて PIM 加入メッセージを送信します。RP はマルチキャスト グループを追跡します。マルチキャスト パケットを送信するホストは、そのホストのファースト ホップ ルータによって RP に登録されます。その後、RP はソースに向けて加入メッセージを送信します。この時点で、パケットが共有配信ツリー上で転送されます。特定のソースからのマルチキャスト トラフィックが十分である場合、ホストのファースト ホップ ルータは、ソース ベースのマルチキャスト配信ツリーを構築するために加入メッセージをソースに向けて送信できます。

ソースが RP に登録すると、データは共有ツリーの下方向に転送され、レシーバに到達します。エッジ ルータは、共有ツリー上のデータ パケットを特定のソースから RP 経由で受信した時点で、そのソースについて知ります。次に、エッジ ルータは、そのソースに向けて PIM (S, G)加入メッセージを送信します。リバース パス上の各ルータは、RP アドレスのユニキャスト ルーティング メトリックをソース アドレスのメトリックと比較します。ソース アドレスのメトリックの方が良い場合は、ソースに向けて PIM (S, G) 加入メッセージを転送します。RP のメトリックと同じ、または RP のメトリックの方が良い場合は、RP と同じ方向に PIM (S, G)加入メッセージが送信されます。この場合、共有ツリーとソース ツリーは一致しているとみなされます。

共有ツリーがソースとレシーバの間の最適なパスでない場合、ルータは動的にソース ツリーを作成し、共有ツリーの下方向へのトラフィック フローを停止します。この動作は、Cisco IOS ソフトウェアのデフォルトの動作です。ネットワーク管理者は、Cisco IOS の ip pim spt-threshold infinity コマンドを使用して、トラフィックを強制的に共有ツリー上で保持することができます。

PIM-SM は、WAN リンクを使用するネットワークも含め、あらゆるサイズのネットワークに適合します。明示的な加入メカニズムにより、不要なトラフィックによる WAN リンクのフラッディングを回避します。

スパース-デンス モード

インターフェイス上でスパース モードまたはデンス モードを設定すると、そのインターフェイス全体に希薄性または稠密性が適用されます。ただし、環境によっては、単一リージョン内の一部のグループについては PIM をスパース モードで実行し、残りのグループについてはデンス モードで実行しなければならない場合があります。

デンス モードだけ、またはスパース モードだけをイネーブルにする代わりに、スパース-デンス モードをイネーブルにできます。この場合、グループがデンス モードであればインターフェイスはデンス モードとして処理され、グループがスパース モードであればインターフェイスはスパース モードとして処理されます。インターフェイスがスパース-デンス モードである場合にグループをスパース グループとして処理するには、RP が必要です。

スパース-デンス モードを設定すると、ルータがメンバになっているグループに希薄性または稠密性の概念が適用されます。

スパース-デンス モードのもう 1 つの利点は、Auto-RP 情報をデンス モードで配信しながら、ユーザ グループのマルチキャスト グループをスパース モード方式で使用できることです。したがって、リーフ ルータでデフォルト RP を設定する必要はありません。

インターフェイスがデンス モードで処理される場合、次のいずれかの条件が満たされると、そのインターフェイスはマルチキャスト ルーティング テーブルの発信インターフェイス リストに追加されます。

インターフェイス上にメンバまたは DVMRP ネイバーが存在する。

PIM ネイバーが存在し、グループがプルーニングされていない。

インターフェイスがスパース モードで処理される場合、次のいずれかの条件が満たされると、そのインターフェイスはマルチキャスト ルーティング テーブルの発信インターフェイス リストに追加されます。

インターフェイス上にメンバまたは DVMRP ネイバーが存在する。

インターフェイス上の PIM ネイバーが明示的な加入メッセージを受信した。

方向 PIM

Bidirectional PIM(Bidir-PIM; 双方向 PIM)は、個々の PIM ドメイン内での効率的な多対多通信用に設計された PIM プロトコルの拡張機能です。双方向モードのマルチキャスト グループは、追加のオーバーヘッドを最小限に抑えながら、任意の数のソースに対応できます。

PIM スパース モードで作成される共有ツリーは単方向です。これは、データ ストリームが RP(共有ツリーのルート)にもたらされるようにソース ツリーを作成する必要があることを意味します。これにより、データ ストリームはブランチを下方向に転送され、レシーバに到達できます。ソースのデータは、共有ツリーの上方向にある RP に向かって流れることはできません。これは、双方向共有ツリーとみなされます。

双方向モードでは、トラフィックは、グループの RP をルートとする双方向共有ツリーに沿ってのみ、ルーティングされます。Bidir-PIM では、RP の IP アドレスは、すべてのルータがその IP アドレスをルートとするループフリーのスパニング ツリー トポロジを確立するうえで重要な役割を果たします。この IP アドレスはルータ アドレスである必要はなく、PIM ドメイン内のどこからでも到達可能なネットワーク上の任意の未割り当て IP アドレスを使用できます。

Bidir-PIM は、PIM スパース モード(PIM-SM)のメカニズムから派生し、共有ツリー動作の多くを共有します。Bidir-PIM にも、共有ツリーのアップストリームにある RP に向けてソース トラフィックを無条件に転送する機能がありますが、PIM-SM のようなソースの登録プロセスはありません。これらの変更は、すべてのルータで (*, G) マルチキャスト ルーティング エントリだけに基づいてトラフィックを転送できるようにするには、必要にして十分なものです。この機能では、ソース固有のステートは不要であり、スケーリング機能を使用して任意の数のソースに対応できます。

マルチキャスト グループ モード

PIM では、マルチキャスト グループのパケット トラフィックは、そのマルチキャスト グループのために設定されたモードのルールに従ってルーティングされます。PIM の Cisco IOS 実装は、マルチキャスト グループ用に次の 4 つのモードをサポートしています。

PIM 双方向モード

PIM スパース モード

PIM デンス モード

PIM Source Specific Multicast(SSM)モード

ルータは、異なるマルチキャスト グループに対して、4 つのモードすべて、またはそれらの任意の組み合わせを同時にサポートできます。

双方向モード

双方向モードでは、トラフィックは、グループの Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)をルートとする双方向共有ツリーに沿ってのみ、ルーティングされます。Bidir-PIM では、RP の IP アドレスは、すべてのルータがその IP アドレスをルートとするループフリーのスパニング ツリー トポロジを確立するうえで重要な役割を果たします。この IP アドレスはルータである必要はなく、PIM ドメイン内のどこからでも到達可能なネットワーク上の任意の未割り当て IP アドレスを使用できます。この技術は、Bidir-PIM の冗長 RP 設定を確立するための優先設定方式です。

双方向グループに対するメンバシップは、明示的な加入メッセージを通じて伝えられます。ソースからのトラフィックは、無条件で、共有ツリーの上方向にある RP に向けて送信され、ツリーの下方向にある各ブランチ上のレシーバに渡されます。

スパース モード

スパース モード動作は 1 つの単方向共有ツリーを中心としており、そのルート ノードは Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)と呼ばれます。マルチキャスト トラフィックが RP 経由で共有ツリーを下方向へ流れるためには、ソースが RP に登録する必要があります。この登録プロセスでは、ネットワーク内のグループにアクティブなレシーバが存在すると、実際に RP によって Shortest Path Tree(SPT; 最短パス ツリー)加入がソースに向けてトリガーされます。

スパース モード グループは、明示的な相互運用加入モデルを使用します。レシーバ ホストは、Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)でグループに加入します。異なるグループは、異なる RP を持つ可能性があります。

マルチキャスト トラフィック パケットは、共有ツリーを下方向へ流れ、トラフィックの受信を明示的に求めたレシーバだけに到達します。

デンス モード

デンス モードは、ブロードキャスト(フラッディング)およびプルーニング モデルを使用して動作します。

マルチキャスト ルーティング テーブルに値を入力する際には、デンス モード インターフェイスが常にテーブルに追加されます。マルチキャスト トラフィックは、発信インターフェイス リスト内のすべてのインターフェイスからすべてのレシーバに転送されます。インターフェイスは、プルーニングと呼ばれるプロセスで発信インターフェイス リストから削除されます。デンス モードでは、直接接続されたレシーバが存在しないなど、さまざまな理由でインターフェイスがプルーニングされます。

プルーニングされたインターフェイスは再構築が可能です。つまり、マルチキャスト トラフィックのフローを最小限の遅延で再開できるように再接合できます。

ランデブー ポイント

Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)は、ルータが PIM-SM モードで動作しているときに実行する役割です。RP が必要になるのは、PIM-SM を実行しているネットワークだけです。PIM-SM では、マルチキャスト データを明示的に要求したアクティブなレシーバを含むネットワーク セグメントだけにトラフィックが転送されます。このようなマルチキャスト データの配信手法は、PIM Dense Mode(PIM-DM; PIM デンス モード)モデルとは対照的です。PIM-DM では、マルチキャスト トラフィックは、最初にネットワークのすべてのセグメントにフラッディングされます。ダウンストリーム ネイバーを持たないルータやレシーバに直接接続されたルータは、不要なトラフィックをプルーニングします。

RP は、マルチキャスト データのソースとレシーバが出会う場所として動作します。PIM-SM ネットワークでは、ソースはトラフィックを RP に送信する必要があります。このトラフィックは、共有配信ツリーの下方向にあるレシーバに転送されます。デフォルトでは、レシーバのファースト ホップ ルータは、ソースを認識すると、ソースに加入メッセージを直接送信し、ソースからレシーバへのソース ベースの配信ツリーを作成します。ソースとレシーバ間の最短パスに RP が存在しない限り、このソース ツリーには RP は含まれません。

ほとんどの場合、ネットワークにおける RP の配置は複雑な判断を必要としません。デフォルトでは、RP が必要になるのは、ソースおよびレシーバとの新しいセッションを開始する場合だけです。その結果、RP では、トラフィックのフローまたは処理によるオーバーヘッドはほとんど発生しません。PIM バージョン 2 では、ステートを作成する RP にソースが定期的に登録するだけなので、RP が実行する処理は PIM バージョン 1 よりも少なくなります。

Auto-RP

PIM-SM の最初のバージョンでは、すべてのリーフ ルータ(ソースまたはレシーバに直接接続されたルータ)は、RP の IP アドレスを使用して手動で設定する必要がありました。このような設定は、スタティック RP 設定とも呼ばれます。スタティック RP の設定は、小規模のネットワークでは比較的容易ですが、大規模で複雑なネットワークでは困難を伴う可能性があります。

PIM-SM バージョン 1 の導入に続き、シスコは、Auto-RP 機能を備えた PIM-SM のバージョンを実装しました。Auto-RP は、PIM ネットワークにおけるグループから RP へのマッピングの配信を自動化します。Auto-RP には、次の利点があります。

さまざまなグループにサービスを提供するために、ネットワーク内で複数の RP を設定することが比較的容易です。

Auto-RP を使用すると、異なる RP の間のロード スプリットと RP の配置をグループ参加者の場所に従って実行できます。

Auto-RP により、接続の問題の原因となる、矛盾した手動 RP 設定を回避できます。

複数の RP を使用して、異なるグループ範囲にサービスを提供したり、互いにバックアップとしての役割を果たしたりできます。Auto-RP が機能するためには、RP 通知メッセージを RP から受信して競合を解決する RP マッピング エージェントとしてルータが指定されている必要があります。その後、RP マッピング エージェントは、グループから RP への一貫したマッピングを他のすべてのルータに送信するようになります。これにより、すべてのルータは、サポート対象のグループに使用する RP を自動的に検出します。


) PIM をスパース モードまたはデンス モードに設定し、Auto-RP を設定しない場合は、RP を静的に設定する必要があります。



) ルータ インターフェイスがスパース モードに設定されている場合、Auto-RP グループに対してすべてのルータが 1 つのスタティック アドレスで設定されているときは、引き続き Auto-RP グループを使用できます。


Auto-RP が機能するためには、RP 通知メッセージを RP から受信して競合を解決する RP マッピング エージェントとしてルータが指定されている必要があります。その後、RP マッピング エージェントは、デンス モード フラッディングにより、グループから RP への一貫したマッピングを他のすべてのルータに送信するようになります。これにより、すべてのルータは、サポート対象のグループに使用する RP を自動的に検出します。インターネット割り当て番号局(IANA)は、224.0.1.39 と 224.0.1.40 という 2 つのグループ アドレスを Auto-RP 用に割り当てています。Auto-RP の利点の 1 つは、指定した RP に対するすべての変更は、RP であるルータ上で設定するだけで、リーフ ルータ上で設定する必要がないことです。Auto-RP のもう 1 つの利点は、ドメイン内で RP アドレスのスコープを設定する機能を提供することです。スコーピングを設定するには、Auto-RP アドバタイズメントに許容されている存続可能時間(TTL)値を定義します。

RP の各設定方式には、それぞれの長所、短所、および複雑度のレベルがあります。従来の IP マルチキャスト ネットワーク シナリオにおいては、Auto-RP を使用して RP を設定することを推奨します。Auto-RP は、設定が容易で、十分にテストされており、安定しているためです。代わりの方法として、スタティック RP、Auto-RP、およびブートストラップ ルータを使用して RP を設定することもできます。

Auto-RP のスパース-デンス モード

Auto-RP の前提条件の 1 つは、ip pim sparse-dense-mode インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用して、すべてのインターフェイスをスパース-デンス モードで設定する必要があることです。スパース-デンス モードで設定されたインターフェイスは、マルチキャスト グループの動作モードに応じてスパース モードまたはデンス モードで処理されます。マルチキャスト グループ内に既知の RP が存在する場合、インターフェイスはスパース モードで処理されます。グループ内に既知の RP が存在しない場合、デフォルトでは、インターフェイスはデンス モードで処理され、このインターフェイス上にデータがフラッディングされます(デンス モード フォールバックを回避することもできます。『Configuring Basic IP Multicast』モジュールを参照してください)。

Auto-RP を正常に実装し、224.0.1.39 および 224.0.1.40 以外のグループがデンス モードで動作することを回避するには、「シンク RP」(「ラスト リゾート RP」とも呼ばれます)を設定することを推奨します。シンク RP は、ネットワーク内に実際に存在するかどうかわからない静的に設定された RP です。デフォルトでは、Auto-RP メッセージはスタティック RP 設定よりも優先されるため、シンク RP の設定は Auto-RP の動作と干渉しません。未知のソースや予期しないソースをアクティブにできるため、ネットワーク内の可能なすべてのマルチキャスト グループにシンク RP を設定することを推奨します。ソースの登録を制限するように設定された RP がない場合は、グループがデンス モードに戻り、データがフラッディングされる可能性があります。

ブートストラップ ルータ

PIM-SM バージョン 2 では、Auto-RP に続いて BootStrap Router(BSR; ブートストラップ ルータ)と呼ばれるもう 1 つの RP 選択モデルが導入されました。BSR は、RP 機能およびグループの RP 情報のリレーに候補ルータを使用するという点において Auto-RP と同様に動作します。RP 情報は、PIM メッセージ内で伝送される BSR メッセージを通じて配信されます。PIM メッセージは、PIM ルータから PIM ルータに送信されるリンクローカル マルチキャスト メッセージです。RP 情報を広めるこのシングル ホップ方式のために、TTL スコーピングは BSR と一緒に使用できません。デンス モードに戻るというリスクを冒さないこと、およびドメイン内でスコープ設定機能を提供しないことを除いて、BSR は RP と同様に動作します。

Multicast Source Discovery Protocol(MSDP)

PIM スパース モード モデルでは、マルチキャスト ソースおよびレシーバはローカルの Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)に登録する必要があります。実際には、ソースまたはレシーバに最も近いルータが RP に登録しますが、注目すべき重要点は、RP が特定のグループのすべてのソースおよびレシーバを認識していることです。他のドメインの RP が他のドメインに存在するソースについて知る方法はありません。Multicast Source Discovery Protocol(MSDP)は、この問題を解決するための洗練された手段です。

MSDP は、アクティブなソースに関する情報を RP が共有できるようにするメカニズムです。RP は、ローカル ドメイン内のレシーバを認識しています。リモート ドメインの RP は、アクティブなソースについてヒアリングすると、その情報をそれぞれのローカル レシーバに渡すことができます。その後、ドメイン間でマルチキャスト データを転送できるようになります。MSDP の便利な機能の 1 つは、他のドメインに依存しない独自の RP を各ドメインが維持することは許可するが、RP がドメイン間でトラフィックを転送することは許可しないことです。マルチキャスト ドメイン間でのトラフィックの転送には、PIM-SM が使用されます。

各ドメインの RP は、TCP 接続を使用して、他のドメインの RP または他のドメインに接続する境界ルータとの MSDP ピアリング セッションを確立します。RP は、(正規の PIM 登録メカニズムを通じて)自身のドメイン内にある新しいマルチキャスト ソースについて知ると、Source-Active(SA)メッセージの最初のデータ パケットをカプセル化し、その SA をすべての MSDP ピアに送信します。各受信側ピアは、相互接続されたネットワーク(理論的には、マルチキャスト インターネット全体)内のすべての MSDP ルータに SA が到達するまで、修正された Reverse Path Forwarding(RPF; リバース パス転送)チェックを使用して SA を転送します。受信側の MSDP ピアが RP であり、その RP に SA 内のグループに対する (*, G) エントリがある(該当する受信先が存在する)場合、RP はソースに対して (S, G) ステートを作成し、ソースの最短パス ツリーに加入します。このカプセル化されたデータはカプセル化解除され、その RP の共有ツリーを下方向に転送されます。ラスト ホップ ルータ(レシーバに最も近いルータ)は、マルチキャスト パケットを受信すると、ソースへの最短パス ツリーに加入できるようになります。MSDP スピーカーは、その RP のドメイン内のすべてのソースを含む SA を定期的に送信します。

MSDP は、Internet Service Provider(ISP; インターネット サービス プロバイダー)間のピアリングを実現するために開発されました。ISP は、競合する ISP によって管理された RP に依存して顧客にサービスを提供することを望んでいませんでした。MSDP により、各 ISP は独自のローカル RP を持ちながら、インターネットに対してマルチキャスト トラフィックを送受信できます。

エニーキャスト RP

エニーキャスト RP は、MSDP の有益な応用です。本来、MDSP は、ドメイン間マルチキャスト アプリケーションに開発されたものですが、冗長性および負荷分散機能を提供するドメイン間機能としてエニーキャスト RP にも使用されます。エンタープライズ カスタマーは、通常、単一のマルチキャスト ドメイン内の耐障害性要件を満たすために、エニーキャスト RP を使用して Protocol Independent Multicast スパース モード(PIM-SM)ネットワークを設定します。

エニーキャスト RP では、ループバック インターフェイス上で同じ IP アドレスを使用して複数の RP を設定します。エニーキャスト RP ループバック アドレスは、32 ビット マスクを使用して設定し、ホスト アドレスにする必要があります。すべてのダウンストリーム ルータは、このエニーキャスト RP ループバック アドレスがローカル RP の IP アドレスを認識するように設定する必要があります。IP ルーティングでは、トポロジ的に最も近い RP が各ソースおよびレシーバに自動的に選択されます。ソースはネットワークの周囲に等間隔に配置されていると仮定すると、各 RP には同数のソースが登録されます。つまり、ソースを登録するプロセスは、ネットワーク内のすべての RP によって均等に共有されます。

ソースは 1 つの RP に登録でき、レシーバは異なる RP に加入できるため、RP にはアクティブなソースに関する情報を交換するための手段が必要です。この情報の交換は、MSDP を使用して行われます。

エニーキャスト RP では、すべての RP が互いに MSDP ピアになるように設定されます。ソースが 1 つの RP に登録すると、特定のマルチキャスト グループにアクティブなソースが存在することを通知する SA メッセージが他の RP に送信されます。その結果、各 RP は、他の RP のエリア内に存在するアクティブなソースを認識します。いずれかの RP で障害が発生すると、IP ルーティングが収束し、他の RP のいずれかが複数のエリアのアクティブ RP になります。新しいソースは、バックアップ RP に登録します。レシーバはこれらの新しい RP に加入し、接続が維持されます。


) RP は、通常、ソースおよびレシーバとの新しいセッションを開始するためだけに必要になります。RP は、ソースとレシーバがマルチキャスト データ フローを直接確立できるように、共有ツリーを支援します。すでにソースとレシーバの間にマルチキャスト データ フローが確立されている場合、そのセッションは RP 障害による影響を受けません。エニーキャスト RP を使用すると、いつでもソースおよびレシーバとの新しいセッションを開始できます。


マルチキャスト転送

マルチキャスト トラフィックの転送は、マルチキャスト対応ルータによって行われます。このようなルータは、すべてのレシーバにトラフィックを配信するために、IP マルチキャストがネットワーク上でたどるパスを制御する配信ツリーを作成します。

マルチキャスト トラフィックは、すべてのソースをグループ内のすべてのレシーバに接続する配信ツリー上で、ソースからマルチキャスト グループに流れます。このツリーをすべてのソース(共有ツリー)で共有したり、ソース(ソース ツリー)ごとに個別の配信ツリーを構築したりできます。共有ツリーは一方向または双方向です。

ソース ツリーと共有ツリーの構造を説明する前に、マルチキャスト ルーティング テーブルで使用する表記について触れておきます。これらの表記には次のものが含まれます。

(S, G) = (マルチキャスト グループ G のユニキャスト ソース, マルチキャスト グループ G)

(*, G) = (マルチキャスト グループ G のすべてのソース, マルチキャスト グループ G)

(S, G) という表記(「S カンマ G」と読みます)は、最短パス ツリーの列挙です。S はソースの IP アドレス、G はマルチキャスト グループ アドレスを表します。

共有ツリーは (*, G) で表されます。ソース ツリーは (S, G) で表され、常にソースでルーティングされます。

マルチキャスト配信のソース ツリー(最短パス ツリー)

マルチキャスト配信ツリーの最も単純な形式は、ソース ツリーです。ソース ツリーは、ソース ホストをルートとし、ネットワークを介してレシーバに接続するスパニング ツリーを形成するブランチを持ちます。このツリーはネットワーク上での最短パスを使用するため、Shortest Path Tree(SPT; 最短パス ツリー)とも呼ばれます。

図 4 に、ソース(ホスト A)をルートとし、2 つのレシーバ(ホスト B およびホスト C)に接続するグループ 224.1.1.1 の SPT の例を示します。

図 4 ソース ツリー

標準表記を使用すると、図 4 の例の SPT は(192.168.1.1, 224.1.1.1)となります。

(S, G) という表記は、各グループに送信する個々のソースに個別の SPT が存在することを意味します。

マルチキャスト配信の共有ツリー

ソースをルートとするソース ツリーとは異なり、共有ツリーはネットワーク内の選択されたポイントに配置された単一の共通ルートを使用します。この共有されたルートは、Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)と呼ばれます。

図 5 に、ルータ D にルートが配置されたグループ 224.2.2.2 の共有ツリーを示します。この共有ツリーは一方向です。ソース トラフィックは、ソース ツリー上の RP に向けて送信されます。このトラフィックは、次に RP から共有ツリーを下方向に転送され、すべてのレシーバに到達します(レシーバがソースと RP の間に配置されていない場合は、直接サービスが提供されます)。

図 5 共有配信ツリー

この例では、ソース(ホスト A およびホスト D)からのマルチキャスト トラフィックは、ルート(ルータ D)に送信された後、共有ツリーを下方向に転送され、2 つのレシーバ(ホスト B およびホスト C)に到達します。マルチキャスト グループ内のすべてのソースが同じ共有ツリーを使用するため、このツリーは、(*, G) というワイルドカード表記(「スター カンマ G」と読みます)を使用して表されます。この場合、* はすべてのソースを意味し、G はマルチキャスト グループを表します。したがって、図 5 の共有ツリーは (*, 224.2.2.2) と表記します。

ソース ツリーと共有ツリーは、どちらもループフリーです。ツリーが分岐する場所でのみ、メッセージが複製されます。マルチキャスト グループのメンバは常に加入または脱退する可能性があるため、配信ツリーを動的に更新する必要があります。特定のブランチに存在するすべてのアクティブ レシーバが特定のマルチキャスト グループに対してトラフィックを要求しなくなると、ルータは配信ツリーからそのブランチをプルーニングし、そのブランチから下方向へのトラフィック転送を停止します。そのブランチの特定のレシーバがアクティブになり、マルチキャスト トラフィックを要求すると、ルータは配信ツリーを動的に変更し、トラフィック転送を再開します。

ソース ツリーの利点

ソース ツリーには、ソースとレシーバの間に最適なパスを作成するという利点があります。この利点により、マルチキャスト トラフィックの転送におけるネットワーク遅延を最小限に抑えることができます。ただし、この最適化は代償を伴います。ルータがソースごとにパス情報を維持する必要があるのです。何千ものソース、何千ものグループが存在するネットワークでは、このオーバーヘッドがすぐにルータ上でのリソースの問題につながる可能性があります。ネットワーク設計者は、マルチキャスト ルーティング テーブルのサイズによるメモリ消費について考慮する必要があります。

共有ツリーの利点

共有ツリーには、各ルータにおいて要求されるステートの量が最小限に抑えられるという利点があります。この利点により、共有ツリーだけが許容されるネットワークの全体的なメモリ要件が緩和されます。共有ツリーの欠点は、特定の状況でソースとレシーバの間のパスが最適パスではなくなり、パケット配信に遅延を生じる可能性があることです。たとえば、図 5 の場合、ホスト A(ソース 1)とホスト B(レシーバ)の間の最短パスは、ルータ A およびルータ C であると考えられます。ここでは、ルータ D を共有ツリーのルートとして使用しているため、トラフィックは、ルータ A、ルータ B、ルータ D、ルータ C の順に通過する必要があります。共有ツリーだけの環境を実装する場合、ネットワーク設計者は、Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)の配置を慎重に検討する必要があります。

ユニキャスト ルーティングでは、トラフィックは、ネットワーク上でソースから宛先ホストまでの単一パスに沿ってルーティングされます。ユニキャスト ルータは、ソース アドレスを考慮せず、宛先アドレスおよびその宛先へのトラフィックの転送方法だけを考慮します。ルータは、ルーティング テーブル全体をスキャンして宛先アドレスを取得し、適正なインターフェイスから宛先の方向へユニキャスト パケットのコピーを転送します。

マルチキャスト転送では、ソースは、マルチキャスト グループ アドレスによって表される任意のホスト グループにトラフィックを送信します。マルチキャスト ルータは、どの方向が(ソースへ向かう)アップストリーム方向で、どの方向(1 方向または複数の方向)が(レシーバへ向かう)ダウンストリーム方向であるかを決定する必要があります。複数のダウンストリーム パスがある場合、ルータはパケットを複製し、それを適切なダウンストリーム パス(最善のユニキャスト ルート メトリック)で下方向に転送します。これらのパスがすべてであるとは限りません。レシーバの方向ではなく、ソースから遠ざかる方向へのマルチキャスト トラフィック転送は、Reverse Path Forwarding(RPF; リバース パス転送)と呼ばれます。RPF については、次の項を参照してください。

リバース パス転送(RPF)

ユニキャスト ルーティングでは、トラフィックは、ネットワーク上でソースから宛先ホストまでの単一パスに沿ってルーティングされます。ユニキャスト ルータは、ソース アドレスを考慮せず、宛先アドレスおよびその宛先へのトラフィックの転送方法だけを考慮します。ルータは、ルーティング テーブル全体をスキャンして宛先ネットワークを取得し、適正なインターフェイスから宛先の方向へユニキャスト パケットのコピーを転送します。

マルチキャスト転送では、ソースは、マルチキャスト グループ アドレスによって表される任意のホスト グループにトラフィックを送信します。マルチキャスト ルータは、どの方向が(ソースへ向かう)アップストリーム方向で、どの方向(1 方向または複数の方向)が(レシーバへ向かう)ダウンストリーム方向であるかを決定する必要があります。複数のダウンストリーム パスがある場合、ルータはパケットを複製し、それを適切なダウンストリーム パス(最善のユニキャスト ルート メトリック)で下方向に転送します。これらのパスがすべてであるとは限りません。レシーバの方向ではなく、ソースから遠ざかる方向へのマルチキャスト トラフィック転送は、Reverse Path Forwarding(RPF; リバース パス転送)と呼ばれます。RPF は、マルチキャスト データグラムの転送に使用されるアルゴリズムです。

Protocol Independent Multicast(PIM)は、ユニキャスト ルーティング情報を使用して、レシーバからソースへ向かうリバース パスに沿って配信ツリーを作成します。その後、マルチキャスト ルータは、その配信ツリーに沿ってソースからレシーバにパケットを転送します。RPF は、マルチキャスト転送における重要な概念です。RPF により、ルータは、配信ツリーの下方向へ正しくマルチキャスト トラフィックを転送できます。RPF は、既存のユニキャスト ルーティング テーブルを使用して、アップストリーム ネイバーとダウンストリーム ネイバーを決定します。ルータは、アップストリーム インターフェイスで受信した場合にのみ、マルチキャスト パケットを転送します。この RPF チェックにより、配信ツリーがループフリーであることを保証できます。

RPF チェック

マルチキャスト パケットがルータに到達すると、ルータはそのパケットに対して RPF チェックを実行します。RPF チェックが成功すると、パケットが転送されます。そうでない場合、パケットはドロップされます。

ソース ツリーを下方向へ流れるトラフィックに対する RPF チェック手順は次のとおりです。

1. ルータは、ユニキャスト ルーティング テーブルでソース アドレスを検索して、ソースへのリバース パス上にあるインターフェイスにパケットが到達したかどうかを判定します。

2. ソースに戻すインターフェイスにパケットが到達した場合、RPF チェックは成功し、マルチキャスト ルーティング テーブル エントリの発信インターフェイス リストに示されているインターフェイスからパケットが転送されます。

3. ステップ 2 で RPF チェックに失敗した場合は、パケットがドロップされます。

図 6 に、RPF チェックの失敗例を示します。

図 6 RPF チェックの失敗

 

図 6 では、ソース 151.10.3.21 からのマルチキャスト パケットはシリアル インターフェイス 0(S0)上で受信されています。ユニキャスト ルート テーブルのチェック結果は、このルータが 151.10.3.21 にユニキャスト データを転送するために使用するインターフェイスは S1 であることを示しています。パケットはインターフェイス S0 に到達しているため、このパケットは廃棄されます。

図 7 に、RPF チェックの成功例を示します。

図 7 RPF チェックの成功

 

この例では、マルチキャスト パケットはインターフェイス S1 に到達しています。ルータはユニキャスト ルーティング テーブルを参照し、S1 が適正なインターフェイスであることを知ります。RPF チェックが成功し、パケットが転送されます。

PIM デンス モード フォールバック

ミッション クリティカルなネットワークで IP マルチキャストを使用する場合は、PIM-DM(デンス モード)の使用を回避する必要があります。

デンス モード フォールバックとは、(RP が必要になる)スパース モードから(RP を使用しない)デンス モードに PIM モードを変更(フォールバック)するイベントです。デンス モード フォールバックは、RP 情報が失われると発生します。

スパース モード用に設定されたインターフェイス上ではデンス モード グループを作成できないため、 ip pim sparse-mode コマンドを使用してすべてのインターフェイスを設定している場合はデンス モード フォールバックは発生しません。

デンス モード フォールバックの原因と結果

PIM は、マルチキャスト グループが PIM-DM モードで動作するか、PIM-SM モードで動作するかを、グループから RP へのマッピング キャッシュ内の RP 情報の存在だけに基づいて決定します。Auto-RP を設定している場合やブートストラップ ルータ(BSR)を使用して RP 情報を配信する場合には、ネットワークの輻輳が原因ですべての RP、Auto-RP、またはグループの BSR に障害が発生すると RP 情報が失われる可能性があります。この障害により、ネットワークの一部または全部が PIM-DM にフォールバックすることがあります。

ネットワークが PIM-DM にフォールバックした場合、AutoRP または BSR が使用されているときは、デンス モード フラッディングが発生します。RP 情報が失われたルータがデンス モードにフォールバックし、障害が発生したグループに対して作成される必要がある新しいステートがデンス モードで作成されます。

デンス モード フォールバックを回避することによる効果

PIM-DM フォールバックを回避するまでは、グループから RP へのマッピングを使用しないすべてのマルチキャスト グループはデンス モードで処理されます。

PIM-DM フォールバックを回避すると、デンス モード フラッディングを回避するように PIM-DM フォールバック動作が変更されます。デフォルトでは、( ip pim sparse-mode コマンドを使用して)すべてのインターフェイスが PIM スパース モードで動作するように設定する場合は 、no ip pim dm-fallback コマンドを設定する必要はありません(つまり、PIM-DM フォールバック動作がデフォルトでイネーブルになります)。 ip pim sparse-mode コマンド(たとえば、 ip pim sparse-dense-mode コマンド)を使用して設定したインターフェイスがない場合は、 no ip pim dm-fallback コマンドを使用して PIM-DM フォールバック動作を明示的にディセーブルにできます。

no ip pim dm-fallback コマンドを設定している場合、またはすべてのインターフェイス上で ip pim sparse-mode を設定している場合、スパース モードで実行されている既存のグループは引き続きスパース モードで動作しますが、0.0.0.0 に設定された RP を使用します。RP アドレスが 0.0.0.0 に設定されたマルチキャスト エントリは、次のように動作します。

既存の (S, G) ステートを維持します。

(*, G) または (S, G, RPbit) の PIM 加入またはプルーニング メッセージは送信しません。

受信した (*, G) または (S, G, RPbit) 加入またはプルーニング メッセージは無視します。

登録は送信せず、ファースト ホップのトラフィックはドロップします。

受信した登録には、登録停止で応答します。

資産は変更しません。

(*, G) 発信インターフェイス リスト(olist)は、インターネット グループ管理プロトコル(IGMP)ステートに対してのみ維持します。

RP 0.0.0.0 グループに対する Multicast Source Discovery Protocol(MSDP)Source-Active(SA)メッセージは、引き続き受信して転送します。

PIM モードの選択に関するガイドライン

設定プロセスを開始する前に、どの PIM モードを使用する必要があるかを決定する必要があります。この決定は、ネットワーク上でサポートするアプリケーションによって異なります。

基本的なガイドラインには次のものが含まれます。

一般に、本質的に 1 対多または多対多アプリケーションでは PIM-SM を正常に使用できます。

1 対多アプリケーションで最適なパフォーマンスを得るには、SSM が適しています。ただし、IGMP バージョン 3 サポートが必要です。

多対多アプリケーションで最適なパフォーマンスを得るには、双方向 PIM が適しています。ただし、ハードウェア サポートは、Cisco IOS デバイスおよび Sup720 を搭載した Catalyst 6000 シリーズ スイッチに制限されます。

関連情報

基本 IP マルチキャストの設定については、『 Configuring Basic IP Multicast 』モジュールを参照してください。

その他の参考資料

ここでは、IP マルチキャストに関する参考資料について説明します。

関連資料

関連項目
参照先

IP マルチキャスト機能の参照先

『IP Multicast Features Roadmap』

IP マルチキャスト コマンド:コマンド構文の詳細、コマンド モード、コマンド履歴、デフォルト設定、使用に関する注意事項、および例

『Cisco IOS IP Multicast Command Reference』

MIB

MIB
MIB リンク

--

選択したプラットフォーム、Cisco IOS リリース、および機能セットの MIB を検索してダウンロードする場合は、次の URL にある Cisco MIB Locator を使用します。

http://www.cisco.com/go/mibs

シスコのテクニカル サポート

説明
リンク

右の URL にアクセスして、シスコのテクニカル サポートを最大限に活用してください。

以下を含むさまざまな作業にこの Web サイトが役立ちます。
・テクニカル サポートを受ける
・ソフトウェアをダウンロードする
・セキュリティの脆弱性を報告する、またはシスコ製品のセキュリティ問題に対する支援を受ける
・ツールおよびリソースへアクセスする
- Product Alert の受信登録
- Field Notice の受信登録
- Bug Toolkit を使用した既知の問題の検索
・Networking Professionals(NetPro)コミュニティで、技術関連のディスカッションに参加する
・トレーニング リソースへアクセスする
・TAC Case Collection ツールを使用して、ハードウェアや設定、パフォーマンスに関する一般的な問題をインタラクティブに特定および解決する

この Web サイト上のツールにアクセスする際は、Cisco.com のログイン ID およびパスワードが必要です。

http://www.cisco.com/cisco/web/support/index.html

用語集

bidir PIM:双方向 PIM は、双方向のデータ フローを提供する共有スパース ツリーを実装するプロトコルの PIM スイートに対する拡張機能です。PIM-SM とは対照的に、Bidir-PIM ではソース固有のステートをルータに保持することを回避できるため、ツリーを拡張して任意の数のソースに対応できます。

Cisco グループ管理プロトコル(CGMP):レイヤ 2 スイッチが Cisco ルータ上の IGMP 情報を利用してレイヤ 2 転送の決定を行うことを可能にする、シスコによって開発されたプロトコル。これにより、スイッチは、トラフィックを必要としているポートだけにマルチキャスト トラフィックを転送できます。

Dense Mode(DM; デンス モード)(インターネット ドラフト仕様):すべての潜在的なレシーバに対してマルチキャスト データの送信をアクティブに試行し(フラッディング)、セルフプルーニング(グループからの削除)に依存して目的の配信を行います。

Designated Router(DR; 代表ルータ):IGMP ホストから受信した IGMP メンバシップ情報に応えて、加入/プルーニング メッセージのカスケードをアップストリームの RP にルーティングする、PIM-SM ツリー上のルータ。

IGMP UniDirectional Link Routing(UDLR; 単方向リンク ルーティング):シスコの他の UDLR ソリューションでは、IP マルチキャスト ルーティングを、UDLR に対応するように強化された IGMP と組み合わせて使用します。このソリューションは、多くの衛星リンクに対する優れた拡張性を備えています。

IGMP スヌーピング:IGMP スヌーピングは、LAN スイッチに対して、ホストからルータに送信された IGMP パケットに含まれるレイヤ 3 情報を検査(「スヌーピング」)することを要求します。特定のマルチキャスト グループのホストからの IGMP レポートをヒアリングすると、スイッチは、そのホストのポート番号を関連するマルチキャスト テーブル エントリに追加します。ホストからの IGMP グループ脱退メッセージをヒアリングすると、スイッチは、そのホストのポートをテーブル エントリから削除します。

IGMP メッセージ:IGMP メッセージは、IP プロトコル番号 2 および IP ルータ アラート オプション(RFC 2113)を使用して標準 IP データグラムにカプセル化されます。

Multicast Routing Monitor(MRM):大規模マルチキャスト ルーティング インフラストラクチャにおいてネットワーク障害検出および分離機能を提供する管理診断ツール。マルチキャスト ルーティングの問題をほぼリアルタイムでネットワーク管理者に通知するように設計されています。

Multicast Source Discovery Protocol(MSDP):複数の PIM スパース モード(PIM-SM)ドメインを接続するためのメカニズム。MSDP により、異なるドメインのすべての Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント)がマルチキャスト グループのソースを認識できます。各 PIM-SM ドメインは自身の RP を使用するため、他のドメインの RP に依存する必要はありません。RP は、MSDP を TCP 上で実行して他のドメインのマルチキャスト ソースを検出します。MSDP は、グループに送信するソースをアナウンスするためにも使用されます。このようなアナウンスメントは、ドメインの RP で発生する必要があります。MSDP は、ドメイン間の動作に関して Multicast BGP(マルチキャスト BGP)に大きく依存しています。

Sparse Mode(SM; スパース モード)(RFC 2362):マルチキャスト グループのレシーバへのマルチキャスト データの送信を試行するまで、明示的な加入方式に依存します。

URL Rendezvous Directory(URD):URD は、コンテンツ ストリームの特定のソースに関する情報をネットワークに直接提供する Multicast-Lite ソリューションです。これにより、ネットワークは、ソースからレシーバへの最も直接的な配信パスをすばやく確立できるため、ストリーミング メディアの受信に必要な時間と労力が大幅に削減されます。URD により、アプリケーションは、Web ページ リンクまたは Web を介してコンテンツ ストリームのソースを直接識別できます。この情報は、アプリケーションに戻された後、URD を使用して再びネットワークに伝送されます。

この機能では、URD 対応の Web ページは、Web ページ上のソース、グループ、およびアプリケーションに関する情報を(media-type 経由で)提供します。関心のあるホストは、Web ページをクリックして HTTP トランザクション内の情報をプルします。レシーバへのラスト ホップ ルータは、このトランザクションを代行受信し、IANA によって割り当てられた特別なポートに送信します。ラスト ホップ ルータも URD に対応し、この情報を使用して、PIM ソースであるグループ (S, G) 加入をホストに代わって開始します。

UDLR トンネル:バック チャネル(別のリンク)を使用して、ルーティング プロトコルが一方向のリンクを双方向として認識するようにします。バック チャネル自体は、特殊な単方向 Generic Route Encapsulation(GRE; 総称ルーティング カプセル化)トンネルであり、これによってユーザ データ フローの反対方向のトラフィック フローを制御します。この機能により、IP および関連するユニキャスト/マルチキャスト ルーティング プロトコルは、単方向リンクを論理的な双方向リンクとして認識できます。このソリューションでは、プロトコルを変更せずに、すべての IP ユニキャストおよびマルチキャスト ルーティング プロトコルに対応できます。ただし、拡張性がないため、20 を超えるトンネルをアップストリーム ルータにフィードできません。単方向 GRE トンネルの目的は、制御パケットをダウンストリーム ノードからアップストリーム ノードに移動することです。

Internet Group Management Protocol(IGMP; インターネット グループ管理プロトコル)v2:IP ルータおよびそれらに直接接続されたホストがマルチキャスト グループ メンバシップ ステートをやりとりするために使用します。

Internet Group Management Protocol(IGMP; インターネット グループ管理プロトコル)v3:IGMP は、隣接するマルチキャスト ルータに IP マルチキャスト グループ メンバシップを報告するために IPv4 システムが使用するプロトコルです。IGMP バージョン 3 では、「ソース フィルタリング」のサポートが追加されています。これは、特定のマルチキャスト アドレスに送信された特定のソース アドレスからのみ(または、特定のソース アドレスを除くすべてのアドレスから)パケットを受信するかどうかを報告するためのシステム機能です。

基本マルチキャスト:インタラクティブなドメイン内マルチキャスト。企業キャンパス内でマルチキャスト アプリケーションをサポートします。信頼性の高いマルチキャスト転送である Pragmatic General Multicast(PGM)を含めることにより、ネットワークに追加の完全性を提供できます。

クエリー:接続先のホストからマルチキャスト グループ メンバシップ情報を引き出すためにルータから送信される IGMP メッセージ。

ソース ツリー:ネットワーク上での最短パスを取得するために、ソースおよびレシーバの代表ルータ(またはランデブー ポイント)を直接接続するマルチキャスト配信パス。ソースとレシーバの間で最も効率的にデータをルーティングできますが、RP 以外のデバイスで構築されると、ネットワーク全体で不要なデータ重複が発生する可能性があります。

Unidirectional Link Routing Protocol(UDLR; 単方向リンク ルーティング プロトコル):物理的な単方向インターフェイス(広帯域幅の衛星リンクなど)上で、バック チャネルを持つスタブ ネットワークにマルチキャスト パケットを転送するための手段を提供するルーティング プロトコル。

配信ツリー:マルチキャスト トラフィックは、すべてのソースをグループ内のすべてのレシーバに接続する配信ツリー上で、ソースからマルチキャスト グループに流れます。このツリーをすべてのソース(共有ツリー)で共有したり、ソース(ソース ツリー)ごとに個別の配信ツリーを構築したりできます。共有ツリーは一方向または双方向です。

プルーニング:マルチキャスト対応ルータが適切なマルチキャスト メッセージを送信して、特定のマルチキャスト グループのマルチキャスト ツリーから自身を削除することを意味するマルチキャスト ルーティング用語。そのグループにアドレス指定されたマルチキャスト データの受信を停止するため、グループに再加入するまで、接続先のホストにデータを配信できません。

ブロードキャスト:ノードが受信することを求めているかどうかに関係なく、すべてのノードに対してメッセージのコピーを 1 つ送信する 1 対全の通信。

Protocol Independent Multicast(PIM):既存の IP ネットワーク上で IP マルチキャスト ルーティングを実現する、Internet Engineering Task Force(IETF)によって定義されたマルチキャスト ルーティング アーキテクチャ。要点は、基礎となる OSPF や BGP などのユニキャスト プロトコルから独立していることです。

マルチキャスト:IP トラフィックを 1 つのソースまたは複数のソースから送信し、複数の宛先に配信できるようにするルーティング技術。宛先ごとに個別のパケットを送信する代わりに、単一の IP 宛先グループ アドレスによって識別される宛先のグループ(マルチキャスト グループと呼ばれます)に単一のパケットを送信します。マルチキャスト アドレッシングでは、単一の IP データグラムから複数のホストへの送信がサポートされます。

ユニキャスト:各要求者に個別にメッセージのコピーを送信するようにソースに要求するポイントツーポイント送信。

Rendezvous Point(RP; ランデブー ポイント):PIM-SM の共有マルチキャスト配信ツリーのルートであるマルチキャスト ルータ。

レポート:マルチキャスト グループにおいてメンバシップの加入、維持、または脱退を行うホストから送信される IGMP メッセージ。

IP マルチキャスト テクノロジーの機能情報の概要

表 2 に、このモジュールで説明した機能をリストし、特定の設定情報へのリンクを示します。この表には、Cisco IOS Release 12.2(1) 以降のリリースで導入または変更された機能だけを示します。

ご使用の Cisco IOS ソフトウェア リリースによっては、コマンドの中に一部使用できないものがあります。特定のコマンドのサポートの導入時期に関する詳細については、コマンド リファレンス マニュアルを参照してください。

ここに記載されていないこのテクノロジーの機能情報については、『IP Multicast Features Roadmap』を参照してください。

Cisco IOS ソフトウェア イメージは、Cisco IOS ソフトウェア リリース、機能セット、プラットフォームそれぞれに固有です。Cisco Feature Navigator を使用すると、プラットフォーム、および Cisco IOS ソフトウェア イメージの各サポート情報を検索できます。Cisco Feature Navigator( http://www.cisco.com/go/fn )にアクセスしてください。アクセスには、Cisco.com のアカウントが必要です。アカウントを持っていないか、ユーザ名またはパスワードが不明の場合は、ログイン ダイアログボックスの [Cancel] をクリックし、表示される指示に従ってください。


表 2 には、一連の Cisco IOS ソフトウェア リリースのうち、特定の機能が初めて導入された Cisco IOS ソフトウェア リリースだけが記載されています。特に明記されていない限り、Cisco IOS ソフトウェア リリース群の後続のリリースでもこの機能をサポートします。


表 2 IP マルチキャスト テクノロジーの機能情報の概要

機能名
リリース
機能設定情報

ネットワークにおける RP 情報損失後の PIM デンス モード フォールバック回避

12.3(4)T

ネットワークにおける RP 情報損失後の PIM デンス モード フォールバック回避機能は、すべての RP で障害が発生したときに PIM Dense Mode(DM; デンス モード)のフォールバックを回避できるようにします。信頼性が重大な意味を持つマルチキャスト ネットワークにとって、デンス モードの使用を回避することは非常に重要です。この機能は、スパース モードでマルチキャスト グループを保持するためのメカニズムを提供し、それによってデンス モード フラッディングを回避します。

この機能に関する詳細については、次の各項を参照してください。

「PIM デンス モード フォールバック」