Guia de Solução de Problemas de Roteamento IP Multicast para Switches Omada Campus

Sumário

Objetivo

Requisitos

Introdução

Etapas de resolução de problemas

Caso 1. O serviço multicast L3 sob demanda não está disponível ao configurar o PIM-DM

Caso 2. O serviço multicast L3 sob demanda não está disponível ao configurar o PIM-SM

Conclusão

Objetivo

Este artigo fornece orientações para a resolução de problemas relacionados a erros de multicast sob demanda de camada 3 com base nos modos PIM-DM e PIM-SM.

Requisitos

• Switch Gerenciável Omada Campus L3

Introdução

O PIM (Protocol Independent Multicast) é independente de qualquer protocolo de roteamento unicast específico. Ele não precisa manter informações de roteamento unicast especiais, mas usa diretamente as informações de roteamento na tabela de roteamento unicast para realizar uma verificação de encaminhamento de caminho reverso (RPF) em pacotes multicast. Se a verificação for bem-sucedida, ele cria uma entrada na tabela de roteamento multicast para encaminhar os pacotes multicast. Atualmente, os switches de camada 3 suportam os modos PIM-Dense (PIM-DM) e PIM-Sparse (PIM-SM). O PIM-DM é adequado para redes pequenas com receptores multicast densos em cada segmento de rede; o PIM-SM é mais complexo de configurar e adequado para redes de grande escala.

O IGMP (Internet Group Management Protocol) faz parte do conjunto de protocolos TCP/IP e é usado para o gerenciamento de associação a grupos multicast IPv4. O IGMP é usado para estabelecer e manter a associação a grupos multicast entre o host receptor e seus roteadores multicast diretamente conectados, por meio da troca de mensagens IGMP.

O roteamento multicast de camada 3 requer a implementação de PIM e IGMP na rede. O PIM precisa ser implementado nos modos denso e esparso em todo o domínio multicast de camada 3. O IGMP precisa ser implementado nos roteadores multicast conectados aos receptores multicast.

Etapas de resolução de problemas

Caso 1. O serviço multicast L3 sob demanda não está disponível ao configurar o PIM-DM

Para ajudar a compreender o processo de resolução de problemas, apresentamos a seguir um breve resumo do princípio do PIM-DM. O processo geral de encaminhamento do fluxo de dados do PIM-DM pode ser resumido como Inundação - Poda - Enxerto:

1. Inundação: Após receber o fluxo de dados multicast, o roteador PIM conectado diretamente à fonte multicast inunda o fluxo de dados para todo o domínio multicast PIM-DM. Dessa forma, todos os roteadores PIM no domínio multicast PIM-DM podem obter as informações da fonte multicast.
2. Poda: Após o fluxo de dados ser inundado, se nenhum membro do grupo multicast estiver conectado ao roteador PIM, a poda é necessária para notificar o roteador upstream a interromper o encaminhamento das informações do grupo multicast.
3. Enxerto: Quando um cliente se conecta ao roteador PIM, o roteador primeiro verifica se as informações do grupo multicast obtidas durante o processo de inundação contêm o grupo multicast solicitado pelo cliente. Em caso afirmativo, uma mensagem de enxerto será enviada à fonte multicast do grupo. Através do mecanismo de verificação RPF, a mensagem de enxerto PIM é encaminhada salto a salto na árvore de caminhos mais curtos entre o roteador PIM diretamente conectado ao cliente e a fonte. Após receber a mensagem de enxerto, o roteador PIM diretamente conectado à fonte libera o fluxo de dados multicast correspondente para o cliente que enviou a mensagem de enxerto, e o fluxo de dados multicast será encaminhado para o cliente ao longo da árvore de caminhos mais curtos multicast gerada pelo enxerto.

Conforme ilustrado na figura abaixo, quatro switches Omada formam uma topologia multicast L3 típica com um loop. O servidor multicast está localizado no segmento de rede 172.19.1.0/24 e o cliente está localizado no segmento de rede 172.16.1.0/24. Como o servidor e o cliente estão em segmentos de rede diferentes, o serviço multicast L3 é necessário para permitir que o cliente reproduza normalmente os dados multicast sob demanda. Consulte a tabela a seguir para obter a configuração de cada dispositivo sob teste (DUT) na topologia.

A seguir, apresentamos as orientações para a resolução de problemas comuns do PIM-DM com base na topologia acima:

Etapa 1. Verifique a conectividade entre o servidor multicast e o roteador PIM diretamente conectado a ele.

Para serviços multicast de camada 3, o endereço IP do servidor multicast e o endereço IP da interface do roteador PIM diretamente conectado a ele devem estar no mesmo segmento de rede. Você pode usar o comando show ip route para verificar a tabela de roteamento unicast no roteador PIM diretamente conectado ao servidor multicast. O prefixo do código da entrada de roteamento diretamente conectada é C. No exemplo, o roteador PIM diretamente conectado à origem é o DUT#4. A seguir, o resultado do comando show ip route no DUT#4. A entrada na caixa vermelha é a entrada de roteamento do roteador PIM diretamente conectado à origem.

Além disso, você pode pingar diretamente o endereço IP do servidor multicast no roteador PIM. Se o ping for bem-sucedido, significa que o servidor multicast e o endereço IP da interface do roteador PIM diretamente conectada estão no mesmo segmento de rede e não há problema de conectividade.

Além disso, no modo PIM-DM, as entradas serão criadas por padrão para fluxos de dados válidos. Portanto, você também pode usar o comando `show ip mroute` para verificar a tabela de roteamento multicast do roteador PIM conectado diretamente à fonte. Se a entrada da tabela multicast correspondente ao servidor multicast tiver sido estabelecida, não haverá problemas com a conectividade entre o servidor multicast e o roteador PIM ao qual ele está conectado diretamente. A figura abaixo mostra o resultado do comando `show ip mroute` no DUT#4, exibindo que o servidor multicast criou um total de 20 canais.

Etapa 2. Certifique-se de que todos os segmentos de rede em todo o domínio multicast sejam alcançáveis por unicast.

O protocolo PIM utiliza as informações de roteamento da tabela de roteamento unicast para realizar verificações RPF em pacotes multicast. Se um roteador PIM não conseguir alcançar um determinado segmento de rede no domínio multicast, a verificação RPF do fluxo de dados multicast poderá falhar e, consequentemente, a transmissão sob demanda poderá não estar disponível. Você pode usar o comando `show ip route` para verificar a tabela de roteamento. Neste exemplo, o domínio multicast inclui seis segmentos de rede: vlan100, vlan101-104 e vlan200. Portanto, todos os roteadores PIM no domínio multicast devem conter entradas de roteamento para alcançar esses seis segmentos. Para obter detalhes sobre como configurar o roteamento dinâmico, consulte o guia de configuração do protocolo de roteamento dinâmico correspondente.

Em particular, verifique as entradas de rota em cada roteador PIM que alcançam o segmento de rede onde a origem está localizada. Se o IP de origem do fluxo de dados multicast estiver inacessível, o fluxo de dados correspondente será descartado diretamente. Você pode usar o comando show ip route specify no roteador PIM para verificar as entradas.

Etapa 3.Certifique-se de que a relação de vizinhança PIM entre cada roteador PIM no domínio multicast esteja estabelecida normalmente

Os fluxos de dados multicast só podem ser encaminhados salto a salto entre vizinhos PIM, portanto, é necessário garantir que a relação de vizinhança PIM seja estabelecida entre todos os roteadores PIM no domínio multicast. Para realizar essa verificação, use o comando show ip pim neighbor. Neste exemplo, apenas a interface vlan101 do DUT#1 possui vizinhos PIM, e as interfaces vlan101-103 do DUT#2 possuem vizinhos PIM. Se a relação de vizinhança PIM não puder ser estabelecida normalmente, verifique se o PIM está habilitado em cada interface e se o endereço IP de cada interface está configurado corretamente.

Etapa 4.Certifique-se de que a interface diretamente conectada ao cliente tenha IGMP e PIM habilitados e que a tabela multicast IGMP de camada 3 esteja criada corretamente.

A interface com a função IGMP habilitada pode servir como um servidor de consulta IGMP. O servidor de consulta IGMP de camada 3 realiza verificações rigorosas no endereço IP de origem das mensagens de relatório/saída e processa apenas mensagens do protocolo IGMP cujo endereço IP de origem e o servidor de consulta estejam no mesmo segmento de rede. O IGMP padrão é habilitado como IGMPv3, que é compatível com mensagens IGMPv1 e IGMPv2. Neste exemplo, um grupo multicast IGMPv2 é estabelecido para o servidor de consulta IGMPv3. Você pode usar o comando show ip igmp interface statistic para verificar o envio e o recebimento de mensagens IGMP. Além disso, você pode usar o comando show ip igmp group interface {detail} para verificar o estabelecimento do grupo IGMP de camada 3.

Etapa 5.Se o multicast L3 ainda falhar, verifique o roteamento multicast salto a salto

No modo PIM-DM, os fluxos de dados multicast são encaminhados salto a salto na árvore de caminhos mais curtos (SPT) entre a Origem e o Cliente. Na topologia de exemplo acima, a SPT é Origem&DUT#4&DUT#2&DUT#1&Cliente. Como já verificamos os saltos Origem&DUT#4 e DUT#1&Cliente, agora precisamos verificar a parte DUT#4&DUT#2&DUT#1. Recomenda-se verificar a tabela de roteamento multicast do Cliente para a Origem usando o comando show ip mroute. Verifique se a interface de entrada e a interface de saída na tabela de roteamento multicast atendem às expectativas. A figura abaixo mostra a tabela de roteamento multicast completa de DUT#4&DUT#2&DUT#1.

Caso 2. O serviço multicast L3 sob demanda não está disponível ao configurar o PIM-SM

O flooding do PIM-DM ocupa uma grande largura de banda e aumenta a pressão potencial sobre todos os roteadores PIM no domínio multicast. Portanto, em redes de grande escala, recomenda-se o uso do modo PIM-SM. Ao configurar um Roteador de Inicialização (BSR) e um Ponto de Encontro (RP), o PIM-SM permite que todos os fluxos de dados multicast na rede se registrem no RP em modo unicast, garantindo que o RP possa registrar todas as informações multicast no domínio multicast e que outros roteadores PIM obtenham informações de grupo multicast por meio do RP. A operação do PIM-SM pode ser dividida em duas fases principais:

• Fase 1: O cliente recebe o fluxo de dados através da RPT (Árvore de Pontos de Encontro)

Após receber a solicitação de ingresso no grupo IGMP do cliente, o roteador PIM conectado diretamente ao cliente solicita os dados do grupo multicast ao RP, e então o RP solicita os dados multicast da fonte multicast correspondente com base nas informações do grupo multicast registradas. O fluxo de dados multicast chega ao cliente através do RP. Nessa fase, o caminho de encaminhamento multicast através do RP é chamado de Árvore de Pontos de Encontro (RPT).

• Fase 2: O cliente recebe o fluxo de dados através da SPT (Árvore de Caminho Mais Curto)

Na fase 1, o roteador PIM diretamente conectado ao cliente recebe o fluxo de dados multicast e pode obter as informações da fonte multicast com base no endereço IP de origem do fluxo de dados multicast. Em seguida, esse roteador PIM envia uma mensagem Join contendo as informações do endereço IP de origem do multicast para a fonte multicast, com base na verificação RPF. O roteador PIM intermediário que recebe a mensagem Join continua realizando verificações RPF e enviando mensagens Join para a fonte multicast, até que o roteador PIM conectado à fonte receba a mensagem Join e encaminhe o fluxo de dados correspondente para os dispositivos conectados. Agora, o fluxo de dados multicast é encaminhado para o cliente ao longo do SPT gerado pela mensagem Join, e a transferência do fluxo de dados na fase 1 é cancelada, reduzindo a pressão sobre a largura de banda no RP e em outros caminhos não mais curtos.

Conforme ilustrado na figura abaixo, quatro switches Omada formam uma topologia típica em loop, implementando serviços multicast de camada 3 no modo PIM-SM. O endereço IP do servidor multicast, do cliente e de cada interface é o mesmo que no modo PIM-DM. No modo PIM-SM, o DUT#2 está configurado como BSR e o DUT#3 como RP.

Comparado ao PIM-DM, o PIM-SM é mais complexo e requer mais verificações para a resolução de problemas. Os passos 1 a 4 da resolução de problemas do PIM-DM ainda se aplicam ao PIM-SM, e recomenda-se verificar esses passos primeiro ao solucionar problemas no PIM-SM. Além disso, ao verificar a conectividade de rede no modo PIM-SM, deve-se prestar atenção especial à conectividade entre origem/RP/cliente. A seguir, apresentamos os passos de resolução de problemas específicos para o PIM-SM.

Etapa 1. Certifique-se de que as informações de BSR e RP de cada roteador PIM no domínio multicast sejam as mesmas e que o grupo multicast usado pelo servidor multicast tenha as informações de RP correspondentes.

Use o comando show ip pim bsr-router para verificar as informações do BSR. A seguir, são apresentados os resultados da utilização deste comando nos dispositivos DUT#1 e DUT#2 (BSR). Para o dispositivo com BSR configurado, as informações do BSR candidato podem ser exibidas. Para configurar o BSR, utilize o comando ip pim bsr-candidate interface . Recomenda-se utilizar este comando em todos os roteadores PIM no domínio multicast para verificar se as informações do BSR eleito são consistentes.

Use o comando show ip pim rp mapping {candidate} para verificar as informações do RP. A seguir, estão os resultados da utilização deste comando nos dispositivos DUT#2 e DUT#3 (RP). Para o dispositivo com o candidato a RP configurado, utilize o comando show ip pim rp mapping candidate para verificar a configuração do candidato a RP. Recomenda-se utilizar este comando em todos os roteadores PIM no domínio multicast para verificar se as informações do BSR eleito são consistentes.

Para configurar o RP, use o comando ip pim rp-candidate interface .

Etapa 2.Use o comando show ip pim rp hash <group addr> para confirmar o endereço RP do grupo multicast com falha sob demanda.

Em uma rede de grande escala, diferentes grupos multicast podem corresponder a diferentes endereços RP. Para um grupo multicast com falha sob demanda, encontre primeiro o endereço RP correspondente. A seguir, é apresentada a consulta do endereço RP do grupo multicast 235.0.0.11 no DUT#4.

Etapa 3. Verifique o estabelecimento e a manutenção do RPT/SPT no roteador RP e no roteador PIM conectados diretamente ao cliente

O RP deve conter todas as informações de registro de grupo multicast de todo o domínio multicast. Como mostrado na figura abaixo, o resultado do comando show ip mroute para o DUT#3 (RP) exibe as informações de grupo multicast de todos os grupos multicast de 235.0.0.11 a 235.0.0.30. Aqui, as 10 entradas de roteamento multicast de 235.0.0.11 a 235.0.0.20 são exibidas em dois formatos, e as entradas de roteamento multicast cujo IP de origem é * são RPTs. Como os dispositivos conectados usam IGMPv2 para ingressar em grupos, as mensagens IGMPv2 não se limitam a IPs de origem multicast específicos, portanto, * é usado para exibição.

A figura a seguir mostra as informações da tabela de roteamento multicast no roteador PIM conectado diretamente ao cliente. Esta tabela contém informações apenas para os endereços 235.0.0.11 a 235.0.0.20, pois os clientes conectados iniciam solicitações de ingresso em grupos IGMP somente para esses grupos multicast.

Etapa 6. Se o dispositivo com defeito ainda não for localizado, execute uma verificação salto a salto ao longo do caminho de encaminhamento multicast.

As caixas e setas vermelhas na figura abaixo destacam os caminhos de encaminhamento SPT verificados salto a salto, indicando a localização da falha. Dependendo do estágio da falha, pode ser necessário analisar os caminhos de encaminhamento RPT e SPT separadamente, utilizando o mesmo método.

Conclusão

Este artigo descreve brevemente as características e o princípio do multicast de camada 3 e apresenta os métodos de implantação de PIM-DM e PIM-SM, bem como as etapas de solução de problemas. Se o problema persistir, entre em contato com o Suporte da TP-Link para obter assistência técnica.

Para saber mais sobre cada função e configuração, visite a Página Inicial de Suporte para baixar ou consultar o manual do seu produto.