组播 SPT 树怎么构建？PIM-SM SSM 模式三步实现流程

组播技术中，PIM-SM（协议独立组播 - 稀疏模式）在 SSM（源特定组播）模型下的应用，核心是通过精准的路径构建和环路防护，实现组播流量的高效传输。本文将详细梳理 PIM-SM SSM 模型的工作流程，以及保障其稳定运行的 RPF（逆向路径转发）检测机制。

一、PIM-SM SSM 模型工作过程

PIM-SM SSM 模型的核心是基于（源地址 S，组地址 G）的表项构建专用组播路径（SPT 树），整个过程分为三个关键阶段：

（一）建立 PIM 邻居

组播路由器之间通过交互 PIM Hello 报文发现彼此，完成邻居关系建立。这是后续组播路径协商的基础，确保路由器之间能够传递 PIM 控制报文（如 Join 报文）。

（二）选举 DR（指定路由器）

在同一广播域或多点接入网络中，所有运行 PIM 的路由器会通过 Hello 报文的优先级协商（默认优先级 1，数值越大越优先）选举 DR。DR 的核心作用是代表本网段的组播接收者与上游路由器交互，统一发起组播路径请求，避免多路由器重复发送控制报文导致的资源浪费。

（三）构建 SPT 树（最短路径树）

SPT 树的构建由接收端 DR 主动发起，以（S，G）表项为核心，通过逐级向上游协商形成端到端的组播路径，具体流程如下：

1. 接收端 DR 通过 IGMPv3 协议感知本网段的组播接收需求，生成对应的（S，G）表项，明确需要接收的组播源 S 和组 G。

2. 接收端 DR 针对该（S，G）表项执行 RPF 检测，根据组播源地址 S 查找路由表，确定通往源 S 的最优上游接口（即到达 S 的最短路径对应的出接口）和上游邻居（该接口对应的下一跳路由器）。

3. 接收端 DR 向上游邻居发送 PIM Join 报文，报文中携带（S，G）表项信息及目标上游邻居标识。

4. 上游邻居收到 Join 报文后，立即生成对应的（S，G）表项，并将接收 Join 报文的接口标记为下游接口（用于转发组播数据到接收端 DR）。随后，该上游邻居重复 RPF 检测流程，再次查找通往源 S 的上游接口和邻居，继续向上游发送 Join 报文。

5. 上述过程逐级迭代，直至 Join 报文传递至源端 DR（直接连接组播源 S 的路由器）。

6. 源端 DR 收到 Join 报文后，生成（S，G）表项，将接收 Join 报文的接口标记为下游接口。此时源端 DR 执行 RPF 检测时，会发现通往源 S 的路由为直连路由，无进一步的上游邻居，SPT 树构建完成。

至此，组播源 S 发送的组播数据可通过已建立的 SPT 树，从源端 DR 经各级路由器的（S，G）表项转发，最终到达接收端 DR 所属的网段。

二、RPF（逆向路径转发）检测机制

RPF 检测是组播网络的核心防护机制，其核心目标是防止组播流量出现次优路径和环路问题，确保组播数据仅沿最优路径传输。

（一）核心作用与原理

• 作用：过滤掉沿非最优路径传输的组播流量，避免环路导致的流量风暴和带宽浪费，同时保证流量沿最短路径传输。

• 原理：组播路由器为每个（S，G）或（*，G）表项确定唯一的上游接口和上游邻居，仅当组播流量从该上游接口接收时，才会将其从所有下游接口转发；若流量从非上游接口接收，则直接丢弃。

（二）不同 PIM 模式下的 RPF 检测机制

1. PIM-DM（密集模式）中的 RPF 检测

PIM-DM 适用于组播接收者密集的网络，其 RPF 检测围绕组播源地址 S 展开，流程如下：

• 当路由器收到组播流量时，会自动生成对应的（S，G）表项。

• 路由器根据组播源地址 S 查找本地路由表（可为静态路由、动态路由等任意路由协议生成的路由），找到到达 S 的最优路由（通常由路由协议的度量值决定，如跳数、带宽等）。

• 该最优路由对应的出接口即为 RPF 上游接口，最优路由的下一跳即为 RPF 上游邻居；若最优路由为直连路由（即路由器与组播源 S 直接相连），则无需上游邻居。

• 若存在多条到达 S 的最优路由（负载均衡场景），则选择下一跳 IP 地址最大的路由对应的接口和邻居作为 RPF 上游接口和上游邻居。

2. PIM-SM（稀疏模式）中的 RPF 检测

PIM-SM 适用于组播接收者稀疏的网络，其 RPF 检测根据场景不同分为两种情况，分别对应 RPT 树（共享树）和 SPT 树的构建：

• 场景 1：构建 RPT 树（共享树）过程：RPT 树以 RP（ rendezvous point，汇聚点）为核心，此时 RPF 检测的依据是 RP 的地址，而非组播源 S。路由器通过查找到达 RP 的最优路由，确定（*，G）表项（* 表示任意源）的 RPF 上游接口和上游邻居，确保控制报文和组播数据能够汇聚到 RP。

• 场景 2：RP 处理注册报文时：组播源端 DR 会将组播数据封装在注册报文中发送至 RP，RP 拆包后需构建通往源 S 的 SPT 树。此时 RP 会根据组播源地址 S 执行 RPF 检测，查找到达 S 的最优路由，确定（S，G）表项的 RPF 上游接口和上游邻居，为后续组播数据从源 S 到 RP 的传输奠定基础。

PIM-SM SSM 模型通过 “邻居建立 - DR 选举 - SPT 树构建” 的三步流程，实现了源特定组播的精准路径规划，而 RPF 检测机制则从根本上保障了路径的最优性和无环性。两种技术的协同作用，使得组播网络在稀疏接收者场景下能够高效、稳定地传输流量，为各类组播应用（如高清视频会议、IPTV 等）提供可靠支撑。​