PIM (Protocol Independent Multicast)는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜로, 멀티캐스트 트래픽을 효율적으로 전달하기 위해 다양한 방식으로 트리를 구성하고 관리합니다. PIM은 유니캐스트 라우팅 프로토콜과 독립적으로 작동하며, 멀티캐스트 라우팅 테이블을 관리하는 데 사용됩니다. PIM은 멀티캐스트 송신자와 수신자 간의 경로를 설정하고 관리하는 데 필요한 메커니즘을 제공합니다.
PIM의 주요 특징
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Protocol Independent: PIM은 유니캐스트 라우팅 프로토콜(예: RIP, OSPF, BGP)에 의존하지 않고, 다양한 라우팅 프로토콜과 함께 사용할 수 있습니다. 즉, PIM은 유니캐스트 라우팅 정보를 기반으로 동작하지만, 특정 유니캐스트 프로토콜에 종속되지 않습니다.
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멀티캐스트 트리: PIM은 멀티캐스트 데이터를 송신자에서 수신자로 전달하기 위해 다양한 형태의 트리 구조를 사용합니다.
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라우팅 프로토콜: PIM은 주로 두 가지 모드인 PIM-SM (Sparse Mode)와 PIM-DM (Dense Mode)를 사용하여 트리를 구성하고 관리합니다.
PIM의 동작 방식
PIM은 트리 기반 라우팅을 사용하여 멀티캐스트 트래픽을 전달합니다. 여기서 트리는 송신자에서 수신자에게 데이터를 전달하는 경로를 의미합니다. 트리에는 크게 두 가지 종류가 있습니다:
- SPT (Shortest Path Tree): 최단 경로 트리로, 송신자와 수신자 간에 최단 경로를 설정하여 멀티캐스트 트래픽을 전달합니다. 일반적으로 PIM-SM에서 사용됩니다.
- RPT (Rendezvous Point Tree): Rendezvous Point (RP)를 중심으로 트리를 형성하여 송신자와 수신자가 연결됩니다. 주로 PIM-SM에서 사용됩니다.
PIM 모드 유형
PIM은 주로 두 가지 모드로 동작합니다: PIM-DM (Dense Mode)와 PIM-SM (Sparse Mode).
1. PIM-DM (Dense Mode)
- 개념: Dense Mode는 멀티캐스트 송신자가 있는 모든 네트워크에 패킷을 전송한 후, 불필요한 네트워크는 prune 메시지를 통해 제외하는 방식입니다. 네트워크가 밀집된 환경에서 효율적으로 작동합니다.
- 동작 방식:
- 처음에는 모든 라우터가 멀티캐스트 패킷을 수신합니다.
- 멀티캐스트 패킷을 수신하지 않는 라우터가 prune 메시지를 보내 트리에서 자신을 제외합니다.
- 장점: 설정이 간단하고, 네트워크의 멀티캐스트 트래픽이 빠르게 전파됩니다.
- 단점: 대역폭 낭비가 발생할 수 있으며, 네트워크가 확장되거나 수신자가 멀리 있을 경우 비효율적입니다.
2. PIM-SM (Sparse Mode)
- 개념: Sparse Mode는 멀티캐스트 송신자와 수신자가 네트워크 상에서 멀리 떨어져 있을 때 효율적으로 작동하는 방식입니다. Rendezvous Point (RP)를 사용하여, 멀티캐스트 송신자와 수신자가 연결되는 지점을 지정하고, 그 지점으로부터 트리를 형성합니다.
- 동작 방식:
- 송신자는 RP로 패킷을 보냅니다.
- RP는 수신자들에게 멀티캐스트 패킷을 전달하며, 이후 수신자들은 최단 경로 트리 (SPT)를 통해 멀티캐스트 트래픽을 수신합니다.
- 장점: 네트워크 대역폭 낭비를 줄이고, 확장성 있는 멀티캐스트 트리 형성이 가능합니다.
- 단점: 설정이 복잡하고, RP의 장애가 발생하면 트리가 새로 생성될 수 있습니다.
PIM에서 중요한 요소
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Rendezvous Point (RP): PIM-SM에서 송신자와 수신자 간의 초기 연결을 설정하는 중요한 지점입니다. RP는 멀티캐스트 그룹의 트리를 형성하는 데 사용됩니다.
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RPF (Reverse Path Forwarding): 멀티캐스트 패킷을 전송할 때, PIM은 유니캐스트 라우팅 테이블을 기반으로 역방향 경로를 확인하여 패킷을 전달할 경로를 결정합니다.
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Prune/Join 메시지:
- Prune: 멀티캐스트 트리에서 자신을 제외하기 위해 보내는 메시지입니다.
- Join: 멀티캐스트 트리에서 자신을 포함시키기 위해 보내는 메시지입니다.
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Source Specific Multicast (SSM): SSM은 특정 멀티캐스트 송신자에 대해 수신자가 멀티캐스트 패킷을 수신하는 방식입니다. PIM-SSM은 송신자 기반 멀티캐스트를 지원합니다.
PIM-SM과 PIM-DM의 비교
| 특성 | PIM-SM (Sparse Mode) | PIM-DM (Dense Mode) |
|---|---|---|
| 트리 구조 | Rendezvous Point (RP) 기반 | 전체 네트워크로 트리 형성 후, prune으로 제외 |
| 효율성 | 대역폭 절약: 멀티캐스트 송신자와 수신자가 멀리 있을 때 효율적 | 빠른 전파: 네트워크가 밀집된 환경에서 효과적 |
| 설정 복잡성 | RP 설정 필요 | 간단한 설정 |
| 주요 사용 환경 | 네트워크 확장성이 중요한 환경 | 소규모 또는 밀집된 환경에서 유리 |
결론
PIM (Protocol Independent Multicast)는 멀티캐스트 라우팅을 위한 프로토콜로, PIM-DM과 PIM-SM은 각각 네트워크 환경과 요구 사항에 맞춰 사용됩니다. PIM-DM은 네트워크가 밀집된 환경에서 효율적이며, PIM-SM은 송신자와 수신자가 멀리 떨어져 있을 때 더 적합한 방식입니다. PIM은 Rendezvous Point (RP)를 활용하거나 역방향 경로를 이용하여 멀티캐스트 패킷을 전달하는 유연한 방식으로 다양한 환경에 대응할 수 있습니다.
