多播路由技术
什么是多播转发树？
用图论术语描述从特定源节点到多播组的所有成员的一组路径，这些路径定义了图论中的树（tree，是不含任何回路的图，即一个路由器不会在一条路径上出现两次或两次以上），有时也称为转发树。每个多播路由器对应于树中的一个结点。连接两个路由器的网络则对应于树种的一条边。分组的源结点是树的根或根结点。从源结点出发，沿着一条路径到达的最后一个路由器称为叶子路由器。连接在叶子路由器上的网络称为叶子网络。
基于源的树
为了进行多播，需要这样一棵树，源主机是树根，而多播组的成员是树叶，这棵树连接了一个多播组的所有结点，并且从树根到树叶的每一条路径都是可能的最短路径，这样的树叫最短路径树（SPT）。由多播组的源S1（IP地址为192.168.0.66）发送给多播组G（组地址为239.0.0.11）的多播分组所经过的路径，用带箭头的实现表示。带箭头的实线形成已多播源为根的SPT转发树。一般使用一组对（S,G）来表示一颗SPT树，其中S表示多播源的IP地址，G表示要加入的多播组。图中的多播源S1的SPT树可以表示为（192.168.0.66，239.0.0.11）。这种表示方式意味着，对于组内的每个多播源都存在相应的SPT树。不存在一个中心多播路由器。
共享树
共享树也叫汇聚点树（RPT），汇聚点作为RPT树的公共根。与基于源的树SPT不同，发送多播分组的源主机不是直接向网络中发送多播分组，而是先把分组发往RPT树的根RP。然后再由RP向网络中的所有成员发送它收到的多播分组。先给到RP，如图中虚线；然后RP发给主机，如图中实线。RP相当于一个中心多播路由器，减少了路由器多播路由表中表项的数量。
多播路由协议
多播路由协议可以按照密集模式和稀疏模式两种方式工作。目前密集模式下的常见协议有距离向量多播路由协议DVMRP、多播开放最短路径优先协议MOSPF和密集模式协议无关多播PIM-DM。稀疏模式下的协议有稀疏模式协议无关多播PIM-SM和基于核心树的多播协议CBT。
通常密集模式下的协议采用SPT树状类型，稀疏模型采用RPT进行路由。
多播路由协议分为哪些类型？多播路由协议DVMRP、MOSPF、PIM-DM、PIM-SM和CBT分别属于哪一种路由协议？
答案如上两段。
距离向量多播路由协议DVMRP
是基于源的路由协议，第一个支持多播功能的路由协议，实现了具有逆向路径转发、嫁接和剪枝的基于源的多播树。
逆向路径转发（RPF）拒绝转发示例
单播路由表中的每个表项至少有目的网络和接口两个字段。图中路由器RB的路由表中的第一个路由表项表示的意义可以这样理解，路由器RB接收到的单播分组，如果其目的网络为192.168.0.0/16，则从接口E1转发出去，即接口E1为可能到源网络192.168.0.0/16的转发接口。如图，假设从串行接口S0接收到了来自多播源192.168.0.22的分组，路由器RB查看路由表时，发现此分组不是在从RB到多播源的最短路径上转发过来的。所以，根据RPF技术，路由器RB将拒绝转发该分组，丢弃之。
剪枝和嫁接
DVMRP使用广播方式把第一个分组发送到每一个网络，然后分组还要经理两个过程：剪枝和嫁接。
-
洪泛和剪枝
洪泛路由算法（下图虚线）是一个简单有效的路由算法，其基本思想是每个节点都是用广播转发收到的数据分组，若收到重复分组则进行丢弃处理。洪泛算法最大的问题是会产生大量的重复分组，占用网络资源，使路由器和链路的资源过于浪费，以致效率很低。
为了减轻那些不存在接受者的分支上的相关资源的浪费，这些分支上的多播路由器会向其上游路由器发送剪枝报文（实线），阻止不需要的多播分组的继续转发。这样剪枝的结果便是没有多播接受者的分支被剪枝，最初洪泛形成的转发树只剩下有接收者的分支。
带箭头的虚线便是最初洪泛形成的转发树，然后将发送剪枝报文的删掉，如下图：
得到剪枝后形成的转发树如下：
-
嫁接
嫁接是把被剪的转发树分支重新加入到多播转发树上。
假定与路由器RD相连的网络中的主机PB想接收多播源S发送来的多播分组，由于此时RD已经在剪枝过程中被剪掉，目前它不在多播转发树中。所以RD收到加入多播组的报文后，会向其上游路由器RB发送嫁接报文，路由器RB收到RD的嫁接报文后，把与RD相连的接口置为转发状态，RD分支又回到多播转发树中。
CBT构造过程示例
CBT是共享树，及多播中的所有源结点共享这棵树，使用一个核心作为树根。
如图，R3、R8和R6路由器连接的网络有多播组成员，R4和R7所连接的路由器没有多播组的成员，路由器R7所连接的网络中有主机想加入多播组时，主机发送一个IGMP成员关系报告报文，路由器R7收到这个报告报文，就启动了构造一棵CBT的过程，如下：
-
定位核心路由器
-
当一个新成员主机想加入组G时，一个与该主机直接连接的CBT路由器通过最短路径向核心结点发送加入join报文。
-
如果接收到join报文的某个中间路由器已经是CBT的成员，它将通过join报文的逆向路径向新成员发回加入应发答join-ack报文。joinp-ack路径上的每个路由器都将执行下面的操作：创建一个新的包括多播组地址、入接口和出接口的状态项。
PIM-DM和PIM-SM
PIM-DM只支持源树，使用推的方式，把多播流向网络的各个地方转发，从而把流推给不同接收者。这种方式适用于网络中的各个子网都有接收者的情况。PIM-DM一开始向网络中的各处发多播流，路由器每隔3分钟检查一次自己是否还存在“下游”的邻居，如果没有，就把这个流剪掉。
PIM-SM使用拉的方式，只有存在接收者的网段才会接收到数据流。PIM-SM通过在共享树中转发数据包来散布组播源的信息。PIM-SM使用共享树，它需要指定一个汇聚点（RP），一旦其它路由器收到从共享树来的数据后，就知道了数据的源在哪里。于是，路由器就会向源发送PIM（S，G）加入信息。在反向路径上的每个路由器比较自己的单播路由表中它到RP的度量和它到源的度量，如果到源的度量更优，它就会继续发送PIM（S，G）加入信息。否则，PIM（S，G）信息就会沿着RP的方向来发送。这样，就生成了共享树和源树。单向共享树，靠近源的路由器先向RP注册，然后在源和RP之间生成源树，数据通过共享树（*，G）到达接收者。
如何建立源到RP的基于源的树？
PIM-SM示例
什么时候需要从共享树切换到基于源的树（源到多播组成员）？如何切换？
PIM-SM的工作过程就是SPT和RPT建立的过程。RPT可以切换成SPT，一般会在用户端设置一个阀值，当组播流超过阀值的时候，就会切换成SPT。默认阀值为0，也就是一有组播流就从RPT切换成SPT。
共享树的构建
以R3为RP的共享树，举例如下：
多播源发现协议MSDP
用来发现其他PIM-SM域内的多播源信息，配置了MSDP对等体的RP，将其域内的活动多播源信息通过SA报文（携带多组（S，G）信息，在多个RP之间传递）通告给它的所有MSDP对等体，这样一个PIM-SM域内的多播源信息就会被传递到另一个PIM-SM域。如下图：
