CN101163103A

CN101163103A - 一种实现快速重路由的方法

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Publication number: CN101163103A
Application number: CNA2007101661073A
Authority: CN
Inventors: 孙先花
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2008-04-16

Abstract

本发明公开了一种实现快速重路由的方法，包括在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径；所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系和组播树；根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发。本发明还同时公开了另外两种实现快速重路由的方法。以避免现有技术中单播IGP路由协议收敛和PIM－SM组播树重新建立过程中组播数据的丢失，保证服务质量。

Description

一种实现快速重路由的方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种实现独立组播稀疏模式协议(PIM-SM：Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)快速重路由的方法。

背景技术

目前，IP(互联网络协议)组播路由技术被广泛应用在网络音频/视频广播、网络视频会议、多媒体远程教育、股票行情和虚拟现实游戏等方面。组播路由技术的基本思想是在离接收者最近的地方复制组播数据，所以，可以节省大量重复数据传输时的网络带宽。因此，越来越多的人相信，在互联网应用中，组播技术将成为网络通信的主要路由技术之一。

组播路由协议是IP网络第三层上实现组播报文转发的路由控制协议。组播路由协议的功能是为组播报文的转发提供路由信息，也就是向转发引擎说明应该将收到的组播报文转发到哪些方向。相比于目前常用的距离向量组播数据路由协议(DVMRP：Distance Vector Multicast Routing Protocol)、组播开放最短网络元素优先协议(MOSPF：Multicast Open Shortest Path First)、基于核心树的组播协议(CBT：Core Based Tree)，PIM-SM是一个较为成功的组播方案。其采用“拉”(pull)方式工作，没有太多的扩展性问题。

PIM-SM是一种与单播路由选择协议无关的组播路由协议。其对底层的单播路由协议没有特殊要求，可以是链路状态协议如开放最短网络元素优先协议(OSPF：Open Shortest Path First)或中间系统到中间系统协议(IS-IS：Intermediate System-to-Intermediate System)，也可以为DVMRP中的路由信息协议(RIP)。PIM-SM是一种稀疏模式的组播路由协议，适合于接收站点分布稀疏的网络。在PIM-SM协议中，hello信息是用于建立和维护PIM路由设备之间的邻居关系，支持PIM协议的路由设备通过发送hello信息来将自己的基本情况告知其他路由设备；同时，也通过接收其他路由设备的hello信息来了解邻居的情况。

PIM-SM支持共享树和有源树，其中，共享树和有源树统称为组播树。有源树是以组播源(S：Source)作为有源树的根，以网络到达接收主机的分布树形成有源树的分支。有源树以最短的网络元素贯穿网络，所以也称为最短网络元素树(SPT：Short Path Tree)。共享树以汇合点(RP：Rendezvous Point)作为共享树的根，接收主机将组播信息发送给RP，RP依次将接收的组播信息发送给共享树的成员。在PIM-SM中，因为组播组成员在网络中是稀疏分散的，比如，Internet上通过综合数字信息网(ISDN：Integrate Services Digital Network)线路连接分散在许多不同地区的大量用户，在这种情况下，PIM-SM必须依赖于具有路由选择能力的技术来建立和维持组播树进行组播数据转发。

参见图1，图1为现有技术中进行组播数据转发的流程示意图，具体包括：

步骤101：当前节点在向上游发送组播加入(join)消息时，以组播源S或RP作为目的地，在单播路由表中获得当前节点到达S或RP的出接口。

通过本步骤，可以保证组播树上的每个节点到组播源S或RP的距离最短。

步骤102：将步骤101中获得的出接口作为当前节点的入接口，并记录在当前节点的组播路由/转发表中。

步骤103：当前节点在接收到组播数据时，记录组播数据到达的接口，并进行逆向网络元素转发(RPF：Reverse Path Forwarding)检查，若RPF检查成功，组播数据向下游接口转发；否则，当前节点丢弃接收的组播数据。

本步骤中，RPF是指在路由设备接收到报文后，根据源地址和目的地址建立上游和下游方向，把报文沿着远离组播源的方向进行转发，这个过程称作RPF。其中，所谓的上游方向还是下游方向，都是针对一棵组播树而言的，即上游方向是指向组播源的方向；下游方向是远离组播源的方向。

RPF的作用主要有两点：其一，是能够正确地按照组播路由的转发配置转发组播数据；其二，是能够避免由于各种原因造成的环路。RPF的主体是RPF检查，路由设备在接收到组播数据后，先对组播数据进行RPF检查，只有在RPF检查通过的条件下，该路由设备才会转发接收的组播数据。

RPF检查的过程具体包括：

A：在当前节点的组播路由/转发表中，以组播组地址G和组播源地址S或者组播源地址RP构成的组合键(S，G)或(*，G)获取其对应组播路由/转发表项中的入接口(iif：incoming interface )。

B：比较组播数据到达的接口是否与组播路由/转发表项中的iif相同，如果是，RPF检查通过，则向下游接口转发该组播数据；否则，丢弃该组播数据。

由上可知，现有技术可以实现组播数据的转发。但是，很明显地，一旦网络拓扑发生变化，内部网关协议(IGP：Internal Gateway Protocol)的路由会重新收敛。一般而言，IGP协议收敛需要几秒钟的时间。

由于IGP路由的收敛是以异步方式进行的。因此，每个节点收敛的速度不一样，转发表也会不一致，从而导致系统处于混乱状态。而在这段单播路由收敛的过程内，若组播树上一些网络链路到组播源的单播路由出接口发生改变，就会触发新的组播加入消息，这样，上述网络链路的组播路由转发表项入接口就会变成IGP收敛过程中上述网络链路到组播源的新的出接口。这就会存在一个问题，如果上游路由设备仍然使用原来的到下游路由设备的出接口转发组播数据，下游路由设备就不能接收到该组播数据，从而造成IGP协议收敛过程中组播数据的丢失，严重降级组播应用的服务质量。

发明内容

本发明提供一种实现快速重路由的方法，以避免现有技术中单播IGP路由协议收敛和PIM-SM组播树重新建立过程中的组播数据丢失，保证服务质量。

本发明提供了另外实现两种快速重路由的方法，以避免现有技术中单播IGP路由协议收敛和PIM-SM组播树重新建立过程中的组播数据丢失，保证服务质量。

一种实现快速重路由的方法，该方法包括：

在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径；

所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系和组播树；

根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发。

较佳地，所述网络元素为连接在两个PIM节点之间的链路；

所述在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径为：

在所述连接在两个PIM节点之间的链路失效之前，建立该链路的备份路径。

较佳地，所述网络元素为PIM节点；

所述在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径为：

在所述PIM节点失效之前，建立该PIM节点的PIM邻居到该PIM节点的所有其他PIM邻居的备份路径。

较佳地，在所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系之前，进一步包括：所述PIM节点将其PIM邻居信息通过建立的备份路径发送给它的每个PIM邻居；

在所述网络元素失效，根据所述备份路径维护组播树之前，进一步包括：所述PIM节点实时发送其同一组播树上的逆向路经转发RPF邻居相关的多点传输路由资讯基层MRIB表项给该RPF邻居；并把该RPF邻居的信息通告给其立即下游节点；以及设置RPF邻居接收的MRIB表项处于休眠状态。

较佳地，当所述网络元素为连接在两个PIM节点之间的链路时，所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系包括：

用建立的备份路径的接口替换原来与失效链路相关的接口；

与失效链路连接的两个PIM节点通过备份路径的接口交换hello信息来维护正常的PIM邻居关系；

当所述网络元素为PIM节点时，所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系包括：

在PIM节点失效且被其PIM邻居探测到的条件下，探测到PIM节点失效的PIM邻居用建立的备份路径的接口替换原来与失效PIM节点相关的接口；

所述PIM邻居代理失效PIM节点通过备份路径的接口向该失效PIM节点的其他所有PIM邻居发送hello信息维护该失效PIM节点的PIM邻居关系。

较佳地，当所述网络元素为连接在两个PIM节点之间的链路时，所述网络元素失效，根据所述备份路径维护组播树包括：

与失效链路相连的下游PIM节点将PIM信息封装进备份路径，通过该备份路径的接口将封装的PIM信息发送给上游RPF邻居；

所述上游RPF邻居从备份路径的接口接收封装的PIM信息，正常处理剥离该PIM信息头部后的PIM信息来维护组播树。

当所述网络元素为PIM节点时，所述网络元素失效，根据所述备份路径维护组播树包括：

在探测到所述PIM节点失效的情况下，激活所述PIM节点发送给其同一组播树上的RPF邻居相关的MRIB表项，并用备份路径的接口替换原来与失效PIM节点相关的接口；

失效PIM节点的下游PIM节点通过备份路径的接口发送PIM信息给所述RPF邻居；

所述RPF邻居通过备份路径的接口接收PIM信息，并代理失效PIM节点处理接收的PIM协议消息来维护组播树。

较佳地，所述根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发包括：

将组播数据封装到建立的备份路径中，通过该备份路径的接口将封装的组播数据发送给与失效网络元素相连的下游节点；

所述下游节点通过备份路径的接口接收封装的组播数据，比较其匹配转发表项的入接口与封装组播数据到达的接口，若两者相同，则RPF检查成功，进行组播数据的转发。

本发明公开了一种实现快速重路由的方法，该方法包括：

在网络元素失效之前，建立该网络元素的下游节点到与该网络元素在同一组播树上的其他网络元素的备份路径；

根据建立的备份路径建立网络元素失效之前所在组播树的备份组播树；

在网络元素失效后，根据建立的备份组播树进行组播数据的转发。

较佳地，所述的网络元素为PIM节点，则所述根据建立的备份路径建立网络元素失效之前所在组播树的备份组播树，包括：

在PIM节点失效前，与该PIM节点处于同一组播树上的直连的下游PIM节点通过建立的备份路径发送组播加入消息给同一组播树上的PIM节点；

所述同一组播树上的PIM节点接收组播加入消息，并发送组播数据给所述直连的下游PIM节点，或者，所述同一组播树上的PIM节点不发送组播数据给所述直连的下游PIM节点，在探测到PIM节点失效，所述同一组播树上的PIM节点接收所述直连的下游PIM节点发送的失效通知后，发送组播数据给所述直连的下游PIM节点；

所述直连的下游PIM节点在其MRIB组播路由/转发表项中维护一个对应正常的RPF邻居的正常入接口和一个对应PIM节点失效后的备份RPF邻居的备份路径入接口，成功建立备份组播树。

较佳地，所述在PIM节点失效前，与该PIM节点处于同一组播树上的直连的下游PIM节点通过建立的备份路径发送组播加入消息给同一组播树上的PIM节点的方法包括为：

在PIM节点失效前，与该PIM节点处于同一组播树上的直连的下游PIM节点通过建立的备份路径发送组播加入消息给不受失效PIM节点影响且与所述失效PIM节点或与所述失效PIM节点直连的下游PIM节点具有相同的度的PIM节点，或者，

在PIM节点失效前，与该PIM节点处于同一组播树上的直连的下游PIM节点通过建立的备份路径发送组播加入消息给不受失效PIM节点影响且比所述失效PIM节点或与所述失效PIM节点直连的下游PIM节点大且相近的度的PIM节点。

较佳地，所述在网络元素失效后，根据建立的备份组播树进行组播数据的转发包括：

与失效PIM节点直连的下游PIM节点根据其在建立所述备份组播树时维护的对应组播路由/转发表项中的正常的RPF邻居的正常入接口或一个对应PIM节点失效后的备份RPF邻居的备份路径入接口接收组播数据，RPF检查成功，所述下游节点正常处理接收的封装组播数据。

本发明还公开了一种实现快速重路由的方法，其特征在于，该方法包括：

在网络元素失效前，确定该网络元素对应的逻辑拓扑图；

在所述逻辑拓扑图中建立备份组播树；

网络元素失效，根据所述网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，进行组播数据的转发。

较佳地，所述在网络元素失效前，确定该网络元素对应的逻辑拓扑图的方法为：网络元素失效前，从当前逻辑拓扑图中摘除该网络元素建立新的备份逻辑拓扑图，提前将对应所述备份逻辑拓扑图配置的地址分配给该备份逻辑拓扑图相应的接口，根据该接口上的地址确定该网络元素对应的逻辑拓扑图；或者，

网络元素失效前，从当前逻辑拓扑图中摘除该网络元素建立新的备份逻辑拓扑图，在所述备份逻辑拓扑图的接口上分配一个公网IP地址，利用预先设置的逻辑拓扑表示符确定该网络元素对应的逻辑拓扑图。

较佳地，在所述建立的逻辑拓扑图中，进一步建立该逻辑拓扑图对应的单播树和单播路由表；

所述在一个备份逻辑拓扑图上建立备份组播树的方法具体包括：

使用分配给该逻辑拓扑图的地址或一个公网IP地址和逻辑拓扑表示符的组合在其对应的逻辑拓扑图中向上游发送PIM加入消息，使用对应该逻辑拓扑图的单播路由表建立网络元素摘除之前组播树的备份组播树；或者，

使用分配给逻辑拓扑图的地址或者一个公网IP地址和逻辑拓扑表示符的组合同时在不少于1棵逻辑拓扑图中向上游发送组播加入消息，使用所述逻辑拓扑图中相应的单播路由表建立网络元素摘除之前组播树的不少于1棵的备份组播树。

较佳地，所述网络元素失效，根据所述网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，进行组播数据的转发包括：

在只允许一棵组播树活动的情况下，若当前逻辑拓扑图上又发生新的网络元素失效，则由当前的逻辑拓扑图和组播树切换到失效网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，利用所述失效网络元素的对应的逻辑拓扑图和备份组播树进行组播数据的转发；或者，

在多棵组播树同时活动的情况下，若当前活动中的某一逻辑拓扑图上的网络元素又发生失效，网络拓扑图不进行切换，直接利用当前正常活动的逻辑拓扑图进行组播数据转发。

较佳地，在网络元素失效之前，进一步包括：在每个逻辑拓扑平面的组播树的根节点维护当前活动的逻辑拓扑平面表示符信息；

所述由当前的逻辑拓扑图和组播树切换到失效网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，包括：

判断所述当前活动的逻辑拓扑表示符信息和当前组播树所在的逻辑拓扑图的表示符信息是否相同，若不相同，则该组播树不转发组播数据，直到网络元素失效并由失效网络元素的毗邻节点探测到，所述失效网络元素的毗邻节点向当前组播树的头节点发送包含当前组播树的根节点应该切换到哪个逻辑拓扑平面上的备份组播树的失效通知，所述当前组播树头节点接收到失效通知后，切换到该失效网络元素对应的新的备份组播树，将组播数据从所述备份组播树的根向下游进行转发，并由转发的组播数据激活所述备份组播树的MRIB；否则，继续等待，直到接收到所述失效网络元素的毗邻节点发送的失效通知。

较佳地，所述的网络元素失效包括链路失效或节点失效或链路和节点同时失效；

所述的网络元素失效之前包括链路失效之前或节点失效之前或链路和节点同时失效之前。

由上述的技术方案可见，本发明提出的一种实现快速重路由的方法具有以下优点：

第一、本发明中，通过在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径，在网络元素失效，根据建立的备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系和组播树以及根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发，能够实现在网络元素失效之后，根据所建立的备份路径和所维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据转发，减少IGP协议收敛过程中组播数据的丢失甚至不丢失，保证服务质量。

第二、本发明中，通过在网络元素失效前，建立该网络元素的的备份路径；在网络元素失效后，根据建立的备份路径进行组播数据的转发，能够减少在IGP协议收敛过程中组播数据的丢失甚至不丢失，保证服务质量。

第三、本发明中，通过在链路失效或节点失效或链路和节点同时失效之前，在网络元素失效前，建立该网络元素对应的逻辑拓扑图；在所述逻辑拓扑图中建立备份组播树；网络元素失效，根据所述网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，进行组播数据的转发。能够保证IGP协议收敛过程中减少组播数据的丢失甚至不丢失，提高服务质量。

附图说明

图1为现有技术中进行组播数据转发的流程示意图；

图2为在被保护链路或节点失效之前提前计算备份路径的流程示意图；

图3为本发明被保护链路失效后进行重路由方法的第一较佳实施例流程示意图；

图4为本发明被保护PIM节点失效后进行重路由方法的第二较佳实施例流程示意图；

图5为本发明被保护PIM节点失效后进行重路由方法的第三较佳实施例流程示意图；

图6为本发明被保护网络元素失效后进行重路由方法的第四较佳实施例流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供的实现快速重路由的方法，包括在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径；网络元素失效，根据建立的备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系和组播树；以及根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发。

下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

不管是节点还是链路，其都是网络中的元素，简称网络元素；所以，节点失效或链路失效或节点和链路同时失效，都为网络元素的失效。本发明为叙述清楚，可以把网络元素细分为链路或节点。

首先介绍一下在节点失效或链路失效或节点和链路同时失效前，建立备份路径的方法。为叙述简单，下述实施例主要是针对被保护节点和被保护链路。

参见图2，图2为在被保护链路或节点失效之前建立备份路径方法的流程图。包括以下步骤：

步骤201：自治域内的每个节点处理其对应的链路状态数据库(LSDB：LinkState Data Base)接收的链路状态通告(LSA：Link State Advertisement)。

具体地，假如LSA通告的地址为不通过某些被保护链路或被保护节点到达目的地的地址，如not-via地址，则将LSA通告的地址所指定的被保护链路或节点从网络拓扑结构中摘除，然后执行步骤202；否则，直接执行步骤202，这种情况与现有技术类似，这里不再赘述。比如，若LSA通告的地址为not-via地址，则将not-via地址所指定的被保护链路或节点从网络拓扑结构中摘除；然后执行步骤202。应用中，在一个自治域内，一个路由的每个接口配置两个IP地址，一个公网地址，一个私网地址。通常情况下，LSA通告的地址，实际上也就是私网地址。

本步骤中，自治域内的每个节点处理其LSDB接收的LSA方法类似。若LSA通告的地址为不经过某些被保护链路到达目的地，只需将LSA通告的地址所指定的该被保护链路从网络拓扑结构中摘除，然后执行步骤202。若LSA通告的地址为不经过某些被保护节点到达目的地，则需要将该被保护节点及其相连的链路同时摘除，然后执行步骤202。

本发明针对的是具体的需要进行保护的链路或节点来建立的备份路径。该备份路径本身可以不是新的，而是以前存在的，只不过是传送其它路由设备的数据。本发明主要针对被保护链路失效或被保护节点失效或被保护链路和被保护节点同时失效的情况，因此只考虑LSA通告的地址为指定不通过被保护链路或被保护节点到达目的地的地址如not-via地址的情况。假定本发明的链路保护和节点保护方案中LSA通告的地址为not-via地址。

步骤202：根据步骤201中节点处理LSA的通告，计算LSA通告地址的路由。

本步骤中，若LSA通告的是not-via地址，则利用链路状态协议如OSPF/IS-IS计算not-via地址的路由。

对于IS-IS协议，在域内运行Level 1最短网络元素优先算法(SPF：ShortestPath First)得到not-via地址的路由；在域间运行Level 2 SPF算法得到not-via地址的路由。

对于OSPF协议，在域内运行SPF算法得到not-via地址的路由；在域间运行距离向量算法(distance vector algorithm)得到not-via地址的路由。

步骤203：根据步骤202计算的路由，建立LSA通告地址中指定不通过的某些被保护链路或被保护节点对应的隧道(tunnel)，将该隧道作为LSA通告地址中所指定不通过的某些被保护链路或被保护节点的备份路径。

本步骤中，假如LSA通告的地址是指定不通过某些被保护节点或链路到达目的地的地址，如not-via地址，则建立not-via tunnel作为LSA通告的地址中指定不通过的被保护节点或链路的备份路径。not-via tunnel适用于IP和标签交换网络元素(LSP：Label Switched Path)。对于IP，假如LSA通告的是not-via地址，则建立not-via IP tunnel作为备份路径。对于LSP，假如LSA通告的是not-via地址，则建立not-via LSP tunnel作为备份路径。

假如LSA通告的是指定不经过被保护节点到达目的地的地址，则需要将该被保护节点以及与其相连的链路摘除。因为在被保护节点失效之前，被保护节点是一个交换点，这样，在建立被保护节点的备份路径时，就可能建立多个not-via tunnel作为该被保护节点以及与其相连的链路的备份路径。

在图2中，备份路径not-via tunnel的建立是由协议如链路状态协议OSPF或IS-IS自动计算的。所以，本发明能够保证备份路径not-via tunnel是除被保护的链路以及与被保护节点相连的链路之外的最优链路。这样，本发明能够适用于网络拓扑复杂的网络环境中，减少组播数据的丢失。

作为防止转发环路的重要措施，任何保护方案都应该保证能对组播数据进行RPF检查。本发明在探测到被保护链路失效，根据该失效链路的下游节点所对应的多点传输路由资讯基层(MRIB：Multicast Routing Information Base)中组播路由/转发表项的接口信息是否更新，RPF检查至少有以下两种方法：

第一种方法是失效被保护链路的下游节点所对应MRIB组播路由/转发表项的接口信息没有更新的情况，包括为：

a1：在被保护链路失效之前，假如计算的该被保护链路的备份路径为not-via IP tunnel。则一旦该被保护链路失效，与失效被保护链路连接的下游节点根据提前计算的not-via IP tunnel接收组播数据，并获取not-via IP tunnel外层IP头的目的地址域中的not-via地址，也就是not-via tunnel的远端地址。

通常，not-via地址是和该被保护链路失效之前的下游节点的入接口绑定在一起。

a2：记录组播数据到达的接口即not-via地址绑定的接口，并比较该接口与在该失效被保护链路的下游节点对应的组播路由/转发表项中找到的匹配路由表项的iif，如果两者相同，RPF检查成功，该失效被保护链路的下游节点正常处理接收的组播数据；否则，丢弃接收的组播数据。

本步骤中，因为失效被保护链路的下游节点所对应MRIB组播路由/转发表项的接口信息没有更新，所以在该下游节点所对应的组播路由/转发表项中找到的匹配路由表项iif就是被保护链路失效前该下游节点的入接口。而not-via地址通常是和该被保护链路失效前的下游节点的入接口绑定在一起。这样，通常情况下，not-via地址绑定的接口和在该下游节点所对应的组播路由/转发表项中找到匹配的路由表项iif就会相等，RPF检查成功。

本方法中，在被保护链路失效之前，若提前计算的备份路径为not-via LSPtunnel。这样，该失效被保护链路的下游节点通过not-via LSP tunnel接收组播数据时，可以使用多协议标记交换(MPLS：Multi-Protocol Label Switching)报文携带的MPLS标签查找相应的MPLS转发表项，获得相应的入接口。该入接口通常是被保护链路失效前的下游节点的入接口。将该入接口和在所述下游节点对应的组播路由/转发表项中查找的匹配的路由表项iff进行比较，若两者相同，则RPF检查成功；否则，丢弃接收的组播数据。因为失效被保护链路的下游节点所对应MRIB组播路由/转发表项的接口信息没有更新，所以，通常情况下，在MPLS转发表项中获得的入接口和在该失效被保护链路的下游节点所对应的组播路由/转发表项中找到匹配的路由表项iif相等，RPF检查成功。

第二种方法是失效被保护链路的下游节点所对应MRIB组播路由/转发表项的接口信息更新的情况。假定在被保护链路失效之前，计算的备份路径为not-viatunnel，该备份路径包括not-via IP tunnel和not-via LSP tunnel，则包括：

b1：一旦被保护链路失效，更新与该失效被保护链路直接相连的节点所对应MRIB中的组播路由/转发表项的接口信息。

具体的，一旦探测到被保护链路失效，则利用提前计算的not-via tunnel的虚接口替换原来与该被保护链路相连的接口。比如，被保护链路失效之前，如果原来与该被保护链路相连的接口是I，则该被保护链路失效之后，利用提前计算的not-via tunnel的虚接口VI替换原来的接口I。

b2：比较组播数据到达的接口是否与失效被保护链路的下游节点所对应的组播路由/转发表项中的iif匹配，如果两者相同，RPF检查通过，组播数据向下游接口转发；否则，丢弃该组播数据。

因为本方法是在探测到被保护链路失效的情况下，利用提前计算的not-viatunnel的虚接口VI替换原来与该被保护链路相连的接口I，所以若一个组播数据是从not-via tunnel虚接口VI接收到的，也可以认为RPF检查成功，从而进行组播数据的转发。

一般情况下采用第二种RPF检查方法，该方法比较简单，适用于IP和LSP。当然，也可以采用第一种RPF检查方法。依照具体情况选用不同的方法。如果可能的话，也可以设置有两种RPF检查方法，实际应用中应该依据实际情况来选择。本发明中的下述实施例均采用第二种方法。

本发明在具体实施时，至少有以下4种实施方式：

第一种实施方式：仅在被保护链路失效时，利用提前计算的备份路径维护PIM邻居关系和组播树减少路由协议收敛过程中的数据丢失。

第二种实施方式：仅在被保护节点失效时，利用提前计算的网络元素维护PIM邻居关系和组播树减少路由协议收敛过程中的数据丢失。

第三种实施方式：仅在被保护节点失效时，利用提前建立的备份组播树减少路由协议收敛过程中的数据丢失。

第四种实施方式：在被保护链路失效或被保护节点失效或被保护链路和被保护节点同时失效时，利用提前建立多张逻辑拓扑平面以及进行多组播树建立和维护减少路由协议收敛过程中的数据丢失。

以下就上述四种实施方式分别举一个实施例对本发明进行详细的说明。

实施例一

参见图3，图3为本发明被保护链路失效后进行重路由方法的第一较佳实施例流程示意图，包括为：

步骤301：在被保护链路失效之前，建立该被保护链路的备份路径。

本实施例中，被保护链路为连接在两个PIM节点之间的被保护链路；建立该被保护链路的备份路径为连接在两个PIM节点之间的被保护链路建立一个备份路径。以下为叙述简单，将连接在两个PIM节点之间的被保护链路简称为被保护链路。

本步骤中，在被保护链路失效之前，建立的该被保护链路的备份路径是为该被保护链路直接相连的两个节点计算出的一条备份路径。通过该备份路径，与该被保护链路直接相连的两个节点可以继续通信。本步骤中建立被保护链路的备份路径与图2所示提前计算备份路径的方法相同，这里不再赘述。本实施例中，假定被保护链路的备份路径为not-via tunnel。

步骤302：在探测到被保护链路失效的条件下，根据步骤301建立的备份路径维护PIM邻居关系和组播树。

本实施例中，维护PIM邻居关系的方法为：

(a1)、在探测到被保护链路失效的条件下，更新被保护链路直接相连的两个PIM节点MRIB中所对应的组播路由/转发表项的接口信息。

本步骤中，若探测到一条被保护链路失效，则更新该被保护链路直接相连的两个PIM节点MRIB中所对应的组播路由/转发表项的接口信息，具体包括：用提前建立的备份路径的虚接口代替原来与该失效被保护链路相连的接口。比如，在被保护链路失效之前，若与该被保护链路相连的接口是I，则一旦探测到该被保护链路失效，利用提前建立的备份路径的虚接口VI替换原来与该失效被保护链路相连的接口I。

(a2)、失效被保护链路直接相连的两个PIM节点通过备份路径继续交换hello消息以维护正常的PIM邻居关系。

本实施例中，因为not-via tunnel是为被保护链路两端的节点提前计算出的一条备份路径，并且，在步骤a1中，被保护链路直接相连的两个PIM节点已经更新MRIB中所对应的组播路由/转发表项的接口信息，所以，若被保护链路的一个PIM节点通过提前建立的备份路径的接口接收到hello消息，也认为该hello消息来自正确的PIM邻居，从而，PIM的邻关系进行了维护。

本实施例中，PIM邻居是指和一个PIM路由器相邻的其他PIM路由器。

本实施例中，维护组播树的具体方法为：

步骤A1与维护PIM邻居关系的方法中的步骤a1相同，即用提前计算出被保护链路的备份路径not-via tunnel的虚接口代替原来与被保护链路相连的接口。其实，在维护PIM邻居关系的方法中步骤a1已经计算出被保护链路的备份路径not-via tunnel的虚接口代替原来与被保护链路相连的接口，步骤A1也可以省略。

本步骤中，由于not-via tunnel是提前为被保护链路两端的节点计算出的一条备份路径，所以，被保护链路直接相连的两个节点可以通过该not-via tunnel继续通信。

步骤A2：对一棵组播树而言，失效的被保护链路的下游节点将PIM消息封装进备份路径，并发送给上游的RPF邻居。

本实施例中，RPF邻居是指针对一棵树而言，一个节点的上游节点。

本实施例中，所谓的上游节点还是下游节点是针对一棵组播树而言的。对不同的组播树，一个节点的角色可能不相同。

步骤A3：上游的RPF邻居从备份路径接收封装的PIM消息，并将备份路径的头部剥离，正常处理所得到的真正的PIM协议消息，进而维护了组播树。

由上可知，采用上述方法，可以维护PIM邻居关系和组播树。

步骤303：根据步骤302中所维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发。

本实施例中，当属于某个特定组播树的组播数据从该组播树的一个节点发往目的地时，若经过的被保护链路失效，则将该组播数据封装进该失效被保护链路的备份路径not-via tunnel中，并通过该not-via tunnel发往与该失效被保护链路相连的下游节点。然后，失效被保护链路相连的下游节点从not-via tunnel的虚接口接收组播数据，将其匹配的转发表项的iif和组播数据到达的接口即not-via tunnel的虚接口相比较，若两者相同，RPF检查成功，将该组播数据进行转发，以便到达目的地，否则，丢弃接收的组播数据。

因为步骤302在维护PIM邻居关系和组播树时，都会在探测到被保护链路失效时，更新该失效被保护链路相连的节点所对应MRIB中的组播路由/转发表项的接口信息。所以，若组播数据通过该失效被保护链路的备份路径not-viatunnel的虚接口到达，一般情况下，该虚接口与该失效被保护链路相连的下游节点的匹配转发表项iif会相同，RPF检查成功，将该组播数据进行转发，以便到达目的地，否则，丢弃接收的组播数据。

因为本实施例是在探测到被保护链路失效的情况下，利用提前计算的not-via tunnel虚接口替换被保护链路失效之前的下游节点在相应组播路由/转发表项中对应的入接口，所以，若一个组播数据是从not-via tunnel虚接口VI接收到的，则not-via tunnel虚接口VI就会和查找到的组播路由转发表项的相应入接口相同，这样RPF检查自动成功，组播数据从该下游节点转发出去，到达目的地。

实施例二

在被保护PIM节点失效前，被保护PIM节点是一个交换点，到多个下游的网络元素在该被保护PIM节点聚合并通过该保护节点继续发往下游节点，反之亦然。通常组播树的状态在每个节点的MRIB中维护，MRIB由多个MRIB组播路由/转发表项组成。每个组播路由/转发表项除了包含(S，G)，或(*，G)，或(*，*，RP)信息外，还包括RPT-bit，SPT flag，iif及相应的状态机的状态；出接口(oif：outgoing interface)及相应状态机的状态。

在正常情况下，将属于一棵组播树的组播数据以及PIM协议消息发送给该组播树的被保护PIM节点，则该被保护PIM节点负责更新MRIB表项，并将可能生成的PIM响应消息发送给其在该组播树上的RPF邻居。所述RPF邻居根据匹配的组播路由/转发表项中的出接口列表(oif list)向下游下发接收的信息。

本实施例中，经过被保护PIM节点的一棵组播树的立即下游节点也就是与被保护PIM节点直接相连的下游节点，以下简称与被保护PIM节点直接相连的下游节点为该保护节点的立即下游节点。

本实施例是在被保护PIM节点失效后，该失效被保护PIM节点的PIM邻居代理该被保护PIM节点维护PIM邻居关系，以及经过该失效被保护PIM节点的一棵组播树的下游节点将PIM协议消息发往该失效被保护PIM节点的RPF邻居，该RPF邻居代理所述失效被保护PIM节点向下游转发组播数据。

参见图4，图4是本发明被保护PIM节点失效后进行重路由方法的第二较佳实施例流程示意图。在图4中，该方法包括：

步骤401：在被保护PIM节点失效前，建立该PIM节点的PIM邻居到该PIM节点的所有其他PIM邻居的备份路径。

本步骤中，在建立所述备份路径时，需要将该被保护PIM节点及其相连的链路同时摘除；然后采用链路状态协议如OSPF或IS-IS计算该PIM节点的PIM邻居到该PIM节点的所有其他PIM邻居的备份路径。具体流程与图2所示的计算备份路径的方法类似，这里不再赘述。

本实施例中，因为一棵组播树的被保护PIM节点是一个交换点，所以，在该被保护PIM节点失效之前，建立与该被保护PIM节点相连链路的备份路径至少有2条。本实施例中，在被保护PIM节点失效之前，假定该被保护PIM节点及其相连链路的备份路径为not-via tunnel。

步骤402：根据建立的备份路径，在探测到被保护PIM节点失效后维护PIM邻居关系和组播树。

本实施例中，PIM邻居关系的维护和组播树的维护应该保证被保护PIM节点的PIM邻居和RPF邻居不会感知到被保护PIM节点失效，即应该使PIM邻居和RPF邻居认为其仍然同被保护PIM节点继续交互。

本实施例中，在维护PIM邻居关系之前，被保护PIM节点将其PIM邻居信息提前通告给它的每个PIM邻居，然后，被保护PIM节点的PIM邻居根据接收的PIM邻居信息来维护PIM邻居关系，具体包括：

(a1)：在被保护PIM节点失效并且被其PIM邻居探测到的条件下，探测到被保护PIM节点失效的PIM邻居更新更新其维护的失效被保护PIM节点的PIM邻居相关的接口以及该失效被保护PIM节点MRIB中相应的组播路由转发表项相关的接口。

本步骤中，该失效被保护PIM节点的每个PIM邻居并非同步探测到该被保护PIM节点失效。因此，只要是其中一个PIM邻居探测到该被保护PIM节点失效，它就会代理该失效被保护PIM节点更新其维护的该失效被保护PIM节点的PIM邻居相关的接口以及该失效被保护PIM节点MRIB中相应的组播路由转发表项相关的接口。比如：被保护PIM节点的某一个PIM邻居如PIM1探测到被保护PIM节点失效，则PIM1就可以利用该被保护PIM节点失效之前建立的备份路径not-via tunnel绑定的接口替换原来与该失效被保护PIM节点交换信息的接口。

(a2)：PIM邻居代理失效被保护PIM节点通过步骤a1更新后的接口向该失效被保护PIM节点的其他所有PIM邻居发送PIM hello消息来维持与该被保护PIM节点的其他所有PIM邻居的PIM邻居关系。

本实施例中，发送的PIM hello消息的内容等于被保护PIM节点正常情况下发送的hello消息的内容。

因为在被保护PIM节点失效后，用not-via tunnel绑定的接口替换原来与被保护PIM节点交换信息的接口，所以，本实施例中，若被保护PIM节点的PIM邻居从一个not-via tunnel的接口接收封装的PIM hello消息，其会像处理从被保护PIM节点发来的PIM Hello消息一样正常处理该消息。

由上可见，在被保护PIM节点失效后，被保护PIM节点的所有PIM邻居之间事实上已经建立全连接full mesh邻居关系。

本实施例中，组播树的维护非常重要。在根据建立的备份路径，进行组播树维护之前，具体包括：

步骤(b1)、针对一刻组播树，在被保护PIM节点失效前，被保护PIM节点实时发送与被保护PIM节点的RPF邻居相关的MRIB表项给该RPF邻居，并将该RPF邻居信息通告给被保护PIM节点的立即下游节点。

本步骤中，并不是将MRIB组播表项直接通告给相关节点，而是将表项内容提前通告给相应节点。这些表项的内容可以根据需要重新组织，并且，通告给一个PIM邻居的多棵组播树的MRIB表项内容可以放在一个消息中发送以减小通信负担。比如，对一个组播组G，如果在被保护PIM节点的MRIB包含(s，G)，(*，G)和(*，*，RP)表项，应将(s，G)表项内容提前通告给与(s，G)的iif接口相连的RPF邻居，并将该RPF邻居信息通告给与(s，G)oiflist接口直接相连的立即下游邻居；将相应的RP共享树的相应组播路由/转发表项，即(*，G)和(*，*，RP)通告给与(*，G)的iif接口直接相连的RPF邻居，并将该RPF邻居信息通告给与(*，G)的oiflist中的接口直接相连的立即下游邻居。

本步骤中，对一棵组播树而言，若在被保护PIM节点失效前，与被保护PIM节点的RPF邻居相关的MRIB表项发生变化，则该被保护PIM节点应及时将最新的MRIB表项通告给被保护PIM节点的RPF邻居。被保护PIM节点的RPF邻居将接收到的最新的路由表项的内容覆盖旧的路由表项的内容。

本实施例中，被保护PIM节点和其相关的PIM邻居之间的MRIB表项采用一种增量方式达到信息的同步。即被保护PIM节点每次只通告变化的并且与该PIM邻居相关的组播路由/转发表项给该PIM邻居。通告机制在某个或一些组播路由/转发表项无效时可以采用显式撤销机制；在有其中一个或多个最新的组播路由/转发表项可用时可采用隐式撤销机制。

当然，若被保护PIM节点从组播树上被剪掉，则应将被保护PIM节点对应的组播路由/转发表项从其RPF邻居中删除。

(b2)、针对一棵组播树而言，在被保护PIM节点失效之前，被保护PIM节点的RPF邻居获取被保护PIM节点的立即下游邻居信息。

一旦被保护PIM节点在步骤b1实时发送与被保护PIM节点的RPF邻居相关的MRIB表项给该RPF邻居，则该RPF邻居根据其链路状态数据库LSDB和相应的组播路由/转发表项的出接口列表来运行链路状态协议如OSPF算法获取被保护PIM节点的立即下游邻居信息。

步骤(b3)、针对一棵组播树而言，在被保护PIM节点失效前，将被保护PIM节点的RPF邻居维护的被保护PIM节点的信息设置为休眠状态。即在该RPF邻居中，不激活与被保护PIM节点信息相关的定时器和状态机。

本步骤中，不激活与被保护PIM节点信息相关的定时器和状态机，但会保留定时器的当前值和状态机的当前状态。

根据上述步骤，与被保护PIM节点处于同一棵组播树的该被保护PIM节点的RPF邻居在探测到被保护PIM节点失效后维护组播树，具体包括：

步骤(b4)、一旦探测到被保护PIM节点的失效，启动保护机制，被保护PIM节点的RPF邻居代理该被保护PIM节点处理发送给被保护PIM节点的信息来维护组播树。

本步骤中，一旦探测到被保护PIM节点的失效，启动保护机制，包括：一旦探测到被保护PIM节点失效，将步骤401建立的备份路径如not-via tunnel的本地端点(local-end point)相应的虚接口替换被保护PIM节点失效之前组播路由转发表项的出接口列表的各个出接口；以及同时激活步骤b3中的定时器和状态机。

本步骤中，经过被保护PIM节点的组播树上的RPF邻居在其相应的组播路由/转发表项的出接口列表中的每个接口维护一个特殊标志，该标志表明下游节点的状态，若相应的下游节点失效，则置位该标志，否则清除该标志。

具体的，一旦探测到被保护PIM节点失效，该被保护PIM节点的下游节点会通过步骤401建立的备份路径如not-via tunnel向一个经过该失效被保护PIM节点的组播树上的RPF邻居发送PIM协议消息，该RPF邻居从not-via tunnel的虚接口接收到相应的PIM协议消息。若该RPF邻居与失效被保护PIM节点直连的出接口所维护的特殊标志已置位，并且接收PIM协议消息的虚接口是与失效被保护PIM节点的立即下游节点绑定的接口，即通过该接口可到达失效被保护PIM节点的立即下游节点，则该RPF邻居应认为它收到的PIM协议消息来自于被保护PIM节点的立即下游节点。这样，该RPF邻居代理该失效被保护PIM节点处理PIM协议消息。

步骤403：根据步骤402中所维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发。

本步骤中，进行组播数据的转发主要包括：

(c1)：经过失效被保护PIM节点的一棵树上的RPF邻居接收到一个组播数据，查找自己的MRIB并找到匹配的组播路由/转发表项。

(c2)：RPF邻居检查匹配的组播路由/转发表项中相应出接口的标志位。若该标志被置位，执行步骤c3；否则，正常转发接收的组播数据。

本实施例中，由于步骤c1中找到的匹配的组播路由/转发表项中出接口相连的被保护PIM节点已经失效，则匹配的组播路由/转发表项中相应出接口的标志被置位，所以，一般都不能正常转发接收的组播数据，而是执行步骤c3。

(c3)：该RPF邻居继续查询其维护的被保护PIM节点MRIB的相应组播路由/转发表项，直到找到匹配的组播路由/转发表项出接口，通过该出接口将组播数据发送给失效被保护PIM节点的下游邻居。

本实施例中，一旦探测到被保护PIM节点失效，步骤b4中就会将步骤401建立的备份路径相应的虚接口替换被保护PIM节点失效之前组播路由转发表项的出接口列表的各个出接口。具体的，就是将被保护PIM节点失效之前建立的该被保护PIM节点及其相连链路的备份路径如not-via tunnel的虚接口替换被保护PIM节点失效之前组播路由转发表项的出接口列表的各个出接口。

因此，本步骤中，RPF邻居找到匹配的组播路由/转发表项出接口列表中为not-via tunnel的虚接口。这样，将组播数据封装进多个not-via tunnel发送给被保护PIM节点的立即下游邻居。

(c4)：失效被保护PIM节点的下游邻居接收到组播数据后，比较组播数据到达的接口与匹配的组播路由/转发表项的接口是否相同，若两者相同，则RPF检查成功，并进行组播数据的转发；否则丢弃接收的组播数据。

本实施例中，一旦探测到被保护PIM节点失效，被保护PIM节点失效之前建立的该被保护PIM节点及其相连链路的备份路径如not-via tunnel的虚接口替换被保护PIM节点失效之前组播路由转发表项的出接口列表的各个出接口。所以，本步骤中，失效被保护PIM节点的立即下游邻居通过not-via tunnel接收封装进not-via tunnel的组播数据的虚接口必然等于匹配的组播路由/转发表项，RPF检查成功，组播数据进行转发。

本实施例描述的完成PIM fast reroute功能的PIM消息可以使用预留的PIM路由器组地址或ALL-PIM-ROUTER地址或申请新的预留的组播组地址作为组播数据的目的地址。PIM消息还包含RPF邻居的地址，以便在LAN或者Broadcast网络的情形下可以指定特定的消息接收者。

本实施例在整个IGP收敛后才会触发组播树的重建。触发组播树重建后，本实施例的保护机制停止工作。也就是说，本实施例能够在IGP收敛过程中保持组播树正常转发组播数据。

本实施例也可应用于MPLS LSP保护方案，具体处理流程如图4所示类似。不同的是：在一个MPLS-enabled的网络中，可以根据提前建立出的摘除假定失效的网络部分到达目的地的路由分发标签，建立对应于IP备份路径的LSP备份路径。该LSP保护方案非常类似于MPLS FRR中的detour LSP protectiontunnel。由于MPLS标签与入接口有一一对应关系，一旦接收到MPLS报文，通过查找MPLS转发表便可获得相应的接口信息。

实施例三

组播跟单播的区别是：组播数据从组播树的根依次通过组播树的下游节点最终到达组播接受者；而单播数据只走单条路经。因此，可以利用组播的这种特点减少修复成本。但是，一个被保护PIM节点或链路的失效会影响组播树上被保护PIM节点或链路的所有下游节点，从而造成组播数据不能正确转发，发生数据丢失。因此，实施例三通过组播树上不受被保护PIM节点或链路失效所影响的节点加入组播树进行被保护PIM节点失效时的保护。其中，不受被保护PIM节点或链路失效所影响的节点是指在被保护PIM节点或链路失效的前后，依然正常活动的节点。

参见图5，图5为本发明被保护PIM节点失效后进行重路由方法的第三较佳实施例流程示意图，包括：

步骤501、在被保护PIM节点失效前，建立该PIM节点的下游节点到不受该PIM节点失效影响的PIM节点的备份路径。

本步骤在建立该PIM节点的下游节点到不受该PIM节点失效影响的PIM节点的备份路径时，将该被保护PIM节点以及与该被保护PIM节点相连的链路摘除，具体流程与图2所示计算备份路径的流程相同，这里不再赘述。假定本实施例中，计算的假定被保护PIM节点失效的备份路径为not-via tunnel。

步骤502、在被保护PIM节点失效前，根据建立的备份路径建立PIM节点失效之前所在组播树的备份组播树。

本实施例中，根据通过not-via tunnel收到组播join消息的节点是否向被保护PIM节点或链路的立即下游节点发送组播数据，建立备份组播树的方法至少有两种：

第一种方法是通过not-via tunnel收到组播join消息的节点向被保护PIM节点或链路的立即下游节点发送组播数据，具体为：

步骤c1：在被保护PIM节点或链路失效前，被保护PIM节点或链路的立即下游节点通过提前计算的not-via tunnel发送组播join消息给同一组播树上不受被保护PIM节点或链路失效影响的节点。

步骤c2：通过not-via tunnel收到组播join消息的节点立即发送组播数据到被保护PIM节点或链路的立即下游节点。

步骤c3：在被保护PIM节点的立即下游节点所对应组播树维护的组播路由/转发表项中设置两个入接口，这样，就建立起不经过该被保护PIM节点的备份组播树。其中，一个入接口对应正常的RPF邻居；另一个not-via tunnel虚接口对应用于被保护PIM节点或链路失效后的备份RPF邻居。

第二种方法是通过not-via tunnel收到组播join消息的节点不向那些下游节点发送组播数据，具体为：

步骤(C1)与第一种方法中的步骤c1相同。在被保护PIM节点或链路失效前，被保护PIM节点或链路的立即下游节点通过提前计算的not-via tunnel发送组播join消息给同一组播树上不受被保护PIM节点或链路失效影响的节点。

步骤(C2)、通过not-via tunnel接收组播join消息的节点不向被保护PIM节点或链路的立即下游节点发送组播数据。只有在探测到相应的被保护PIM节点或链路失效，被保护PIM节点或链路的立即下游节点向所述同一组播树上不受被保护PIM节点或链路失效影响的节点发送通知，不受被保护PIM节点或链路失效影响的节点才开始向所述的立即下游节点发送组播数据。

步骤(C3)与第一种方法的步骤c3相同。

对于第二种方法，因为本实施是在被保护PIM节点失效之前发送组播join信息加入组播树的，这样，在被保护PIM节点失效前，被保护PIM节点的立即下游节点可以正常接收组播数据，所以不用其同一组播树上且不受该被保护PIM节点或其相连链路失效影响的节点发送组播数据。因此，第二种方法也可以实现在不受被保护PIM节点或链路失效影响的节点与失效被保护PIM节点的立即下游节点之间就建立起不经过失效被保护PIM节点的备份组播树。

由此可见，不管是采用第一种方法，还是采用第二种方法，若被保护PIM节点失效，则可以采用被保护PIM节点失效之前建立的备份组播树，从备份RPF邻居接收组播数据，这样，RPF也会检查成功。因此，本实施例中，不管组播数据是从备份RPF邻居接收，还是从正常的RPF邻居接收，RPF检查也会成功。

本实施例中，当一个组播树的被保护PIM节点或链路的立即下游节点提前通过not-via tunnel发送组播join消息时，必须遵守一个原则：被保护链路或节点的立即下游节点应尽量选择在同一组播树上和自己的度(degree)相同的节点；如果没有度数相同的节点，但有度数相近的节点，应优选度数比自己大且相近的节点加入。其中，所谓的组播树上节点的度：组播树的根到该节点的TTL距离或路由器跳数。

本实施例中，所选节点的度与被保护PIM节点或链路的立即下游节点的度相差过大或过小，都会影响本实施例的性能。比如，如果所选节点的度远小于被保护PIM节点或链路的立即下游节点的度，被保护PIM节点或链路的立即下游节点不能在被保护PIM节点或链路失效后接收到所选节点发送的一部分组播数据。如果所选节点的度远大于被保护PIM节点或链路的立即下游节点，被保护PIM节点或链路的立即下游节点会收到更多的重复报文，并且延迟会变大。

本实施中，因为与被保护PIM节点处于同一组播树上且不受该被保护PIM节点或其相连链路失效影响的节点可能不少于1个，这样，本实施例中，所建立的备份组播树也就不少于1个。

当然，本实施例中，若被保护PIM节点或被保护链路的立即下游节点从组播树上修剪掉，其会发送组播修剪消息给之前通过not-via tunnel发送组播join消息的节点，把自己从这个分支上修剪掉。

步骤503：被保护PIM节点失效，利用建立的备份组播树进行组播数据的转发。

根据步骤502中的步骤c3或步骤C3，本实施例中，不管组播数据是从备份RPF邻居接收，还是从正常的RPF邻居接收，RPF检查也会成功。所以，一般情况下，即使被保护PIM节点失效，与失效节点直连的下游节点从备份RPF邻居对应的接口接收组播数据，RPF检查也会成功。因为所建立的备份组播树可能不少于1个，这样，与失效节点直连的下游节点就可能接收到同一个报文的多个拷贝。考虑到组播数据转发的可靠性，该下游节点根据最小延迟及其他原则如波动等从接收的同一个组播数据的多个拷贝中选择一个最优的组播数据进行转，以便到达目的地。

本实施例能够保证IGP收敛过程中组播树仍能正常转发。若需要对某一网络元素进行维护，可以采用本实施例的方法即提前将组播数据绕过需要维护的网络元素引到网络的其他部分，等到需要维护的网络元素不再有组播数据经过时，再开始对它们进行维护。

实施例四

本实施例可以适用被保护链路失效或节点失效或被保护链路和节点同时失效进行重路由的方法。为叙述清楚、简单，本实施例将被保护链路失效或节点失效或被保护链路和节点同时失效，统称为网络元素的失效。为叙述简单，参见图6，图6为本发明被保护网络元素失效后进行重路由方法的第四较佳实施例流程示意图，包括：

步骤601：在网络元素失效之前，确定该网络元素对应的逻辑拓扑图。

本实施例的逻辑拓扑图中，一张逻辑拓扑图表示网络无任何失效时的逻辑拓扑图；其他的逻辑拓扑图分别对应网络中被保护PIM节点失效或者被保护链路失效或者被保护PIM节点和链路同时失效时的逻辑拓扑图。

本实施例能够在网络元素失效之前，将其从当前的网络拓扑图中摘除，建立该网络元素所对应的逻辑拓扑图。虽然通过某些优化算法可以在一张逻辑拓扑图上提供尽可能多网络元素保护，但一张逻辑拓扑图并不能保护所有网络元素，因此，建立的逻辑拓扑图的层数就会不少于1层。

本实施例中，实现多层逻辑拓扑图的方法至少有两种：

第一种方法是：在每个接口上配置与逻辑拓扑图层数对应的IP地址，即有多少层逻辑拓扑图，就有多少个IP地址。

具体的，在网络无任何失效对应的逻辑拓扑图的接口上配置公网IP地址；在网络元素失效对应的逻辑拓扑的接口图上配置私网地址，如10.x.x.x。本实施例中，在网络元素失效对应的逻辑拓扑图的接口上配置私网地址，可以通过将私网地址分段，把每段私网地址分配给网络元素失效对应的逻辑拓扑图。比如：在一个自治域内，将私网地址段10.0.0.0～10.0.255.255分配给逻辑拓扑图1，假定逻辑拓扑图1对应被保护PIM节点1失效时的逻辑拓扑图；将私网地址段10.1.0.0～10.1.255.255分配给逻辑拓扑图2，假定逻辑拓扑图2对应被保护PIM节点1和被保护链路1同时失效时的逻辑拓扑图；将私网地址段10.2.0.0～10.2.255.255分配给逻辑拓扑图3，假定逻辑拓扑图3对应被保护链路1失效时的逻辑拓扑平面；等等。

本实施例中，通过将私网地址分段，将每段私网地址分配给网络元素失效时对应的逻辑拓扑图。如何把每段私网地址分配给网络元素失效时对应的逻辑拓扑图，主要取决于一个自治域的大小。

由上可见，在一个接口上为每一个逻辑拓扑分配一个属于该逻辑拓扑的地址，这样，便可通过地址来区分组播数据是在哪个逻辑拓扑图上传输。

第二种方法是：在建立的所有逻辑拓扑图的接口上配置一个公网IP地址，利用当前处于哪一层逻辑拓扑的逻辑拓扑表示符来确定组播数据是在哪个逻辑拓扑图上传输。

在第二种方法中，表示当前处于哪一层逻辑拓扑的逻辑拓扑表示符，通常为一个数字，可以存放在IPv4头中的某个位置；也可以在IPv6中，定义一个新的IPv6扩展头部来存放当前处于哪一层逻辑拓扑的逻辑拓扑表示符。

由上可见，两种方法都可以实现建立多层逻辑拓扑图。实际应用中应该依照具体情况选用不同的方法。本实施例主要采用第一种方法。

步骤602：网络元素失效前，在该网络元素对应的逻辑拓扑图中建立相应的单播树、单播路由表以及摘除该网络元素之前组播树的备份组播树。

本步骤是在网络元素失效前，在建立的该网络元素对应的逻辑拓扑图中利用链路状态协议算法计算该逻辑拓扑图中的最短网络元素树，具体流程如图2所示计算备份路径的方法类似，这里不再赘述。这样，就在建立的网络元素对应的逻辑拓扑图中建立起相应的单播树和单播路由表。

本步骤中，根据建立的备份组播树的个数，建立备份组播树至少有两种方法：

第一种方法：使用分配给逻辑拓扑图的地址或一个公网IP地址和逻辑拓扑表示符的组合在其对应的网络拓扑图中向上游发送PIM加入消息，使用对应该逻辑拓扑图的单播路由表建立网络元素摘除之前组播树的备份组播树。由此可见，采用第一种方法能够在网络元素对应的逻辑拓扑图中建立起1棵备份组播树。第一种方法表明了任何时刻只有一棵组播树处于活动中。

第二种方法：使用分配给逻辑拓扑图的地址或者一个公网IP地址和逻辑拓扑表示符的组合同时在不少于1个逻辑拓扑图中向上游发送组播加入消息，使用逻辑拓扑图对应的单播路由表建立网络元素摘除之前组播树的不少于1个的备份组播树。由此可见，采用第二种方法能够建立网络元素摘除之前组播树的不少于1棵的备份组播树。这样，就可以在不同的逻辑拓扑图中同时建立不少于一棵备份组播树。第二种方法表示了不少于1棵组播树可以同时处于活动中。

本实施例针对以上两种方法的情况在步骤603中分别作了分析。

当然，本实施例中，若一个接收者不再接受来自某个组播树的数据，可以同时在多个网络逻辑拓扑平面发送组播修剪(prune)消息，把自己从组播树上剪除。

步骤603：若探测到网络元素失效，则由建立的该网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，进行组播数据的转发。

本实施例中，因为建立的备份组播树至少有两种方法，所以，对应地，进行组播数据的转发至少有两种方式。具体包括：

第一种方式：若任何时刻只允许一棵组播树处于活动状态，则假如当前该组播树所在的逻辑拓扑图上又发生新的网络元素失效，整个网络可以通过扩充组播协议的方法实现由当前的逻辑拓扑平面和对应的组播树切换到新的逻辑拓扑平面和在该平面上建立的备份组播树进行组播数据的转发。具体为：

在网络元素失效之前，在每个逻辑拓扑平面上的组播树的根节点维护当前活动的逻辑拓扑平面表示符信息。比较所述当前活动的逻辑拓扑平面表示符信息和该组播树所在的逻辑拓扑平面的表示符信息，若两者相同，进行组播数据的转发；否则，该组播树不转发组播数据，直到网络元素失效，由探测到该失效网络元素的毗邻节点向当前组播树的头节点发送包含组播树的根节点切换到该失效网络元素对应的逻辑拓扑图上的备份组播树上的失效通知。若失效网络元素对应的逻辑拓扑图上的备份组播树接收到失效通知后，该备份组播树的根向下游转发组播数据，并由转发的组播数据来激活该备份组播树的MRIB；否则，继续等待，直到接收到失效通知为止。

第二种方式：若允许不少于1个组播树可以同时活动，则假如当前某一逻辑拓扑图上又发生新的网络元素失效，直接利用处于正常活动状态的其他逻辑拓扑图上的组播树同时转发组播数据。其中，处于正常活动状态的逻辑拓扑图上的组播树是指没有网络元素失效的其他逻辑拓扑图上的组播树。最终，接收者从所述备份组播树接收的同一组播数据的多个拷贝中选择最优的一个组播数据进行转发。

采用第二种方式即保证任何时刻多个逻辑拓扑图上的组播树同时活动，能够实现某一逻辑拓扑图上又发生新的网络元素失效时，不需要切换逻辑拓扑图，就可以实现多个同一组播数据的转发。这是因为失效网络元素所对应的网络拓扑图以及该逻辑拓扑图上相应的组播树已经在该网络元素失效之前建立，所以，一旦网络元素失效，该失效网络元素所对应的网络拓扑图以及该逻辑拓扑图上相应的组播树不需要重新收敛。这样，不需要切换逻辑拓扑图，就可以实现多个同一组播数据的转发。这种方式非常类似于光传输中的多发选收方式。

由上可知，以上两种方式能够针对不同的情况实现组播数据的转发。应用中可以针对不同的情况采用不同的方式。第二种方式能够保证在一个或多个网络元素同时失效时，实现绝对可靠的单播数据和组播数据转发，但消耗更多的网络资源。所以，一般情况下，对于可靠性要求不高的单播和组播应用，可以使用第一种方式；对可靠性要求极高的单播和组播应用，可以采用第二种方式。

由上可见，本实施例中，在网络元素失效之前，将该网络元素从当前的逻辑拓扑图中摘除建立该网络元素对应的逻辑拓扑图。这样，该网络元素对应的逻辑拓扑图中的任何路经都不会经过该网络元素。通过该方式，可以保证在该网络元素失效时，利用该网络元素对应的逻辑拓扑图进行组播数据的转发。

另外，在对网络进行维护时，可以采用本实施例的方法即提前将组播数据绕过需要维护的网络元素引到网络的其他部分。等到该网络元素不再有组播数据经过时，再开始对该网络元素进行维护。

由上述的实施例可见，本发明的这种实现PIM-SM快速重路由的方法，能够在IGP协议收敛过程中减少组播数据的丢失，甚至不丢失组播数据，提高服务质量。

所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现快速重路由的方法，其特征在于，该方法包括：

在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径；

根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络元素为连接在两个PIM节点之间的链路；

所述在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径为：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络元素为PIM节点；

所述在网络元素失效前，建立该网络元素的备份路径为：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系之前，进一步包括：所述PIM节点将其PIM邻居信息通过建立的备份路径发送给它的每个PIM邻居；

5.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，当所述网络元素为连接在两个PIM节点之间的链路时，所述网络元素失效，根据所述备份路径维护独立组播稀疏模式协议PIM邻居关系包括：

用建立的备份路径的接口替换原来与失效链路相关的接口；

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述网络元素为连接在两个PIM节点之间的链路时，所述网络元素失效，根据所述备份路径维护组播树包括：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据维护的PIM邻居关系和组播树进行组播数据的转发包括：

将组播数据封装到建立的备份路径中，通过该备份路径将封装的组播数据发送给与失效网络元素相连的下游节点；

所述下游节点通过备份路径接收封装的组播数据，比较其匹配转发表项的入接口与封装组播数据到达的接口，若两者相同，则RPF检查成功，进行组播数据的转发。

8.一种实现快速重路由的方法，其特征在于，该方法包括：

在网络元素失效之前，建立该网络元素的下游节点到与该网络元素处于同一组播树的其他网络元素的备份路径；

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的网络元素为PIM节点，则所述根据建立的备份路径建立网络元素失效之前所在组播树的备份组播树，包括：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在PIM节点失效前，与该PIM节点处于同一组播树上的直连的下游PIM节点通过建立的备份路径发送组播加入消息给同一组播树上的PIM节点的方法包括为：

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在网络元素失效后，根据建立的备份组播树进行组播数据的转发包括：

12.一种实现快速重路由的方法，其特征在于，该方法包括：

在网络元素失效前，确定该网络元素对应的逻辑拓扑图；

在所述逻辑拓扑图中建立备份组播树；

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述在网络元素失效前，确定该网络元素对应的逻辑拓扑图的方法为：网络元素失效前，从当前逻辑拓扑图中摘除该网络元素建立新的备份逻辑拓扑图，提前将对应所述备份逻辑拓扑图配置的地址分配给该备份逻辑拓扑图相应的接口，根据该接口上的地址确定该网络元素对应的逻辑拓扑图；或者，

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述建立的逻辑拓扑图中，进一步建立该逻辑拓扑图对应的单播树和单播路由表；

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述网络元素失效，根据所述网络元素对应的逻辑拓扑图和备份组播树，进行组播数据的转发包括：

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在网络元素失效之前，进一步包括：在每个逻辑拓扑平面的组播树的根节点维护当前活动的逻辑拓扑平面表示符信息；

17.如权利要求12或13或16所述的方法，其特征在于，所述的网络元素失效包括链路失效或节点失效或链路和节点同时失效；