PIM-DM
产生原因
为了构建组播网络，实现组播数据的转发，需要在网络中配置组播协议。PIM（Protocol Independent Multicast）是目前应用最为广泛的域内组播协议。其中PIM-DM（Protocol Independent Multicast-Dense Mode，协议无关组播－密集模式）是PIM协议的实现方式之一。
PIM-DM主要采用扩散-剪枝的方式转发组播数据，即PIM-DM首先将组播数据扩散到各个网段，然后再裁剪掉不存在组成员的网段。通过周期性的“扩散—剪枝”，构建并维护一棵连接组播源和组成员的单向无环SPT（Shortest Path Tree）树，最终实现组播数据的转发。由于对组播组成员稀疏的网络会产生大量Prune消息，而对规模较大的网络扩散-剪枝周期会很长，所以PIM-DM适合规模较小、组播组成员相对比较密集的网络。
相关概念
结合图4-1介绍PIM-DM协议的基本概念：
PIM设备
支持PIM协议的组播设备称为PIM设备。PIM设备上使能了PIM协议的接口称为PIM接口。
SPT
SPT称为最短路径树。以组播源为根，组播组成员为叶子的组播分发树称为SPT。SPT适用于PIM-DM、PIM-SM（Protocol Independent Multicast-Sparse Mode）和PIM-SSM（Protocol Independent Multicast-Source-Specific Multicast）。
实现过程
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在PIM-DM域中，PIM设备通过周期性的向所有其它PIM设备发送Hello消息，来发现PIM邻居，维护PIM设备之间的PIM邻居关系。
说明：
缺省情况下，无论PIM设备是否收到来自邻居的Hello消息，都会接收其他的PIM控制消息或组播报文。但是如果PIM设备配置了邻居检查功能，则只有在PIM设备接收到来自邻居的Hello消息后，才会接收其他的PIM控制消息或组播报文。
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PIM-DM假设网络中的每个子网都存在至少一个组播组成员，因此组播数据将被扩散到网络中的所有节点，网络中所有的PIM设备都能接收到组播数据。
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组播数据扩散到网络中后，PIM-DM对没有组播数据接收者的分支进行剪枝，只保留包含接收者的分支，即确保网络中只有需要组播数据的PIM设备能够接收到组播数据，不需要组播数据的PIM设备接收不到组播数据。
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如果设备处于剪枝状态，其上游PIM设备会维护一个“剪枝定时器”。当剪枝定时器超时，上游PIM设备恢复对不需要数据的下游PIM设备的数据转发，这样会导致不必要的网络资源浪费。采用状态刷新可使上游PIM设备周期性发送State-Refresh消息，刷新所有设备的剪枝定时器状态，对不需要数据的下游设备始终保持剪枝状态。
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当被剪枝分支的节点上出现了组播组成员时，为了减少该节点恢复成转发状态所需的时间，PIM-DM使用嫁接机制主动恢复其对组播数据的转发。
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如果在一个网段内出现多台PIM设备，则相同的组播报文可能会被重复发送到该网段。通过断言（Assert）可以为网段选定唯一的组播数据转发者，避免冗余的组播数据转发。
以下详细介绍具体的实现过程。
扩散（Flooding）
如图4-2所示，组播数据源（Source）把数据发送到Device A，Device A把数据报文发送给所有的邻居。这时Device B与Device C也会相互转发数据报文，但PIM-DM协议采用RPF（Reverse Path Forwarding）检查机制可以保证数据只从一个方向接收。（关于RPF检查请参见RPF单播逆向路由检查。）最后数据被扩散到连接接收者的Device B和没有连接接收者的Device C。以上的过程称之为扩散。
剪枝（Prune）
如图4-3所示，由于Device C没有接收者，不需要数据，则向上游Device A发送Prune消息，通知Device A不必再向该下游网段转发数据。Device A收到Prune消息后，停止向该下游接口转发，以上的过程称之为剪枝。
由于Device A上还存在其他处于转发状态的下游接口，因此Device A向Device B转发组播数据。后续到达的组播数据只向Device B转发，从而实现了一棵连接组播源和组成员Receiver的单向无环最短路径树。
状态刷新（State-Refresh）
如图4-3所示，若Device A对Device C所在网段处于剪枝状态，那么Device A对Device C的接口会维护一个“剪枝定时器”，当剪枝定时器超时，Device A就会恢复对不需要数据的Device C的数据转发，这样会导致不必要的网络资源浪费。
PIM-DM协议采用状态刷新特性解决此问题：离组播源最近的第一跳Device A周期性触发State-Refresh消息。State-Refresh消息在全网扩散，刷新所有设备上的剪枝定时器状态，对不需要数据的下游设备始终保持剪枝状态。
嫁接（Graft）
如图4-4所示，如果之前处于剪枝状态的Device C收到接收者User B的IGMP Report报文，请求转发组播源数据。为了避免扩散-剪枝的周期长，导致新出现的组成员不能快速得到组播数据，PIM-DM用嫁接方式实现数据的快速转发。
Device C发送Graft消息，请求上游Device A恢复对应出接口的转发。Device A收到Graft消息后，将连接Device C的出接口恢复转发，组播数据报文由该下游接口到达Device C。
断言（Assert）
如图4-5所示，如果Device B和Device C都能够接收到组播源Source发出的组播报文，并且均能通过RPF检查，创建（S，G）表项。Device B、Device C的下游接口连接在同一网段，那么Device B和Device C就会同时向该网段发送组播数据。Assert机制可以保证一个网段只能存在一个组播数据转发者。Assert过程如下：
Device B从下游接口接收到Device C发来的组播报文，RPF检查失败，报文被丢弃。同时，Device B向该网段发送Assert消息。
Device C将自身的路由信息与对方的Assert消息中携带的路由信息进行比较，由于自身到组播源的开销较大而落败。于是禁止该下游接口转发组播报文，将其从Device C的（S，G）表项的下游接口列表中删除。
Device C从该网段接收到Device B发来的组播报文，RPF检查失败，报文被丢弃。Assert过程结束。
