CN101764756A - 组播数据转发路径的剪枝处理方法、装置和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组播数据转发路径的剪枝处理方法、装置和网络设备。该方法包括：获取共享网段属于同一组播组的各路由器的协议无关组播邻居列表；所述协议无关组播邻居列表包括各所述路由器的协议无关组播邻居关系、以及各所述路由器的组播数据转发标识；所述组播数据转发标识用于是否需要转发所述组播组的组播数据；根据所述协议无关组播邻居关系确定所述任一路由器的下游邻居路由器数量，并根据所述任一路由器的下游邻居路由器数量、以及所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理。本发明缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

Description

组播数据转发路径的剪枝处理方法、装置和网络设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种组播数据转发路径的剪枝处理方法、装置和网络设备。

背景技术

组播在IP网络中应用广泛，主要应用于视频点播、视频会议等服务。与单播技术和广播技术相比，组播技术在网络带宽使用、服务器负载、网络部署等方便有较好的优势。

协议无关组播-密集模式(Protocol Independent Multicast-Dense Mode，PIM-DM)协议是目前应用较广的一种组播路由协议。PIM-DM协议中使用扩散与剪枝(flood and prune)的机理来建立组播树。PIM-DM协议假定当组播源开始发送组播数据报文时，网络中的所有设备都需要接收该报文，因此报文被转发给每一个设备。从设备上游接口接收到的报文都要经过反向路径转发(Reverse Path Forwarding，RPF)检查，没有通过RPF检查的报文将被丢弃。对于通过了RPF检查的组播报文，设备根据报文的(S，G)对计算接口，其中S表示组播报文的源地址，G表示组播组的地址。如果计算出的接口不为空，则为该(S，G)对建立一个接口的表项，并且将该组播报文由接口转发；如果计算出的接口为空，则向RPF邻居发送一个剪枝(Prune)报文，通知上游邻居不要再向本接口转发来自该(S，G)的组播报文。上游邻居接收到剪枝报文以后，把发送该剪枝报文的下游接口记为剪枝状态(Pruned)，并设置一个剪枝状态计时器。这样就建立了一棵以组播源为根的组播转发树。

PIM-DM设备之间通过HELLO消息来发现邻居。一旦PIM-DM设备启动，PIM-DM设备就周期性地在每个配置了PIM-DM的接口上发送HELLO消息。HELLO消息有一个保持时间(Hello Hold Time)字段，这个时间参数定义了邻居等待下一个HELLO消息的最长时间。如果邻居在这个时间内没有收到另一个邻居发送的HELLO消息，就会将这个设备从邻居关系表中删除。一般而言，PIM邻居HELLO消息发送间隔为30秒，邻居保持时间为HELLO消息发送间隔的3.5倍，即保持时间为105秒。因此，正常情况下，一个PIM-DM接口在105秒内没有检测到邻居的HELLO消息，才会宣布该邻居断开(down)。

上述为PIM-DM协议的基本原理。在以太网链路中，同一个共享网段中可能有多个PIM-DM邻居同时存在。该情形下，一个PIM路由器收到其中一个邻居发来的剪枝报文，是不能立刻对该接口进行剪枝操作的，而是需要启动剪枝未决定时器(Prune Pending Timer，PPT)，来等待其他PIM邻居的剪枝覆盖(prune override，或称剪枝否决)报文。在PPT超时且没有收到其他PIM邻居的剪枝覆盖报文时才进行剪枝。通过设置PPT方式进行剪枝处理的现有技术存在剪枝延迟累加的问题。例如：在多个路由器串联的分支中，PIM-DM剪枝延迟累加的时间通常为PPT*(n-1)秒，n为路由器的个数。在以太网链路中，组播数据是在虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)内以广播的方式转发，这更加消耗网络带宽资源和组播路由器的资源。

现有技术采用缩短PPT的等待时间以及HELLO报文的保持时间的技术方案，以期解决以太网链路剪枝处理延迟的问题。但是，发明人在实现本发明实施例过程中发现，PPT的等待时间不能设置得太小，因为PIM接口需要等待其他PIM邻居的剪枝覆盖报文。此外，现有PIM邻居的HELLO报文信息量较大，缩短HELLO报文的保持时间，可能导致设备频繁处于收发HELLO报文的状态，从而影响设备的性能。一般PPT采用的合理时间为3秒，HELLO发送间隔为30秒。由此可见，现有技术在以太网链路中，同一共享网段组播数据转发路径的剪枝处理延迟仍然较大。

发明内容

本发明提供一种组播数据转发路径的剪枝处理方法、装置和网络设备，用以缩短共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟。

本发明提供了一种组播数据转发路径的剪枝处理方法，包括：

获取共享网段属于同一组播组的各路由器的协议无关组播邻居列表；所述协议无关组播邻居列表包括各所述路由器的协议无关组播邻居关系、以及各所述路由器关于所述组播组的组播数据转发标识；所述组播数据转发标识用于表示是否需要转发所述组播组的组播数据；

根据所述协议无关组播邻居关系确定所述任一路由器的下游邻居路由器数量，并根据所述任一路由器的下游邻居路由器数量、以及所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理。

本发明还提供了一种组播数据转发路径的剪枝处理装置，包括：

邻居列表获取模块，用于获取共享网段属于同一组播组的各路由器的协议无关组播邻居列表；所述协议无关组播邻居列表包括各所述路由器的协议无关组播邻居关系、以及各所述路由器关于所述组播组的组播数据转发标识；所述组播数据转发标识用于表示是否需要转发所述组播组的组播数据；

剪枝处理模块，用于根据所述协议无关组播邻居关系确定自身下游邻居路由器数量，并根据所述下游邻居路由器数量、以及所述各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理。

本发明实施例还提供了一种网络设备，包括上述组播数据转发路径的剪枝处理装置。

本发明实施例组播数据转发路径的剪枝处理方法、装置和网络设备中，通过在PIM邻居列表中记录各路由器的PIM邻居关系以及各路由器的组播数据转发标识，使得当路由器需要发起剪枝处理流程时，可根据该路由器的下游邻居路由器数量以及该路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，进行是否剪枝的决策，因此，缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理方法流程图；

图2a为本发明第二实施例提供的普通检测机制的实现方法流程图；

图2b为本发明第二实施例任一路由器进行普通检测的可能实现过程流程图；

图3a为本发明第三实施例提供的剪枝检测机制的实现方法流程图；

图3b为本发明第三实施例接收到剪枝报文的路由器进行剪枝检测的可能实现过程流程图；

图4为本发明第四实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理方法应用场景示意图；

图5为本发明第五实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理方法应用场景示意图；

图6为本发明第六实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理方法流程图。如图1所示的方法包括：

步骤11、获取共享网段属于同一组播组的各路由器的PIM邻居列表；该PIM邻居列表包括各路由器的PIM邻居关系、以及各路由器的组播数据转发标识；任一路由器关于该组播组的组播数据转发标识，用于表示该路由器是否需要转发该组播组的组播数据。

任一路由器关于某一组播组的组播数据转发标识，可为但不限于第一转发标识或第二转发标识。第一转发标识用于表示该路由器不需要转发该组播组的组播数据；第二转发标识用于表示该路由器需要转发该组播组的组播数据。

步骤12、根据PIM邻居列表中的PIM邻居关系，确定任一路由器的下游邻居路由器数量，并根据该路由器的下游邻居路由器数量、以及该路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对组播数据的转发路径进行剪枝处理。

在任一路由器接收到该路由器的下游邻居路由器发送的剪枝报文时，该路由器在自身保存的PIM邻居列表中，将发送剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识，更新为第一转发标识。

在任一路由器的下游邻居路由器的数量不为零、且该路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识均为第一转发标识时，则该路由器可立刻做出剪枝决策，如在该路由器的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发组播数据的PIM接口。

在任一路由器的下游邻居路由器的数量不为零、且该路由器至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，则该路由器可立刻做出不剪枝决策，如在该路由器的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态。或者，在任一路由器的下游邻居路由器的数量不为零、且该路由器至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，则该路由器也可不立刻做出不剪枝决策，而是在该路由器接收到下游邻居路由器发送的剪枝报文时，该路由器与组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器确认，这些下游邻居路由器实际是否需要转发所述组播组的组播数据，如果这些下游邻居路由器实际需要转发所述组播组的组播数据，则此时该路由器可做出不剪枝决策，如在该路由器的组播数据转发表项中维持该PIM接口处于转发状态；如果这些下游邻居路由器实际不需要转发所述组播组的组播数据，则此时该路由器可做出剪枝决策，如在该路由器的组播数据转发表项中移除该PIM接口，并更新该路由器的PIM邻居列表。

本实施例组播数据转发路径的剪枝处理方法中，通过在PIM邻居列表中记录各路由器的PIM邻居关系以及各路由器的组播数据转发标识，使得当路由器需要发起剪枝处理流程时，可根据该路由器的下游邻居路由器数量以及该路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，进行是否剪枝的决策，因此，缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

PIM邻居快速检测和持续更新，有利于保证路由器进行快速剪枝处理决策。本发明实施例根据发起邻居检测和更新的主体不同，将快速邻居检测的机制分为：普通检测和剪枝检测。其中，普通检测由指定路由器定时发起，剪枝检测可由收到剪枝报文的上游路由器发起；指定路由器用于定时维护共享网段的PIM邻居列表，各路由器上还维护有各路由器自身的PIM邻居列表。本发明实施例通过引入上述普通检测机制和剪枝检测机制，可快速发现邻居，及时更新路由器维护的PIM邻居列表，便于路由器进行快速剪枝决策，从而进一步缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

图2a为本发明第二实施例提供的普通检测机制的实现方法流程图。如图2a所示的方法包括：

步骤21、在共享网段属于同一组播组的各路由器中，以预设选举规则选举一指定路由器。

选举规则可根据实际需要预先设置，例如可比较各路由器的优先级，将优先级最高的路由器选举为指定路由器。如果存在多个优先级相同的路由器，可比较这些路由器的IP地址，将IP地址最高的路由器选举为指定路由器。

步骤22、指定路由器建立PIM邻居列表，并组播建立的PIM邻居列表，之后，指定路由器以预设时间间隔，定时组播指定路由器自身维护的PIM邻居列表。

指定路由器用于初始建立和维系共享网段的PIM邻居列表。指定路由器可采用现有PIM邻居HELLO消息机制，初始建立共享网段的PIM邻居列表。指定路由器维系共享网段的PIM邻居列表的方式例如：指定路由器定时在组播组组播指定路由器自身维护的PIM邻居列表。

PIM邻居列表包括：各路由器的PIM邻居关系、以及各路由器的组播数据转发标识。任一路由器关于某一组播组的组播数据转发标识，用于表示该路由器是否需要转发该组播组的组播数据。某一组播组的组播数据转发标识，可为第一转发标识或第二转发标识。可选的，在初始建立PIM邻居列表时，可将各路由器的组播数据转发标识初始设置为第一转发标识，即初始认为各路由器不需要转发该组播组的组播数据。在后续通信过程中，任一路由器可根据接收到的下游邻居路由器的报文类型，设置相应下游邻居路由器的组播数据转发标识。例如：如果某一路由器接收到该路由器的某一下游邻居路由器发送的嫁接(Graft)报文，说明该下游邻居路由器需要转发该组播组的组播数据，则该路由器将发送嫁接报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识更新设置为第二转发标识，如用“1”表示。如果某一路由器接收到该路由器的某一下游邻居路由器发送的剪枝报文，说明该下游邻居路由器不需要转发该组播组的组播数据，则该路由器将发送剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识设置为第一转发标识，如用“0”表示。

指定路由器可维护有邻居查询定时器(Neighbour Query Timer，NQT)。NQT定时的时长可根据实际需要设置，例如可将NQT定时的时长设置为1秒。NQT的作用是周期性触发指定路由器组播指定路由器自身维护的PIM邻居列表。指定路由器可以发送PIM邻居查询报文的方式，组播指定路由器自身维护的PIM邻居列表，即指定路由器可在NQT的触发下，定时发送PIM邻居查询报文。PIM协议报文可承载在IP报文之上，封装在IP报文的“DATA”字段中。

为了与现有PIM协议报文格式兼容，PIM邻居查询报文的格式构造示例如表1所示：

表1

表1所示的PIM邻居查询报文的格式中的各字段的含义说明如下：

“PIM Ver”字段：占用4个比特(Bit)，用于表示PIM协议的版本号，如设置数值为2；

“Type”字段：用于表示报文的格式。PIM邻居查询报文的类型可包括：PIM邻居普通查询报文和PIM邻居剪枝查询报文，其中，PIM邻居普通查询报文由指定路由器发送，PIM邻居剪枝查询报文可由发起剪枝检测的路由器发送。在“Type”字段可定义不同取值用于表示两种不同类型的PIM邻居检测报文，例如可定义取值为“10”表示报文类型为PIM邻居普通查询报文；取值为“12”表示报文类型为PIM邻居剪枝查询报文。

“Reserved”字段：保留字段。

“Checksum”字段：校验字段。

“NID”字段：邻居IP地址(Neighbour IP Address)，占用32比特，对于PIM邻居普通查询报文，该字段用于填写PIM邻居的标识，如PIM邻居的IP地址；其中，NID1用于填写发送报文的路由器的IP地址。NID2...NIDN分别用于填写其它路由器的IP地址，N表示共享网段属于同一组播组的路由器的总数量；可依照IP地址的大小，从小到大的顺序排列。

“F”字节：占用1比特，用于标识NID1...NIDN中表示的路由器的组播数据转发标识。如某一路由器不需要转发所述组播组的组播数据，可将“F”字节设置为“0”；如果该邻居路由器需要转发所述组播组的组播数据，可将“F”字节设置为“1”。

PIM邻居查询报文的目的IP地址可设置为组播组的组播地址，如224.0.0.2。这样共享网段属于同一组播组的各路由器都可接收到该报文。

步骤23、任一路由器接收PIM邻居列表，如果接收到的PIM邻居列表没有包含路由器自身记录的实际邻居信息时，更新PIM邻居列表，并组播更新后的PIM邻居列表。

任一路由器记录的实际邻居信息可包括：该路由器的PIM邻居关系，和/或，该路由器的组播数据转发标识。任一路由器接收到指定路由器定时组播的PIM邻居普通查询报文时，将进行普通检测。任一路由器进行普通检测的可能实现过程如图2b所示，具体可包括：

步骤231：该路由器判断收到PIM邻居普通查询报文的接口是否开启PIM协议，如果该接口开启了PIM协议，则执行步骤232；如果该接口关闭了PIM协议，则执行步骤235。

步骤232：该路由器判断该接口是否处于正常工作(UP)状态，如果处于正常工作(UP)状态，则执行步骤233；如果处于非正常工作(Shutdown)状态，则执行步骤234。

步骤233：该路由器根据指定路由器发送的PIM邻居普通查询报文，更新该接口的PIM邻居列表；结束。

如果该接口是刚开启了PIM协议，则该路由器在发送遵循PIM协议的HELLO消息时，需通知其他路由器添加自身相关的邻居信息。在该路由器根据指定路由器发送的PIM邻居普通查询报文，更新该接口的PIM邻居列表时，如果该接口的PIM邻居列表中维护有保持时间(Hello Hold Time)定时器，则将保持时间定时器更新为初始值，从而抑制现有PIM邻居HELLO机制，即抑制路由器在保持时间定时器超时时，向共享网段发送HELLO消息，因此节省了该路由器维系PIM邻居列表所需的资源。

步骤234：该路由器通知其他路由器删除与自身相关的邻居信息，清空该接口下的PIM邻居列表，并从组播数据转发表项中移除该接口；结束。

步骤235：该路由器判断该接口是否处于正常工作(UP)状态，如果处于正常工作(UP)状态，则执行步骤236；如果处于非正常工作(Shutdown)状态，则执行步骤238。

步骤236：该路由器判断收到的PIM邻居查询报文中是否存在该路由器的标识，如果存在，执行步骤237；否则，执行步骤238。

步骤237：该路由器通知其他路由器删除与自身相关的邻居信息，执行步骤238。

步骤238：如果该接口仍存在PIM邻居列表，则清空该接口下的PIM邻居列表；如果该接口的PIM邻居列表已经为空，则不进行处理；结束。

当前路由器可以组播PIM邻居查询应答报文的方式，通知其他路由器删除或添加自身相关的邻居信息。为了与现有PIM协议报文格式兼容，PIM邻居查询应答报文的格式构造示例如表2所示：

表2

表2所示的PIM邻居查询应答报文的格式中的各字段的含义说明如下：

“PIM Ver”字段：占用4个比特(Bit)，用于表示PIM协议的版本号，如设置数值为2；

“Type”字段：用于表示报文的格式。PIM邻居查询应答报文的类型可包括：PIM邻居普通查询应答报文和PIM邻居剪枝查询应答报文，其中，PIM邻居普通查询应答报文为PIM邻居普通查询报文的响应报文，PIM邻居剪枝查询应答报文为PIM邻居剪枝查询报文的响应报文。在“Type”字段可定义不同取值用于表示两种不同类型的PIM邻居查询应答报文，例如可定义取值为“11”表示报文类型为PIM邻居普通查询应答报文；取值为“13”表示报文类型为PIM邻居剪枝查询应答报文。

“Reserved”字段：保留字段。

“Checksum”字段：校验字段。

“NID”字段：占用32个比特，用于填写发送该报文的路由器标识，如发送该报文的路由器的IP地址。

“F”字节：占用1比特，用于表示发送该报文的路由器的组播数据转发标识。如发送该报文的路由器不需要转发所述组播组的组播数据，可将“F”字节设置为“0”；如果发送该报文的路由器需要转发所述组播组的组播数据，可将“F”字节设置为“1”。

“Operation Type”字段：操作类型，取值为“0”和“1”；其中，“0”表示收到该报文的路由器需要删除发送该报文的路由器相关的邻居信息，如收到该报文的路由器删除由“NID”字段标识的PIM邻居；“1”表示是收到该报文的路由器需要增加发送该报文的路由器相关的邻居信息，如收到该报文的路由器维持或增加由“NID”字段标识的PIM邻居。

上述“F”字节和“Operation Type”字段的设置存在某些关联，例如：如果“Operation Type”字段的值设置为“0”，则“F”字节的值也设置为“0”。

可选的，PIM邻居查询应答报文的目的IP地址可设置为指定路由器的地址。指定路由器接收到该报文后，会更新指定路由器自身维护的PIM邻居列表，并在后续NQT周期内会组播更新后的pIM邻居列表，从而更新共享网段属于同一组播组的各路由器的PIM邻居列表。

可选的，PIM邻居查询应答报文的目的IP地址可设置为组播组的组播地址，如224.0.0.2。这样共享网段属于同一组播组的各路由器都可接收到该报文。如此处理的好处在于：一方面，邻居信息发生变化的路由器，可根据PIM邻居查询应答报文，直接更新该共享网段属于同一组播组的各路由器的PIM邻居列表；另一方面，指定路由器也可接收到PIM邻居查询应答报文，指定路由器根据该报文更新自身维护的PIM邻居列表，并在后续NQT周期内会组播更新后的PIM邻居列表，从而从上述两个方面共同保证了共享网段PIM邻居列表的持续更新。

本实施例通过引入快速邻居普通检测机制直接并持续更新同一个共享网段各路由器维护的PIM邻居列表，抑制现有技术的PIM邻居HELLO消息机制，并可快速发现邻居，便于路由器进行快速剪枝决策，从而进一步缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

图3a为本发明第三实施例提供的剪枝检测机制的实现方法流程图。如图3a所示的方法包括：

步骤31：假设某一路由器接收到该路由器的某一下游邻居路由器发送的剪枝报文，该剪枝报文用于通知该下游邻居路由器不需要转发所述组播组的组播数据。

步骤32：该路由器在自身保存的PIM邻居列表中，将发送剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识，更新为第一转发标识，如将下游邻居路由器的组播数据转发标识设置为“0”。

步骤33：该路由器根据更新后的PIM邻居列表，确定该路由器的下游邻居路由器数量，并根据该路由器的下游邻居路由器数量以及该路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对组播数据的转发路径进行剪枝处理。

对于下游邻居路由器的数量不为零的任一路由器，如路由器A，当路由器A接收到某一下游邻居路由器发送的剪枝报文时，进行剪枝检测的处理流程可如图3b所示，具体可包括：

步骤331：路由器A在自身维护的PIM邻居列表中，将发送剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识设置为第一转发标识，如设置为“0”。

步骤332：路由器A确定该路由器的下游邻居路由器数量，判断邻居数量是否等于1，如果邻居数量等于1，执行步骤333；否则，执行步骤334。

步骤333：路由器A立即进行剪枝处理，如在路由器A已建立的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发组播数据的接口；如果路由器A存在上游邻居路由器，则向上游邻居路由器发送剪枝报文；结束。

步骤334：路由器A确定组播数据转发标识设置为第二转发标识的下游邻居路由器，如设置为“1”的下游邻居路由器的数量。

步骤335：路由器A判断组播数据转发标识设置为“1”的下游邻居路由器的数量是否为0，如果是，执行步骤333；否则，如果路由器A还没有发出PIM邻居剪枝查询报文，则执行步骤336。

步骤336：路由器A生成并组播PIM邻居剪枝查询报文，该PIM邻居剪枝查询报文的“NID”字段中包括组播数据转发标识设置为“1”的下游邻居路由器的IP地址，“F”字节设置为“1”。

步骤337：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器，判断该报文的“NID”字段是否包含自己的IP地址，如果是，执行步骤339；否则，执行步骤338。

步骤338：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器对该报文不进行处理，结束。

步骤339：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器，判断是否需要维护与发送PIM邻居剪枝查询报文的路由器的邻居关系；如果需要维持该邻居关系，执行步骤3312；否则，执行步骤3310。

步骤3310：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器，生成PIM邻居剪枝查询应答报文，PIM邻居剪枝查询应答报文的“operation type”字段设置为0和“F”字节设置为“0”，用于通知发送PIM邻居剪枝查询报文的路由器不需要维持邻居关系，让发送PIM邻居剪枝查询报文的路由器删除与自己的邻居关系。

步骤3311：路由器A接收PIM邻居剪枝查询应答报文，更新自身维护的PIM邻居列表，即在路由器A的PIM邻居列表中，删除发送PIM邻居剪枝查询应答报文的路由器的相关信息；执行步骤332。

步骤3312：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器，判断是否存在与自身连接的、需要转发所述组播组的组播数据的接收者，如果存在，则执行步骤3313；否则，执行步骤3315。

步骤3313：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器，生成PIM邻居剪枝查询应答报文，PIM邻居剪枝查询应答报文的“operation type”字段设置为“1”和“F”字节设置为“1”，用于通知发送PIM邻居剪枝查询报文的路由器需要维持邻居关系，且需要向自身转发组播数据。

步骤3314：路由器A接收PIM邻居剪枝查询报文，不进行剪枝处理；结束。

步骤3315：接收到PIM邻居剪枝查询报文的路由器，生成PIM邻居剪枝查询应答报文，PIM邻居剪枝查询应答报文的“operation type”字段设置为“1”和“F”字节设置为“0”，用于通知发送PIM邻居剪枝查询报文的路由器需要维持邻居关系，但不需要向自身转发组播数据。

步骤3316：当前路由器接收PIM邻居剪枝查询报文，更新自身维护的PIM邻居列表，即在当前路由器的PIM邻居列表中，将发送PIM邻居剪枝查询应答报文的路由器的组播数据转发标识设置为“0”；结束。

本实施例通过引入快速邻居剪枝检测机制可快速发现邻居，持续更新路由器维护的PIM邻居列表，便于路由器进行快速剪枝决策，从而进一步缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

图4为本发明第四实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理方法应用场景示意图。如图4所示，本实施例应用场景包括：组播源和5个路由器，分别表示为：R1、R2、R3、R4和R5，共享网段中属于同一组播组的路由器有：R2、R3和R4，各路由器之间的相对位置关系如图4所示。在如4所示的应用场景中可能存在的剪枝处理流程如下：

(1)R4下游连接有接收者，表示为接收者1，接收者1接收组播源发出的组播数据；

(2)R2、R3和R4通过它们之间的共享网段形成PIM邻居关系。假设：R2、R3和R4中R3的优先级最高，因此可选举R3作为指定路由器。R3建立并维护PIM邻居列表，以NQT为时间间隔，定时组播PIM邻居普通查询报文，用于维系该共享网段的PIM邻居关系。R3组播的PIM邻居普通查询报文中包括R2、R3和R4的IP地址，假设：PIM邻居普通查询报文中，R3对应的“F”字节设置为“0”，R2和R4对应的“F”字节均设置为“1”，用于表示R2和R4需要转发所述组播组的组播数据。

(3)假设接收者1此时不需要接收组播源的组播数据，则R4向共享网段组播剪枝报文。

(4)R2连接R3和R4的接口收到R4发出的剪枝报文，此时，R2检测自身维护的PIM邻居报文的邻居数，确定R2的PIM邻居列表中有2个下游邻居路由器，但是只有R4的组播数据转发标识设置为“1”，且收到的剪枝报文为R4发出，则R2更新自身维护的PIM邻居列表，如将R4的组播数据转发标识设置为“0”，同时立刻剪枝，并向R1发送剪枝报文。

(5)R1收到R2发出的剪枝报文，此时，R1检测自身维护的PIM邻居报文的邻居数，确定R1的PIM邻居列表中只有1个下游邻居路由器R2，同时该剪枝报文也为R2发出，则R1更新自身维护的PIM邻居列表，如将R2的组播数据转发标识设置为“0”，同时立刻剪枝。

这样，在不到1秒的时间内，R1-＞R2-＞R4可以立刻剪枝，明显缩短了剪枝所需的延迟，节省了网络带宽资源，并节约了路由器的处理资源。

图5为本发明第五实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理方法应用场景示意图。如图5所示，本实施例应用场景包括：组播源和4个路由器，分别表示为：R1、R2、R3和R4，共享网段中属于同一组播组的路由器有：R2、R3和R4，各路由器之间的相对位置关系如图5所示；R3下游连接有接收者，表示为接收者1；R4下游也连接有接收者，表示为接收者2。在如5所示的应用场景中可能存在的剪枝处理流程如下：

(1)R3下游连接有接收者，表示为接收者1；R4下游连接有接收者，表示为接收者2；接收者1和接收者2均接收组播源发出的组播数据。

(2)R2、R3和R4通过它们之间的共享网段形成PIM邻居关系。假设：R2、R3和R4中R3的优先级最高，因此可选举R3作为指定路由器。R3建立并维护PIM邻居列表，以NQT为时间间隔，定时组播PIM邻居普通查询报文，用于维系该共享网段的PIM邻居关系。R3组播的PIM邻居普通查询报文中包括R2、R3和R4的IP地址，假设：PIM邻居普通查询报文中，R2对应的“F”字节设置为“1”，R4对应的“F”字节设置为“1”，即分别表示R3和R4需要转发该组播源的组播数据。

(3)假设接收者1此时不需要接收组播源的组播数据，则R3向共享网段组播剪枝报文。

(4)R2连接R3和R4的接口收到R3发出的剪枝报文，此时，R2检测自身维护的PIM邻居报文的邻居数，确定R2的PIM邻居列表中有2个下游邻居路由器R3和R4，且R3和R4的组播数据转发标识设置为“1”，则R2更新R2自身维护的PIM邻居列表中R3的组播数据转发标识，如将R3的组播数据转发标识由“1”更新为“0”；并在共享网段组播PIM邻居剪枝查询报文，该PIM邻居剪枝报文的NID字段中包括R4的相关信息。

(5)R4接收到R2发出的PIM邻居剪枝查询报文，发现R4下游还存在需要转发该组播源的组播数据的接收者2，因此，向R2发送PIM邻居剪枝应答报文，该邻居剪枝应答报文的“Operation Type”字段和“F”位都设置为“1”，用于通知R4需要转发该组播源的组播数据、R2需维持R4的PIM邻居关系。

(6)R3接收到R2发出的PIM邻居剪枝查询报文，发现该PIM邻居剪枝查询报文的“NID”字段包含的信息不是R3相关的信息，因此，R3不对该PIM邻居剪枝查询报文进行处理。

(7)R2接收到R4发出的PIM邻居剪枝查询应答报文，发现R4还需要转发该组播源的组播数据，则维持PIM邻居列表中关于R4相关信息不变；由于R4的组播数据转发标识不为“0”，因此R2不进行剪枝处理。此时，组播数据的转发路径为：组播源-＞R1-＞R2-＞R4-＞接收者2。

通过图5的应用实例可以看出，采用本发明实施例的技术方案，路由器可快速进行是否剪枝的决策，缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，从而节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。

图6为本发明第六实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理装置的结构示意图。如图6所示，组播数据转发路径的剪枝处理装置包括：邻居列表获取模块61和剪枝处理模块62。

邻居列表获取模块61用于获取共享网段属于同一组播组的各路由器的PIM邻居列表；所述PIM邻居列表包括各所述路由器的PIM邻居关系、以及各所述路由器关于所述组播组的组播数据转发标识；所述组播数据转发标识用于表示是否需要转发所述组播组的组播数据。

剪枝处理模块62用于根据所述PIM邻居关系确定自身下游邻居路由器数量，并根据所述下游邻居路由器数量、以及所述各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理。

本实施例提供的组播数据转发路径的剪枝处理装置表现实体不受限制，例如可具体为路由器。如果本实施例所述的装置被选举作为指定路由器，邻居列表获取模块61具体可用于建立所述组播组的PIM邻居列表。所述装置还可包括：定时组播模块64。定时组播模块64用于以预设时间间隔，定时组播所述装置自身维护的所述PIM邻居列表。如果本实施例所述的装置不是指定路由器，则不包括定时组播模块64。可选的，邻居列表获取模块61可具体用于接收指定路由器组播的所述PIM邻居列表。

可选的，所述装置还可包括：邻居列表维护模块63。邻居列表维护模块63用于维护所述装置的PIM邻居列表。

在上述技术方案的基础上，可选的，邻居列表维护模块63具体可用于在所述PIM邻居列表没有包含所述装置记录的实际邻居信息时，根据所述装置记录的实际邻居信息，更新并保存所述PIM邻居列表；所述装置记录的实际邻居信息包括：所述装置实际记录的PIM邻居关系，和/或，所述装置关于所述组播组的组播数据转发标识。相应的，所述装置还可包括：发送模块65。发送模块65用于组播所述装置更新后的所述PIM邻居列表，或者，向所述指定路由器发送更新后的所述PIM邻居列表。

在上述技术方案的基础上，可选的，邻居列表维护模块63还可具体用于在接收到所述装置的下游邻居路由器发送的剪枝报文时，在所述装置自身保存的所述PIM邻居列表中，将发送所述剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识，更新为所述第一转发标识；所述第一转发标识用于表示所述装置不需要转发所述组播组的组播数据。

在上述技术方案的基础上，可选的，剪枝处理模块62具体用于在所述装置的下游邻居路由器的数量不为零、且所述装置的各下游邻居路由器的组播数据转发标识均为所述第一转发标识时，在所述装置的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发所述组播数据的接口。

剪枝处理模块62具体还可用于在所述装置的下游邻居路由器的数量不为零、且所述装置至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，在所述装置的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态；或者，在所述装置的下游邻居路由器的数量不为零、且所述装置至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，如果接收到所述下游邻居路由器发送的剪枝报文，则与组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器确认，所述组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器实际是否需要转发所述组播组的组播数据；如果实际需要转发所述组播组的组播数据，则在所述装置的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态；否则，移除所述接口。

在上述技术方案的基础上，可选的，发送模块65还可用于在所述装置的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发所述组播数据的接口之后，组播剪枝报文，用于通知所述装置的上游邻居路由器，所述装置不需要接收所述组播组的所述组播数据。

本实施例在PIM邻居列表中记录各路由器的PIM邻居关系以及各路由器的组播数据转发标识，使得本实施例所述装置需要发起剪枝处理流程时，可根据自身下游邻居路由器数量以及各下游邻居路由器的组播数据转发标识，进行是否剪枝的决策，因此，缩短了共享网段中组播数据转发路径的剪枝处理延迟，节省了网络带宽资源和组播路由器的资源消耗。本实施例所述装置可具体实现为路由器，其工作机理可参见图1-图5对应实施例的记载，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种网络设备，该网络设备包括上述组播数据转发路径的剪枝处理装置。该网络设备具体表现实体不受限制，例如：该网络设备可具体为一交换机、路由器或具有路由功能的其他类型设备等。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种组播数据转发路径的剪枝处理方法，其特征在于，包括：

获取共享网段属于同一组播组的各路由器的协议无关组播邻居列表；所述协议无关组播邻居列表包括各所述路由器的协议无关组播邻居关系、以及各所述路由器关于所述组播组的组播数据转发标识；所述组播数据转发标识用于表示是否需要转发所述组播组的组播数据；

根据所述协议无关组播邻居关系确定任一路由器的下游邻居路由器数量，并根据所述任一路由器的下游邻居路由器数量、以及所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述任一路由器的下游邻居路由器数量、以及所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理之前，还包括：

在所述任一路由器接收到所述任一路由器的下游邻居路由器发送的剪枝报文时，所述任一路由器在自身保存的所述协议无关组播邻居列表中，将发送所述剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识，更新为第一转发标识；所述第一转发标识用于表示不需要转发所述组播组的组播数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述任一路由器的下游邻居路由器数量、以及所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理，包括：

在所述任一路由器的下游邻居路由器的数量不为零、且所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识均为第一转发标识时，在所述任一路由器的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发所述组播数据的接口。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述任一路由器的下游邻居路由器数量、以及所述任一路由器的各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理，还包括：

在所述任一路由器的下游邻居路由器的数量不为零、且所述任一路由器至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，在所述任一路由器的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态；所述第二转发标识用于表示需要转发所述组播组的组播数据；或者，

在所述任一路由器的下游邻居路由器的数量不为零、且所述任一路由器至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，如果所述任一路由器接收到所述下游邻居路由器发送的剪枝报文，则所述任一路由器与组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器确认，所述组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器实际是否需要转发所述组播组的组播数据；如果所述任一路由器实际需要转发所述组播组的组播数据，则在所述任一路由器的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态；否则，移除所述接口。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述任一路由器的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发所述组播数据的接口之后，还包括：

所述任一路由器组播剪枝报文，用于通知所述任一路由器的上游邻居路由器，所述任一路由器不需要接收所述组播组的组播数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取共享网段属于同一组播组的各路由器的协议无关组播邻居列表，包括：

在所述共享网段属于同一组播组的各路由器中，以预设选举规则选举一指定路由器；

所述指定路由器建立所述组播组的协议无关组播邻居列表，并组播所述协议无关组播邻居列表；

所述任一路由器接收并维护所述协议无关组播邻居列表。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述指定路由器组播所述协议无关组播邻居列表，包括：

所述指定路由器以预设时间间隔，定时组播所述指定路由器维护的所述协议无关组播邻居列表。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述任一路由器接收并维护所述协议无关组播邻居列表，包括：

所述任一路由器接收所述协议无关组播邻居列表；

所述任一路由器在所述协议无关组播邻居列表没有包含所述任一路由器记录的实际邻居信息时，根据所述任一路由器记录的实际邻居信息，更新所述协议无关组播邻居列表；所述任一路由器记录的实际邻居信息包括：所述任一路由器实际记录的协议无关组播邻居关系，和/或，所述任一路由器关于所述组播组的组播数据转发标识；

所述任一路由器保存并组播更新后的所述协议无关组播邻居列表，或者，所述任一路由器保存并向所述指定路由器发送更新后的所述协议无关组播邻居列表。

9.一种组播数据转发路径的剪枝处理装置，其特征在于，包括：

邻居列表获取模块，用于获取共享网段属于同一组播组的各路由器的协议无关组播邻居列表；所述协议无关组播邻居列表包括各所述路由器的协议无关组播邻居关系、以及各所述路由器关于所述组播组的组播数据转发标识；所述组播数据转发标识用于表示是否需要转发所述组播组的组播数据；

剪枝处理模块，用于根据所述协议无关组播邻居关系确定自身下游邻居路由器数量，并根据所述下游邻居路由器数量、以及所述各下游邻居路由器的组播数据转发标识，对所述组播数据的转发路径进行剪枝处理。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

邻居列表维护模块，用于维护所述装置的协议无关组播邻居列表。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

所述邻居列表维护模块，具体用于在接收到所述装置的下游邻居路由器发送的剪枝报文时，在所述装置自身保存的所述协议无关组播邻居列表中，将发送所述剪枝报文的下游邻居路由器的组播数据转发标识，更新为第一转发标识；所述第一转发标识用于表示所述装置不需要转发所述组播组的组播数据。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述剪枝处理模块，具体用于在所述装置的下游邻居路由器的数量不为零、且所述装置的各下游邻居路由器的组播数据转发标识均为所述第一转发标识时，在所述装置的组播数据转发表项中，移除用于向下游转发所述组播数据的接口。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述剪枝处理模块，具体用于在所述装置的下游邻居路由器的数量不为零、且所述装置至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，在所述装置的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态；所述第二转发标识用于表示需要转发所述组播组的组播数据；或者，

所述剪枝处理模块，具体用于在所述装置的下游邻居路由器的数量不为零、且所述装置至少一个下游邻居路由器的组播数据转发标识为第二转发标识时，如果接收到所述下游邻居路由器发送的剪枝报文，则与组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器确认，所述组播数据转发标识为第二转发标识的下游邻居路由器实际是否需要转发所述组播组的组播数据；如果实际需要转发所述组播组的组播数据，则在所述装置的组播数据转发表项中，维持用于向下游转发所述组播数据的接口处于转发状态；否则，移除所述接口。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述邻居列表维护模块，具体用于在所述协议无关组播邻居列表没有包含所述装置记录的实际邻居信息时，根据所述装置记录的实际邻居信息，更新并保存所述协议无关组播邻居列表；所述装置记录的实际邻居信息包括：所述装置实际记录的协议无关组播邻居关系，和/或，所述装置关于所述组播组的组播数据转发标识；

所述装置还包括：发送模块，用于组播所述装置更新后的所述协议无关组播邻居列表。

15.根据权利要求9-14任一所述的装置，其特征在于，

所述邻居列表获取模块，具体用于建立所述组播组的协议无关组播邻居列表；

所述装置还包括：定时组播模块，用于以预设时间间隔，定时组播所述装置自身维护的所述协议无关组播邻居列表。

16.根据权利要求9-14任一所述的装置，其特征在于，

所述邻居列表获取模块，具体用于接收指定路由器组播的所述协议无关组播邻居列表，所述指定路由器由所述共享网段属于同一组播组的各路由器以预设选举规则选举得到。

17.一种网络设备，其特征在于，包括如权利要求9-16任一所述的组播数据转发路径的剪枝处理装置。

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