CN101299671A - 用于组播数据包发送与接收的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种以通信网络中的网络设备为根节点为请求发送组播数据包的用户终端生成一个逻辑拓扑树，然后以该网络设备为根节点在该逻辑拓扑树上生成组播树，以进行组播数据包的转发的技术方案。通过使用本发明提供的为用户终端发送组播数数据包的技术方案，有效地节省了网络带宽资源，并减少了组播数据包的传输延迟。

Description

用于组播数据包发送与接收的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信网络，尤其涉及通信网络中的用于组播数据包发送与接收的方法和装置。
背景技术
在接入网中，组播技术被广泛地用来从运营商向用户网络传递组播业务流(例如，交互式网络电视中的多播服务)。来自用户子网的组播数据，也就是上行组播，是不被允许的。接入设备丢弃来自用户网中的组播数据。然而，位于用户网络中的组播是确实存在的。例如，在用户网络中的一个用户想将其现有的视频或者实时的生活场景以组播方式发送给其亲戚朋友。公司总部以组播方式向它的各个子公司发送首席执行官的演讲。另一方面，网络运营商希望提供更多增值服务以吸引更多的用户并且获取更多的利润，网络运营商迫切需要一种能够有效支持上行组播服务的解决方案。
目前已有几种上行组播解决方案，一种是用户终端将其要发送的业务数据分别单播给多个接收者；一种用户终端将其要发送的业务数据单播给该网络中的服务器，然后由该服务器进行该业务数据的组播数据包的转发。
目前在接入网中，广泛支持生成树协议(Spanning tree protocol，详情可参考IEEE802.d标准))或者快速生成树协议(Rapid spanningtree protocol，详情可参考IEEE802.w标准)，通常以网络侧且远离用户网络的某设备为根节点，生成一个生成树，来自网络侧的组播数据包在该生成树上进行发送。对于如图1所述的接入网，连接到网络侧的宽带远程接入服务器(BRAS)是生成树的树根。对于来自用户终端UE1的上行组播数据包，其解决方案如下：接入设备A1沿着已有的生成树将组播数据包发送到S1，然后由S1沿着生成树路径发送给接收组播数据包的用户终端UE2、UE3。或者用户终端UE1发送组播数据包到其接入设备A1，然后其接入设备A1通过隧道技术将该组播数据包发送到靠近生成树根节点的网络设备，如宽带网关(BNG，Broad network gateway)，然后由该宽带网关在已有的生成树上进行该数据包的转发。
在上述种解决方案中，上行组播流与其它服务(单播服务，交互式网络电视服务)分享了相同的逻辑拓扑。这个逻辑拓扑由生成树协议或快速生成树协议计算得到。对于上行组播服务，从上行多播发送端到相应接收端之间的路径不是较优的。例如，对于在接入设备A2下的上行多播接收用户终端UE2而言，从接入设备A1下的上行组播发送用户终端UE1出发到达该上行组播接收用户终端UE2的最佳路径是A1-S4-S5-A2，而不是A1-S2-S1-S3-S4-S5-A2，或者是A1-S2-S1-BNG-S1-S3-S4-S5-A2。
上述几种上行组播解决方案都浪费了很多网络带宽，并且传输延迟也比较大。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的上述缺点，提出了一种以通信网络中的网络设备为根节点为请求发送组播数据包的用户终端生成一个逻辑拓扑树，然后以该网络设备为根节点在该逻辑拓扑树上生成组播树，以进行组播数据包的转发的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的方法，其中，包括以下步骤：b.以所述网络设备为根节点生成逻辑拓扑树；c.以所述网络设备为根节点在所述逻辑拓扑树上生成组播树；d.在所述组播树上进行所述组播数据包的转发。
根据本发明的第二方面，提供了一种在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的方法，其中，包括以下步骤：ii.接收来自所述用户终端接收组播数据包的报告消息，该报告消息中包含该用户终端所接收的组播数据包的组播标识；iii.根据预存的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识；iv.将所述相应的逻辑拓扑树标识加入到该报告消息中，以获得带有逻辑拓扑树标识的报告消息；v.将所述带有逻辑拓扑树标识的报告消息在连接到该逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树的上行端口上发送给与该上行端口相连的网络设备。
根据本发明的第三方面，提供了一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的方法，其中，包括以下步骤：C.将为请求发送组播数据包的用户终端分配的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
根据本发明的第四方面，提供了一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的方法，其中，包括以下步骤：I.接收来自用户终端请求接收组播数据包的第二请求消息；II.根据所述第二请求消息，确定该用户终端请求接收的组播数据包的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识。III.将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
根据本发明的第五方面，提供了一种在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识的方法，其中，包括以下步骤：-发送用于请求发送组播数据包的第一请求消息给组播管理装置；-接收来自组播管理装置的用于所述组播数据包发送的组播标识；-利用所述组播标识进行所述组播数据包的发送。
根据本发明的第六方面，提供了一种在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的组播装置，其中，包括：第一生成装置，用于以所述网络设备为根节点生成逻辑拓扑树；第二生成装置，用于以所述网络设备为根节点在所述逻辑拓扑树上生成组播树；转发装置，用于在所述组播树上进行所述组播数据包的转发。
根据本发明的第七方面，提供了一种在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的报告消息转发装置，其中，包括：第三接收装置，用于接收来自所述用户终端接收组播数据包的报告消息，该报告消息中包含该用户终端所接收的组播数据包的组播标识；选择装置，用于根据预存的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识；加入装置，用于将所述相应的逻辑拓扑树标识加入到该报告消息中，以获得带有逻辑拓扑树标识的报告消息；第三发送装置，用于将所述带有逻辑拓扑树标识的报告消息在连接到该逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树的上行端口上发送给与该上行端口相连的网络设备。
根据本发明的第八方面，提供了一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的发送辅助装置，其中，包括：第四发送装置，用于将为请求发送组播数据包的用户终端分配的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
根据本发明的第九方面，提供了一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的接收辅助装置，其中，包括：第五接收装置，用于接收来自用户终端请求接收组播数据包的第二请求消息；第二确定装置，用于根据所述第二请求消息，确定该用户终端请求接收的组播数据包的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识；第五发送装置，用于将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
根据本发明的第十方面，提供了一种在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识的组播标识获取装置，其中，包括：第六发送装置，用于发送用于请求发送组播数据包的第一请求消息给组播管理装置；第六接收装置，用于接收来自组播管理装置的用于所述组播数据包发送的组播标识；第七发送装置，用于利用所述组播标识进行所述组播数据包的发送。
通过使用本发明提供的为用户终端发送组播数数据包的解决方案，有效地节省了网络带宽资源，并减少了组播数据包的传输延迟。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为现有技术中来自用户终端的组播数据包的转发路径示意图；
图2为根据本发明的一个具体实施方式在接入网中以接入设备为根节点生成逻辑拓扑树的链路示意图；
图3为根据本发明的一个具体实施方式在接入网中以接入设备为根节点生成逻辑拓扑树的另一个链路示意图；
图4为根据本发明的一个具体实施方式在接入网中以接入设备为根节点生成逻辑拓扑树的又一个链路示意图；
图5为根据本发明的一个具体实施方式来自用户终端的组播数据包的转发路径示意图；
图6为根据本发明的一个具体实施方式的组播数据包的发送过程系统流程图；
图7为本发明的一个应用场景示意图；
图8为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的方法流程示意图；
图9为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中在逻辑拓扑树上建立组播树的方法流程图；
图10为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中来自用户终端的组播数据包进行发送的方法流程图；
图11为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的方法流程图；
图12为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的方法流程图；
图13为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的方法流程示意图；
图14为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识的方法流程图；
图15为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的组播装置的结构框图；
图16为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的报告消息转发装置的结构框图；
图17为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的发送辅助装置30的结构框图；
图18为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的接收辅助装置40的结构框图；
图19为根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识获取装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的基本思想是网络设备以其自身为根节点，为请求发送组播数据包的用户终端，生成一个逻辑拓扑树，然后以其自身在该逻辑拓扑树上生成组播树，以进行组播数据包的转发。这里逻辑拓扑树的概念是指以该网络设备为根节点，连接到该网络设备所处的网络中每个其它网络设备的一个树状拓扑结构。在逻辑拓扑树上所建的组播树的拓扑路径是该逻辑拓扑树的拓扑路径的子集。
对于如图1所示的网络拓扑结构，当经由接入设备A1接入到网络中的用户终端UE1需要发送组播数据包时，则以接入设备A1为根节点生成一个逻辑拓扑树，如图2所示，该逻辑拓扑树可包括最短路径树(从根节点网络设备到各个叶节点网络设备所经由的中间网络设备个数最少)，或者是利用生成树协议(详情可参考IEEE802.d标准)或者快速生成树协议(详情可参考IEEE802.w标准)生成的生成树，或者是最短路径树和生成树的变形，或者其它可能形式的逻辑拓扑树，或者是由网络管理员手动配置逻辑拓扑树。这里逻辑拓扑树的形式不限。
当经由接入设备A2接入到网络中的用户终端UE2需要发送组播数据包时，则以接入设备A2为根节点生成一个逻辑拓扑树，如图3所示，图3所示的逻辑拓扑树的形式仅是一个示例，实际上，生成的逻辑拓扑树的具体形式不限。当然，这里不限于以接入设备A2为根节点来生成所述逻辑拓扑树以及组播树，对于图3所示的网络拓扑结构，也可以以网络设备S5(该网络设备可以是一个交换机)为根节点来进行所述逻辑拓扑树以及组播树。
当经由接入设备A3接入到网络中的用户终端UE3需要发送组播数据包时，则以接入设备A3为根节点生成一个逻辑拓扑树，如图4所示，同样，生成的逻辑拓扑树的具体形式不限。当然，这里不限于以接入设备A3为根节点来生成所述逻辑拓扑树以及组播树，对于图3所示的网络拓扑结构，也可以以网络设备S6(该网络设备可以是一个交换机)为根节点来进行所述逻辑拓扑树以及组播树。
图5示出了在图2中以A1为根节点所建的逻辑拓扑树上来自用户终端的发送给根节点A1的IGMP(Internet组管理协议，详情可参考RFC1112(IGMP v1)，RFC2236(IGMP v2)，适用于IPv4)或者MLD(Multicast Listener Discovery，详情可参考RFC2710，适用于IPv6)报告消息所经由的路径，以及组播数据包的转发路径示意图。
当通信网络中存在多个逻辑拓扑树时，需要用不同的标识来区分不同的逻辑拓扑树，对于例如接入网的二层通信网络，可用不同的VLAN来隔离逻辑拓扑树，即用VLAN标识来作为逻辑拓扑树的标识。当然，本发明不限于此，也可以采用其它已有的标识或者网络运营商自定义的标识来区分或隔离不同的逻辑拓扑树。
当经由接入设备A1接入到网络中的用户终端中有多个要发送组播数据包时，例如，用户终端UE4也要发送组播数据包时，A1可以为来自UE4的组播数据包重新生成一个逻辑拓扑树，用不同的逻辑拓扑树标识来标识，或者在已有的为来自UE1的组播数据包所生成的逻辑拓扑树上进行来自UE4的组播数据包的转发。
当逻辑拓扑树为生成树(SPT或RSPT)时，如果用VLAN来标识不同的生成树，当A1的用户子网有多个用户终端要发送组播数据包时，则有两种组播数据包的转发机制，一种是基于多生成树实例(MSTI，详情可参考IEEE802.1s)，另一种是基于每个VLAN每个生成树(PVST，详情可参考RFC2637)。例如，当经由A1接入网络的UE1要发送组播数据包时，UE1向组播管理装置发起请求，组播管理装置为UE1分配一个组播地址，并通知UE1以及A1，同时为该组播进程分配一个生成树标识，用VLAN1来标识，并通知A1在VLAN1域内以其自身为根节点生成生成树。若UE4也要发送组播数据包，对于MSTI，则多个组播进程共享前述生成树；对于PVST，则为每个组播进程在不同的VLAN域生成一个生成树，用不同的VLAN标识来标识生成树，即用不同的VLAN来隔离不同的生成树。
图6示出了基于PVST的组播数据包转发机制的组播数据包发送的一个系统流程示意图，具体如下：
(1)用户终端UE1发送一个请求消息发送组播数据包的请求消息到组播管理装置。
(2)组播管理装置接收到来自用户终端UE1发送组播数据包的请求消息之后，根据请求消息中携带的相关信息，例如，可根据用户终端的数据链路层地址，如MAC地址或者网络层地址，如IP地址或者口令或者付费记录等相关信息，对用户进行认证，以确定用户终端UE1是否有权限发送组播数据包。这个认证过程可由组播管理装置自身完成，也可通过一个认证服务器或者其它服务器来完成。
(3)当用户终端UE1通过认证之后，组播管理装置为其分配一个组播地址MC@1，并通知用户终端UE1为其分配的组播地址MC@1。
(4)组播管理装置为相应的组播地址MC@1分配一个VLAN标识VLAN1，并通知接入设备A1为用户终端UE1分配的MC@1及相应的VLAN1。
(5)接入设备A1接收到来自组播管理装置的通知消息后，将其Bridge ID设为高优先级(以使得接入设备A1在VLAN1域内为生成树的根节点)，然后发送带有VLAN1标识的具有高优先级的BPDU给网络中的其它交换设备，以建立生成树，这里遵照SPT协议或者RSPT协议来生成以接入设备A1为根节点的生成树，本领域的技术人员应已知晓生成树的建立过程，本发明这里不再赘述。
(6)当以接入设备A1为根节点的生成树建立后，接入设备A1周期性地在对应生成树中发送IGMP或者MLD查询消息到其它的网络设备。其它网络设备接收到该查询消息后，沿着生成树的路径进行发送直至各个用户终端。
要接收用户终端UE1发送的组播数据包的用户终端在接收到所述查询消息后，会响应一个IGMP或者MLD报告消息，其接入设备将所述报告消息沿着该生成树的路径转发至上一跳网络设备，并建立接收所述报告消息的端口与报告消息中的组播地址之间的映射关系。各个网络设备逐跳转发该报告消息至根节点接入设备A1，并建立接收所述报告消息的端口与报告消息中的组播地址之间的映射关系。同样，接收设备A1在接收到上述报告消息之后，建立接收所述报告消息的端口与报告消息中的组播地址之间的映射关系，这样完成了组播树的建立过程。
步骤(1)至(6)说明了以接入设备A1为根节点的生成树以及组播树的建立过程。步骤(7)至(12)说明了用户终端UE2请求接收来自用户终端UE1的组播数据包的请求流程。
(7)用户终端UE2发送一个接收组播数据包的请求消息到组播管理装置。例如，在某个网页上有用户终端UE1提供组播业务，当用户2在某个网页发现用户终端UE1提供组播业务的链接时，点击该链接发出请求消息。
(8)组播管理装置接收到来自用户终端UE2接收组播数据包的请求消息之后，根据请求消息中携带的相关信息，例如，可根据用户终端的数据链路层地址，如MAC地址或者网络层地址，如IP地址或者口令或者付费记录等相关信息，对用户进行认证，以确定用户终端UE2是否有权限接收组播数据包。这个认证过程可由组播管理装置自身完成，也可通过一个认证服务器或者其它服务器来完成。
(9)当用户终端UE2通过认证之后，组播管理装置通知用户终端UE2其所请求接收的组播数据包的组播地址MC@1。
(10)组播管理装置通知接入设备A2用户终端UE2所请求接收的组播数据包的组播地址MC@1及相应的VLAN1。
(11)用户终端UE2接收到来自组播管理装置的通知消息后，根据其中的组播地址MC@1信息，发送一个IGMP或者MLD报告消息给接入设备A2。
(12)接入设备A2接收到来自用户终端UE2的报告消息，根据其中用户终端UE2接收的组播数据包的组播地址MC@1，选择与之相应的生成树标识VLAN1，并将标识VLAN1加入到所述报告消息中，并连接到VLAN1所标识的生成树的上行端口上将带有标识VLAN1的报告消息发送给上一跳网络设备。这里上行端口的概念是指连接到VLAN1所标识的生成树上并且离该生成树的根节点近的端口。
连接VLAN1所标识的生成树的其它网络设备将所述报告消息沿着该生成树的路径逐跳转发至根节点接入设备A1，并建立接收所述报告消息的端口与报告消息中的组播地址之间的映射关系。同样，接收设备A1在接收到上述报告消息之后，建立接收所述报告消息的端口与报告消息中的组播地址之间的映射关系，这样完成了组播树的建立。来自用户终端UE1的组播数据包沿着已建立的组播树路径，即上述报告消息的反向路径传输到各个接收组播数据包的终端。这里需要说明的是，由于用户终端可随时停止或开始接收组播数据包，上述组播树的组播路径是动态变化的。所以接入设备A1周期性地发送IGMP或者MLD查询消息，各个用户终端在接收到IGMP或者MLD查询消息后，会发送一个IGMP或者MLD报告消息，该消息经由其它的网络设备到达根节点接入设备A1。
这里需要说明的是，在逻辑拓扑树的根节点与发送组播数据包的用户终端之间还存在多个网络设备时，组播管理装置还需要将分配给用户终端的组播地址和VLAN标识通知给所述多个网络设备，各个网络设备在接收到来自用户终端的组播数据包，逐跳将组播数据包转发到根节点网络设备。对于如图3(或图4)所示的以网络设备S5(或者网络设备S6)为根节点生成逻辑拓扑树，然后以网络设备S5(或者网络设备S6)为根节点在所述逻辑拓扑树上生成组播树以用于组播数据包转发时，组播管理装置还需要将分配给用户终端UE2(或者用户终端UE3)的组播地址和VLAN标识通知给接入设备A2(或者接入设备A3)。当用户终端UE2(或者用户终端UE3)发送组播数据包时，接入设备A2(或者接入设备A3)根据由组播管理装置处获取的组播地址和VLAN标识，确定来自用户终端UE2(或者用户终端UE3)的组播数据包是被允许的，并将其发送给网络设备S5(或者网络设备S6)。
另外需要说明的是，组播管理装置可以位于图6所示的接入网中的任一个网络设备中，或者是位于该接入网外的一个服务器中。
以上对本发明的一个优选实施例进行了描述。其中，对于用户终端UE1和UE2的认证步骤(2)、(8)不是一个必需步骤。上述流程适用于基于PVST机制进行组播数据包转发的情形，或者是基于MSTI机制，接入设备A1为第一个组播源进行组播数据包发送时的情形。对于基于MSTI机制，接收设备A1下辖的用户子网中有多个用户终端要发送组播数据包时，接入设备A1只需为第一个组播源生成生成树，对于其它后续的组播源，则无需再次生成生成树，共享为第一个组播源生成的生成树，此时可省去图6中所示的步骤(5)。
同样本发明不限于图1至图5所示的接入网，本领域的普通技术人员应当知晓对于例如图7所示的局域网，本发明同样适用。
图8示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的方法流程示意图。首先，在步骤S11中，以所述网络设备为根节点生成逻辑拓扑树。然后，在步骤S12中，以所述网络设备为根节点在所述逻辑拓扑树上生成组播树。最后，在所述组播树上进行组播数据包的转发。当然，步骤S11至S13对网络设备主动为来自用户终端的组播数据包生成逻辑拓扑树以及拓扑树的情形进行了说明，优选地，所述逻辑拓扑树以及组播树的生成也可以是由用户终端请求建立的，或者例如图6中所示，网络设备在接收到来自组播管理装置的通知消息后，进行逻辑拓扑树以及组播树的生成。
图9示出了图8中所示步骤S12的一个具体实施方式。首先，在步骤S121中，在连接到所述逻辑拓扑树的一个或多个端口上发送组播查询消息到该逻辑拓扑树上的其它网络设备。其次，在步骤S122中，接收来自所述逻辑拓扑树上的其他网络设备接收所述组播数据包的报告消息。然后，在步骤S123中，由所述报告消息中获取所述其它网络设备接收的所述组播数据包的组播标识。最后，在步骤S124中，建立接收到所述报告消息的端口与所述组播标识之间的映射关系来生成所述组播树。当接收组播数据包的用户终端主动发出报告消息时，步骤S121也可省去。
图10示出了图8中所示步骤S13的一个具体实施方式。首先，在步骤S131中，接收来自所述用户终端的组播数据包。其次，在步骤S132中，从所述组播数据包中获取其组播标识。然后，在步骤S133中，根据所获取的组播标识与所述映射关系，确定该组播数据包的一个或多个转发端口。最后，在步骤S134中，在所述一个或多个转发端口上将所述组播数据包发送给与该一个或多个转发端口相连的网络设备。
当网络中存在多个逻辑拓扑树时，还需要用不同的逻辑拓扑树标识来区分不同的逻辑拓扑树。对于基于MSTI的组播数据包转发机制，以网络设备为根节点只生成一个生成树，可以在网络设备预存一个VLAN标识，或者也可由组播管理装置在响应请求发送组播数据包的用户终端的请求时，通知网络设备该VLAN标识与组播地址。对于基于PVST的组播数据包转发机制，需要为不同的组播进程进行分配不同的逻辑拓扑树标识。组播管理装置在响应请求发送组播数据包的用户终端的请求时，通知网络设备为不同的组播进程分配的不同的组播地址及相应的不同的VLAN标识。
所以当网络中存在多个逻辑拓扑树时，网络设备以其自身为根节点生成一个由特定的逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树，在逻辑拓扑树建立之后，网络设备属于在连接到所述逻辑拓扑树的一个或多个端口上发送组播查询消息到该逻辑拓扑树上的其它网络设备，该查询消息包括该逻辑拓扑树的标识。
图11示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的方法流程图。
首先，在步骤S21中，由组播管理装置中获取所述用户终端请求接收的组播数据包的组播标识与相应的逻辑拓扑树标识。
其次，在步骤S22中，接收来自所述用户终端接收组播数据包的报告消息，该报告消息中包含该用户终端所接收的组播数据包的组播标识。
接着，在步骤S23中，根据存储的来自组播管理装置的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识。
然后，在步骤S24中，将所述相应的逻辑拓扑树标识加入到该报告消息中，以获得带有逻辑拓扑树标识的报告消息；
最后，在步骤S25中，将所述带有逻辑拓扑树标识的报告消息在连接到该逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树的上行端口上发送给与该上行端口相连的网络设备。这里上行端口是指连接到该逻辑拓扑树上，并且离该逻辑拓扑树的根节点近的端口。
这里需要说明的是，当组播地址及其相应的逻辑拓扑树标识预存在该网络设备中时，步骤S21也可省去，在步骤S23中，根据存储的来自组播管理装置的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识。
图12示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的方法流程图。
首先，在步骤S31中，接收来自所述用户终端请求发送组播数据包的第一请求消息。
然后，在步骤S32中，为所述用户终端分配一个用于所述组播数据包发送的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识。
最后，在步骤S33中，将为请求发送组播数据包的用户终端分配的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
这里需要说明的是，步骤S31和S32不是实施本发明的必需步骤。例如，当为各个用户终端预先分配组播地址及其相应的逻辑拓扑标识时，就可以直接将组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
优选地，组播管理装置在接收到用户终端的第一请求消息之后，还可以对该用户终端进行认证，认证过程可由组播管理装置自身完成，也可由一个专门的认证服务器来完成。组播管理装置获取所述用户终端的认证结果，当所述用户终端认证通过时，才将所分配的所述组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
图13示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的方法流程示意图。
首先，在步骤S41中，接收来自用户终端请求接收组播数据包的第二请求消息。
然后，在步骤S42中，根据所述第二请求消息，确定该用户终端请求接收的组播数据包的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识。
最后，在步骤S43中，将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
优选地，在组播管理装置在接收到所述用户终端的第二请求消息之后，还可以对该用户终端进行认证，认证过程可由组播管理装置自身完成，也可由一个专门的认证服务器来完成。组播管理装置获取所述用户终端的认证结果，当所述用户终端认证通过时，才将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
图14示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识的方法流程图。
首先，在步骤S51中，发送用于请求发送组播数据包的第一请求消息给组播管理装置。
然后，在步骤S52中，接收来自组播管理装置的用于所述组播数据包发送的组播标识。
最后，在步骤S53中，利用所述组播标识进行所述组播数据包的发送。
图15示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的组播装置的结构框图。
该组播装置10包括第三获取装置101、第一生成装置102、第二生成装置103和转发装置104。其中，第二生成装置103包括第一发送装置1031、第一接收装置1032、第一获取装置1033和建立装置1034；转发装置104包括第二接收装置1041、第二获取装置1042、第一确定装置1043和第二发送装置1044。为简明起见，该组播装置10包括了很多优选实施例中所包含的子装置，本领域技术人员根据本申请的教导，应能理解其中仅第一生成装置102、第二生成装置103和转发装置104是实施本发明所必要的装置，其他子装置为可选装置。
首先，第一生成装置102以所述网络设备为根节点生成逻辑拓扑树。然后，第二生成装置103以所述网络设备为根节点在第一生成装置102所生成的所述逻辑拓扑树上生成组播树。最后，转发装置104在所述第二生成装置103生成的所述组播树上进行组播数据包的转发。以上对组播装置10主动为来自用户终端的组播数据包生成逻辑拓扑树以及拓扑树的情形进行了说明，优选地，所述逻辑拓扑树以及组播树的生成也可以是由用户终端请求建立的，或者例如图6中所示，组播装置10在接收到来自组播管理装置的通知消息后，进行逻辑拓扑树以及组播树的生成。
其中，第二生成装置103以所述网络设备为根节点在第一生成装置102所生成的所述逻辑拓扑树上生成组播树的过程具体地可分别由第一发送装置1031、第一接收装置1032、第一获取装置1033和建立装置1034来执行。首先，第一发送装置1031在连接到所述逻辑拓扑树的一个或多个端口上发送组播查询消息到该逻辑拓扑树上的其它网络设备。然后，第一接收装置1032接收来自所述逻辑拓扑树上的其他网络设备接收所述组播数据包的报告消息。然后，第一获取装置1033由所述报告消息中获取所述其它网络设备接收的所述组播数据包的组播标识。最后，建立装置1034建立接收到所述报告消息的端口与所述组播标识之间的映射关系来生成所述组播树。当接收组播数据包的用户终端主动发出报告消息时，第一发送装置1031也可省去。
转发装置104在所述第二生成装置103生成的所述组播树上进行组播数据包的转发过程具体地可分别由第二接收装置1041、第二获取装置1042、第一确定装置1043和第二发送装置1044来执行。
首先，第二接收装置1041接收来自所述用户终端的组播数据包。其次，第二获取装置1042从所述组播数据包中获取其组播标识。然后，第一确定装置1043根据所获取的组播标识与所述映射关系，确定该组播数据包的一个或多个转发端口。最后，第二发送装置1044在所述一个或多个转发端口上将所述组播数据包发送给与该一个或多个转发端口相连的网络设备。
当网络中存在多个逻辑拓扑树时，还需要用不同的逻辑拓扑树标识来区分不同的逻辑拓扑树。对于基于MSTI的组播数据包转发机制，以网络设备为根节点只生成一个生成树，可以在网络设备预存一个VLAN标识，或者也可由组播管理装置在响应请求发送组播数据包的用户终端的请求时，通知网络设备该VLAN标识与组播地址。对于基于PVST的组播数据包转发机制，需要为不同的组播进程分配不同的逻辑拓扑树标识。组播管理装置在响应请求发送组播数据包的用户终端的请求时，通知网络设备为不同的组播进程分配的不同的组播地址及相应的不同的VLAN标识。
所以当网络中存在多个逻辑拓扑树时，第一生成装置102以网络设备为根节点生成一个由特定的逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树，在逻辑拓扑树建立之后，第一发送装置1031属于在连接到所述逻辑拓扑树的一个或多个端口上发送组播查询消息到该逻辑拓扑树上的其它网络设备，该查询消息包括该逻辑拓扑树的标识。
图16示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的报告消息转发装置的结构框图。
该报告消息转发装置20包括第四获取装置201、第三接收装置202、选择装置203、加入装置204、第三发送装置205。
首先，第四获取装置201由组播管理装置中获取所述用户终端请求接收的组播数据包的组播标识与相应的逻辑拓扑树标识。
其次，第三接收装置202接收来自所述用户终端接收组播数据包的报告消息，该报告消息中包含该用户终端所接收的组播数据包的组播标识。
接着，选择装置203根据存储的来自组播管理装置的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识。
然后，加入装置204将所述相应的逻辑拓扑树标识加入到该报告消息中，以获得带有逻辑拓扑树标识的报告消息；
最后，第三发送装置205将所述带有逻辑拓扑树标识的报告消息在连接到该逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树的上行端口上发送给与该上行端口相连的网络设备。这里上行端口是指连接到该逻辑拓扑树上，并且离该逻辑拓扑树的根节点近的端口。
这里需要说明的是，当组播地址及其相应的逻辑拓扑树标识预存在该网络设备中时，第四获取装置201也可省去，选择装置203根据预存的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识。
图17示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的发送辅助装置30的结构框图。该发送辅助装置30包括第四接收装置301、分配装置302、第四发送装置303以及第五获取装置304。为简明起见，该发送辅助装置30包括了很多优选实施例中所包含的子装置，本领域技术人员根据本申请的教导，应能理解其中仅第四发送装置303是实施本发明所必要的装置，其他子装置为可选装置。
首先，第四接收装置301接收来自所述用户终端请求发送组播数据包的第一请求消息。
然后，分配装置302为所述用户终端分配一个用于所述组播数据包发送的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识。
最后，第四发送装置303将为请求发送组播数据包的用户终端分配的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
这里需要说明的是，第四接收装置301和分配装置302不是实施本发明的必需装置。例如，当为各个用户终端预先分配组播地址及其相应的逻辑拓扑标识时，就可以由第四发送装置303直接将组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
优选地，组播管理装置在接收到用户终端的第一请求消息之后，还可以对该用户终端进行认证，认证过程可由组播管理装置自身完成，也可由一个专门的认证服务器来完成。第五获取装置304置获取所述用户终端的认证结果，当所述用户终端认证通过时，第四发送装置303才将所分配的所述组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
图18示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的接收辅助装置40的结构框图。该接收辅助装置40包括第五接收装置401、第二确定装置402、第五发送装置403以及第六获取装置404。为简明起见，该发送辅助装置30包括了很多优选实施例中所包含的子装置，本领域技术人员根据本申请的教导，应能理解其中第六获取装置404不是实施本发明所必要的装置。
首先，第五接收装置401接收来自用户终端请求接收组播数据包的第二请求消息。
然后，第二确定装置402根据所述第二请求消息，确定该用户终端请求接收的组播数据包的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识。
最后，第五发送装置403将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
优选地，在组播管理装置在接收到所述用户终端的第二请求消息之后，还可以对该用户终端进行认证，认证过程可由组播管理装置自身完成，也可由一个专门的认证服务器来完成。第六获取装置404获取所述用户终端的认证结果，当所述用户终端认证通过时，第五发送装置403才将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
图19示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识获取装置的结构框图。该组播标识获取装置50包括第六发送装置501、第六接收装置502和第七发送装置503。
首先，第六发送装置501发送用于请求发送组播数据包的第一请求消息给组播管理装置。
然后，第六接收装置502接收来自组播管理装置的用于所述组播数据包发送的组播标识。
最后，第七发送装置503利用所述组播标识进行所述组播数据包的发送。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (30)

1.一种在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的方法，其中，包括以下步骤：
b.以所述网络设备为根节点生成逻辑拓扑树；
c.以所述网络设备为根节点在所述逻辑拓扑树上生成组播树；
d.在所述组播树上进行所述组播数据包的转发。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤c还包括以下步骤：
c2.接收来自所述逻辑拓扑树上的其他网络设备接收所述组播数据包的报告消息；
c3.由所述报告消息中获取所述其它网络设备接收的所述组播数据包的组播标识；
c4.建立接收到所述报告消息的端口与所述组播标识之间的映射关系来生成所述组播树。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述步骤c2之前还包括以下步骤：
c1.在连接到所述逻辑拓扑树的一个或多个端口上发送组播查询消息到该逻辑拓扑树上的其它网络设备。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述步骤b还包括以下步骤：
-生成一个由特定的逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树；
其中，所述组播查询消息中包含所述逻辑拓扑树标识。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述步骤d包括以下步骤：
d1.接收来自所述用户终端的组播数据包；
d2.从所述组播数据包中获取其组播标识；
d3.根据所获取的组播标识与所述映射关系，确定该组播数据包的一个或多个转发端口；
d4.在所述一个或多个转发端口上将所述组播数据包发送给与该一个或多个转发端口相连的网络设备。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，在所述步骤b之前还包括以下步骤：
a.由组播管理装置中获取该组播管理装置为所述发送组播数据包的用户终端分配的用于所述组播数据包发送的组播标识与相应的逻辑拓扑树标识。
7.一种在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的方法，其中，包括以下步骤：
ii.接收来自所述用户终端接收组播数据包的报告消息，该报告消息中包含该用户终端所接收的组播数据包的组播标识；
iii.根据预存的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识；
iv.将所述相应的逻辑拓扑树标识加入到该报告消息中，以获得带有逻辑拓扑树标识的报告消息；
v.将所述带有逻辑拓扑树标识的报告消息在连接到该逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树的上行端口上发送给与该上行端口相连的网络设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述步骤ii之前还包括以下步骤：
i.由组播管理装置中获取所述用户终端请求接收的组播数据包的组播标识与相应的逻辑拓扑树标识。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述通信网络包括接入网和局域网；所述通信网络为接入网时，所述网络设备包括接入设备，所述发送组播数据包的用户终端经由所述该网络设备接入到网络中。
10.一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的方法，其中，包括以下步骤：
C.将为请求发送组播数据包的用户终端分配的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，还包括以下步骤：
A.接收来自所述用户终端请求发送组播数据包的第一请求消息；
B.为所述用户终端分配一个用于所述组播数据包发送的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，在所述步骤C之前还包括以下步骤：
-获取所述用户终端的认证结果；
所述步骤C还包括以下步骤：
-当所述用户终端认证通过时，将所分配的所述组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
13.一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的方法，其中，包括以下步骤：
I.接收来自用户终端请求接收组播数据包的第二请求消息；
II.根据所述第二请求消息，确定该用户终端请求接收的组播数据包的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识。
III.将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述步骤III之前还包括以下步骤：
-获取所述用户终端的认证结果；
所述步骤III还包括以下步骤：
-当所述用户终端认证通过时，将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端；
15.一种在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识的方法，其中，包括以下步骤：
-发送用于请求发送组播数据包的第一请求消息给组播管理装置；
-接收来自组播管理装置的用于所述组播数据包发送的组播标识；
-利用所述组播标识进行所述组播数据包的发送。
16.一种在通信网络的网络设备中用于对来自用户终端的组播数据包进行组播的组播装置，其中，包括：
第一生成装置，用于以所述网络设备为根节点生成逻辑拓扑树；
第二生成装置，用于以所述网络设备为根节点在所述逻辑拓扑树上生成组播树；
转发装置，用于在所述组播树上进行所述组播数据包的转发。
17.根据权利要求16所述的组播管理装置，其中，所述第二生成装置还包括：
第一接收装置，用于接收来自所述逻辑拓扑树上的其他网络设备接收所述组播数据包的报告消息；
第一获取装置，用于由所述报告消息中获取所述其它网络设备接收的所述组播数据包的组播标识；
建立装置，用于建立接收到所述报告消息的端口与所述组播标识之间的映射关系来生成所述组播树。
18.根据权利要求17所述的组播装置，其中，在所述第二生成装置还包括：
第一发送装置，用于在连接到所述逻辑拓扑树的一个或多个端口上发送组播查询消息到该逻辑拓扑树上的其它网络设备。
19.根据权利要求18所述的组播装置，其中，所述第一生成装置还用于：
-生成一个由特定的逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树；
其中，所述组播查询消息中包含所述逻辑拓扑树标识。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的组播装置，其中，所述转发装置包括：
第二接收装置，用于接收来自所述用户终端的组播数据包；
第二获取装置，用于从所述组播数据包中获取其组播标识；
第一确定装置，用于根据所获取的组播标识与所述映射关系，确定该组播数据包的一个或多个转发端口；
第二发送装置，用于在所述一个或多个转发端口上将所述组播数据包发送给与该一个或多个转发端口相连的网络设备。
21.根据权利要求19或20所述的组播装置，其中，还包括：
第三获取装置，用于由组播管理装置中获取该组播管理装置为所述发送组播数据包的用户终端分配的用于所述组播数据包发送的组播标识与相应的逻辑拓扑树标识。
22.一种在通信网络的网络设备中用于转发经由该网络设备接入到该通信网络的用户终端的接收组播数据包的报告消息的报告消息转发装置，其中，包括：
第三接收装置，用于接收来自所述用户终端接收组播数据包的报告消息，该报告消息中包含该用户终端所接收的组播数据包的组播标识；
选择装置，用于根据预存的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识信息，选择与所述报告消息中的组播标识相应的逻辑拓扑树标识；
加入装置，用于将所述相应的逻辑拓扑树标识加入到该报告消息中，以获得带有逻辑拓扑树标识的报告消息；
第三发送装置，用于将所述带有逻辑拓扑树标识的报告消息在连接到该逻辑拓扑树标识所标识的逻辑拓扑树的上行端口上发送给与该上行端口相连的网络设备。
23.根据权利要求22所述的报告消息转发装置，其中，还包括：
第四获取装置，用于由组播管理装置中获取所述用户终端请求接收的组播数据包的组播标识与相应的逻辑拓扑树标识。
24.根据权利要求16至21中任一项所述的组播装置或22或23所述的报告消息转发装置，其中，所述通信网络包括接入网和局域网；所述通信网络为接入网时，所述网络设备包括接入设备，所述发送组播数据包的用户终端经由所述该网络设备接入到网络中。
25.一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端发送组播数据包的发送辅助装置，其中，包括：
第四发送装置，用于将为请求发送组播数据包的用户终端分配的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将该组播地址发送给所述用户终端。
26.根据权利要求25所述的发送辅助装置，其中，还包括：
第四接收装置，用于接收来自所述用户终端请求发送组播数据包的第一请求消息；
分配装置，用于为所述用户终端分配一个用于所述组播数据包发送的组播标识及相应的逻辑拓扑树标识。
27.根据权利要求25或26所述的发送辅助装置，其中，还包括：
第五获取装置，用于获取所述用户终端的认证结果；
所述第四发送装置还用于：
-当所述用户终端认证通过时，将所分配的所述组播标识及相应的逻辑拓扑树标识发送给发送所述组播数据包的网络设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
28.一种在通信网络的组播管理装置中用于辅助用户终端接收组播数据包的接收辅助装置，其中，包括：
第五接收装置，用于接收来自用户终端请求接收组播数据包的第二请求消息；
第二确定装置，用于根据所述第二请求消息，确定该用户终端请求接收的组播数据包的组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识；
第五发送装置，用于将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端。
29.根据权利要求28所述的接收辅助装置，其中，还包括：
第六获取装置，用于获取所述用户终端的认证结果；
所述第五发送装置还用于：
-当所述用户终端认证通过时，将所述组播标识及其相应的逻辑拓扑树标识发送给将所述用户终端接入网络的接入设备，并将所述组播标识发送给所述用户终端；
30.一种在通信网络的用户终端中用于获取发送组播数据包的组播标识的组播标识获取装置，其中，包括：
第六发送装置，用于发送用于请求发送组播数据包的第一请求消息给组播管理装置；
第六接收装置，用于接收来自组播管理装置的用于所述组播数据包发送的组播标识；
第七发送装置，用于利用所述组播标识进行所述组播数据包的发送。
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