CN101951344B - 组播路径切换方法、装置及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组播路径切换方法、装置及网络设备，其中方法包括：接收由RPT向SPT切换的触发指令；根据所述触发指令，判断所述RPT与所述SPT是否重合；当判断结果为所述RPT与所述SPT重合时，抑制生成所述SPT并继续通过所述RPT接收组播报文。本发明技术方案在由RPT向SPT切换之前，通过探测机制判断RPT与SPT是否重合，并在重合时不执行切换操作，可以解决因RPT与SPT重合时执行切换操作造成网络资源的浪费。

Description

组播路径切换方法、装置及网络设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种组播路径切换方法、装置及网络设备。 

背景技术

随着网际协议(Internet Protocol；简称为：IP)网络中视频点播、视频会议等宽带业务的发展，组播技术在IP网络中得到广泛应用。与单播技术相比，组播技术在服务器负载和网络部署各方面均存在优势。协议无关组播-稀疏模式(Protocol Independent Multicast-Spare Mode；简称为：PIM-SM)是目前广为使用的一种组播路由协议。PIM-SM协议是由国际互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force；简称为：IETF)领导下的域内组播路由工作组(Inter-Domain Multicast Routing Working Group；简称为：IDMR WG)设计的，并在请求评论文档(Request For Comments；简称为：RFC)4061中详细定义和描述了PIM-SM协议。 

在PIM-SM协议中，组播路径可分为最短路径树(Shortest-Path Tree；简称为：SPT)和汇聚点树(Rendezvous Point Tree；简称为：RPT)。其中汇聚点树通常被称为共享树。PIM-SM协议基于这两种组播路径将组播报文从组播源转发到组播报文接收者。 

其中，RPT是指为每个组播组选定一个汇聚点(Rendezvous Point；简称为：RP)，以该RP为根建立的组播转发树。同一组播组的组播源首先将组播报文转发到RP，再由RP向组播报文接收者下发。其中，从组播源到RP的组播路径和从RP到组播报文接收者的组播路径都是最短路径树；但是，由于RPT以RP为组播报文的公共根节点，所有组播报文必须先到达RP再下发，这样整条RPT可能会大于SPT；与SPT相比RPT有可能会引入额外的延迟，但是，在该RPT路径上的每个路由器所保存的信息较少，除了RP外的路由器只需保存组播组的相关信息。SPT是指组 播报文接收者通过最后一跳路由器查找单播路由表确定的到组播源的最短单播转发路径，因此，也被称为基于组播源的转发树。在大多数情况下，SPT可以使组播源到组播报文接收者的组播路径最优，可以减少组播报文的传输延迟，但是该SPT路径上的每个路由器需要保存大量的路由信息，需要同时保存组播源和组播组的相关信息，系统资源消耗较大。 

基于上述，现有PIM-SM协议通过切换机制充分利用了上述两种组播路径的优势。图1所示为现有基于切换机制的PIM-SM协议转发组播报文的过程示意图。在图1中所示系统中包括组播源S、组播报文接收者D以及路由器R1-路由器R7。在组播初始阶段，由于接收者指定路由器(Receiver Designated Router；简称为：RDR)即路由器R4无法获取组播源S的信息，因此，通过已知的RP(即图1所示路由器R3)建立RPT(该RPT路径即为图1中带箭头的虚线所示)以进行组播报文的转发，并最终将组播报文提供给组播报文接收者D；其中，路由器R1为源指定路由器(Source Designated Router；简称为：SDR)，在路由器R1-路由器R3通过(S，G)加入报文进行组播报文的转发，路由器R3到路由器R4的路径上通过(*，G)报文进行组播报文的转发；当RPT建立并转发组播报文后，路由器R4即可获知组播源S的信息，根据PIM-SM协议提供的由RPT向SPT切换的机制，将组播路径由RPT切换到SPT(该SPT路径即为图1中带箭头的点线所示)上，并在后续通过SPT进行组播报文的转发。其中，由RPT向SPT切换的切换机制是由RDR启动的。当路由器R4(即RDR)启动切换机制时，路由器R4查找本地单播路由表，并向组播源S发出(S，G)加入报文，其中该(S，G)加入报文的方向如图1中带箭头的点划线所示；其中，假设路由器R4到组播源S方向上的下一跳路由器为路由器R3；当路由器R3收到(S，G)加入报文后，将收到报文的接口设置为组播转发接口，同时查询本地单播路由表并向组播源S方向发送(S，G)加入报文，此处假设路由器R3的下一跳为路由器R2；接收到到组播源S方向上的(S，G)加入报文的路由器依次重复与路由器R3类似的动作，直到组播源S直连的路由器R1，以最终建立起SPT。 

但是，现有PIM-SM协议中的切换机制为了避免切换过程中组播报文的正常转发受到影响，在路由器R4通过SPT转发组播报文前，保留了原有RPT 路径，即通过RPT转发组播报文的过程正常进行。因此，当路由器R4建立起SPT并开始转发组播报文后，需要将RPT进行剪枝处理。该剪枝处理过程为：路由器R4向RP(即路由器R3)方向发送RP-bit位置1的(S，G)剪枝报文，沿途收到剪枝报文的路由器将其接收剪枝报文的接口设置为剪枝状态，同时朝向RP方向发送RP-bit位置1的(S，G)剪枝报文，该过程一直执行到RP；当RP收到剪枝报文后，将接收剪枝报文的接口设置为剪枝状态，并朝向组播源S的方向发送RP-bit位置1的(S，G)剪枝报文；沿途路由器重复上述操作，直至组播源S直连的路由器R1为止；到此RPT被完全剪枝，此时，PIM-SM协议正式从RPT切换到了SPT。 

通过上面描述可知，PIM-SM协议提供的由RPT向SPT切换的机制，通常可以减轻RP的负担，以及减少RPT可能导致的时间延迟；但是，当RPT和SPT路径重合(如图1所示)时，上述切换过程不仅会增加路由器的协议操作负担，期间同一组播报文会被RPT和SPT分别进行转发，造成网络带宽的浪费。 

发明内容

本发明提供一种组播路径切换方法、装置及网络设备，用以解决现有技术进行组播路径切换时存在的资源浪费的缺陷。 

本发明提供一种组播路径切换方法，包括： 

接收由RPT向SPT切换的触发指令； 

根据所述触发指令，判断所述RPT与所述SPT是否重合；所述判断所述RPT与所述SPT是否重合包括：根据单播路由表向组播源方向发送探测报文以对所述RPT与所述SPT是否重合进行探测，所述探测报文包括组地址和所述RPT上的汇聚点地址；接收所述组播源方向上的路由器发送的探测应答报文，所述探测应答报文是所述路由器根据所述组地址和所述汇聚点地址在本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表中进行匹配，根据匹配结果生成的；若在探测过程结束时，未接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文，判断所述RPT与所述SPT重合；若在探测过程结束前，接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文，判断所述RPT与所述SPT不重合； 

当判断结果为所述RPT与所述SPT重合时，抑制生成所述SPT并继续通 过所述RPT接收组播报文。 

本发明提供一种组播路径切换装置，包括： 

接收模块，用于接收由RPT向SPT切换的触发指令； 

判断模块，用于根据所述触发指令，判断所述RPT与所述SPT是否重合；所述判断模块包括：发送单元，用于根据单播路由表向组播源方向发送探测报文以对所述RPT与所述SPT是否重合进行探测，所述探测报文包括组地址和所述RPT上的汇聚点地址；接收单元，用于接收所述组播源方向上的路由器发送的探测应答报文，所述探测应答报文是所述路由器根据所述组地址和所述汇聚点地址在本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表中进行匹配，根据匹配结果生成的；第一判断单元，用于在探测过程结束时，且未接收到携带匹配不成功标识的所述探测应答报文时，判断所述RPT与所述SPT重合；第二判断单元，用于在探测过程结束前，接收到携带匹配不成功标识的所述探测应答报文时，判断所述RPT与所述SPT不重合； 

抑制接收模块，用于当所述判断模块的判断结果为所述RPT与所述SPT重合时，抑制生成所述SPT并继续通过所述RPT接收组播报文。 

本发明提供一种网络设备，包括本发明提供的组播路径切换装置。 

本发明的组播路径切换方法、装置及网络设备，采用在由RPT向SPT切换之前，通过探测机制判断RPT与SPT是否重合，并在重合时不执行切换操作的技术方案，可以避免因RPT与SPT重合时执行切换操作造成网络资源的浪费。 

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为现有基于切换机制的PIM-SM协议转发组播报文的过程示意图； 

图2为本发明实施例一提供的组播路径切换方法的流程图； 

图3A为本发明实施例二提供的组播路径切换方法的一种流程图； 

图3B为本发明实施例二提供的探测报文的一种结构示意图； 

图4A为本发明实施例三提供的组播路径切换方法中RDR的操作流程图； 

图4B为本发明实施例三提供的组播路径切换方法中组播源路径上路由器的操作流程图； 

图5为本发明实施例三提供的组播路径切换方法的又一种结构示意图； 

图6A为本发明实施例四提供的RPT与SPT重合时的组播路径切换方法的流程图； 

图6B为本发明实施例四提供的RPT与SPT不重合时的组播路径切换方法的流程图； 

图7A为本发明实施例五提供的组播路径切换装置的一种结构示意图； 

图7B为本发明实施例五提供的组播路径切换装置的另一种结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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2为本发明实施例一提供的组播路径切换方法的流程图。本实施例的执行主体为RDR，如图2所示，本实施例的组播路径切换方法包括： 

步骤201，接收由RPT向SPT切换的触发指令； 

在PIM-SM网络中，当路由器启动协议无关组播(Protocol Independent Multicast-Spare Mode；简称为：PIM)协议后，会注册一个事件，以作为进行RPT到SPT切换操作前触发进行组播路径探测的条件。注册事件可以为通过手工配置的切换命令，该切换命令将直接触发RDR执行组播路径探测操作。另外，注册事件也可以是预设组播报文的速率阈值，并根据接收到组播报文的速率和预设速率阈值来判断是否触发RDR执行组播路径探测操作。如 果接收到的组播报文的速率大于预设速率阀值，则触发RDR执行组播路径探测操作；如果接收到的组播报文的速率小于预设速率阀值，则不触发RDR执行组播路径探测操作。 

步骤202，根据触发指令，判断RPT与SPT是否重合； 

当RDR接收到由注册事件产生的触发指令时，根据该触发指令进行RPT和SPT是否重合的判断操作。 

步骤203，当判断结果为RPT与SPT重合时，抑制生成SPT并继续通过RPT接收组播报文； 

通常，RDR接收到由RPT向SPT切换的触发指令时，会根据本地单播路由表生成并向组播源方法发送(S，G)加入报文，以生成SPT并完成RPT向SPT的切换。在本实施例中，当RDR判断得出RPT与SPT重合时，抑制生成SPT即抑制生成和发送(S，G)加入报文。如果在组播源方向上的路由器没有接收到(S，G)加入报文，则就不会生成SPT，也就无法进行RPT向SPT的切换。 

步骤204，当RDR判断得出RPT与SPT不重合时，生成SPT并通过SPT接收组播报文。 

在本实施例中，当RPT与SPT不重合时，RDR可以不进行任何操作，则其将根据本地单播路由表生成(S，G)加入报文，并沿着组播源方向发送，以生成SPT并完成RPT向SPT的切换。其中，通过SPT接收组播报文即说明由RPT切换到了SPT上。同时，RDR还会对RPT进行剪枝等操作。 

本实施例的组播路径切换方法，RDR根据触发指令在进行切换操作之前先对组播路径进行探测，即判断RPT和SPT是否重合，并在判断得出RPT和SPT重合时，不执行切换操作。采用本实施例技术方案，可以避免现有技术中在RPT和SPT重合时仍执行切换操作造成的资源浪费，既保证了组播报文的正确接收，又节约了网络资源。 

实施例二 

图3A为本发明实施例二提供的组播路径切换方法的一种流程图。本实施例可基于实施例一实现，如图3A所示，本实施例的切换方法包括： 

步骤301，RDR接收由RPT向SPT切换的触发指令； 

步骤302，根据本地单播路由表向组播源方向发送探测报文以对RPT与SPT是否重合进行探测；其中，探测报文包括组地址和RPT上的汇聚点地址； 

由于RDR在接收到触发指令时，需要探测SPT是否与RPT重合，因此，该探测报文沿着SPT路径发送，以供该SPT路径上的路由器判断其是否处于RPT上。由于SPT是由RDR根据本地单播路由表生成并沿着组播源方向发送(S，G)加入报文生成的，因此，本实施例中RDR根据单播路由表沿着组播源方向发送探测报文，可保证接收探测报文的路由器为将要处于SPT上的路由器。其中，将要处于SPT上的路由器表明在本实施例中SPT还未建立。 

步骤303，RDR接收组播源方向上的路由器发送的探测应答报文，所述探测应答报文是由路由器根据组地址和汇聚点地址(即RP地址)在本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表中进行匹配，根据匹配结果生成的； 

其中，在PIM协议中，每个路由器在转发报文时会建立本地的组播路由转发表，并存储组地址和对应的组播源的地址等信息，以供转发组播报文用；而一台路由器若没有转发组播报文，则其上不会有组播路由转发表。且在PIM网络中的每台路由器上还保存有组播组与RP的映射表，存储有组播源的地址与RP地址以及两者的映射关系，用于供路由器选择组播组对应的RP。 

基于上述，若处于SPT上的路由器上存在组播路由转发表，则该路由器在接收到探测报文时，根据探测报文中携带的组地址在本地组播路由转发表中进行匹配，以发现该组地址对应的组播源地址；然后，该路由器根据获取到的组播源地址在本地组播组与RP的映射表中进行匹配，以获取该组播源地址对应的RP以及RP地址；该路由器将探测报文中的RP地址和匹配获取的RP地址进行比较；如果比较结果为两者相同，则说明该路由器存在RPT 上；反之，说明该路由器不存在RPT上。若处于SPT上的路由器上不存在组播路由转发表，即尚未转发过组播报文，则该路由器在接收到探测报文可以直接判断其不在RPT上。 

当路由器判断出结果后，向RDR返回判断结果，在本实施例中路由器将该探测结果以探测应答报文的形式返回给RDR，且该探测应答报文是以单播方式发送给RDR的。其中，该探测应答报文可以携带有路由器在RPT上的信息，也可以携带有路由器不在RPT上的信息。即路由器将其判断结果均通过探测应答报文返回给RDR。具体的，该探测应答报文可以定义报文中的某位为匹配标识位，并使该匹配标识位取不同的值来携带上述匹配成功和匹配不成功两种情况的信息。当匹配成功时，该匹配标识位可置为1，作为匹配成功标识；反之，该匹配标识位可置为0，作为匹配不成功标识。 

在此需要说明，在SPT上的各个路由器的操作均与上述路由器的操作相同。另外，由于SDR为与组播源直接相连的路由器，当SDR接收到探测报文时可以说明对SPT的探测已经到达组播源，意味着该探测过程可以结束了。因此，在本实施例中，每台路由器在接收到探测报文时，还可以根据其中的组地址以及接收探测报文的端口的IP地址在本地单播路由表中进行匹配查询，以判断自身是否为SDR。当某台路由器判断其为SDR时，其一定同时位于RPT和SPT上。此时，SDR除了进行上述操作外，还要在应答探测报文中附加主机路由标识，以告知RDR该探测过程已探测到组播源，即表明探测过程结束。主机路由标识可由SDR根据查询单播路由表发现其为SDR时生成，用于表示该路由器为组播源的直连路由器。由于上述判断SPT与RPT是否重合的操作是基于探测报文和探测应答报文进行的，因此，该判断过程可称为探测过程。 

步骤304，RDR判断该探测过程是否结束；若判断出该探测过程结束，则执行步骤306；反之，则执行步骤305。 

其中，本实施例判断探测SPT是否与RPT重合的过程是否结束，可以通 过判断接收到的探测应答报文是否携带主机路由标识；由于主机路由标识表示探测报文已到达组播源，即探测过程(亦即判断过程)结束，因此，当RDR判断出接收到的探测应答报文中携带有主机路由标识时，说明探测过程结束；反之，说明探测过程尚未结束。 

步骤305，根据当前接收到的探测应答报文，直接判断SPT与RPT是否重合；若RDR的判断结果为SPT与RPT不重合，则执行步骤308；反之，则执行步骤302，即继续发送探测报文，进行探测操作。具体的，RDR通过该探测应答报文中匹配标识位所携带的信息，来判断SPT与RPT是否重合。 

步骤306，停止发送探测报文，并根据当前接收到的探测应答报文，判断SPT与RPT是否重合；当RDR的判断结果为SPT与RPT重合时，转去执行步骤307；反之，则执行步骤308。 

步骤307，禁止根据单播路由表生成并向组播源方向发送(S，G)加入报文，以通过抑制生成SPT来抑制执行由SPT向RPT切换的操作，并结束组播路径切换操作。 

步骤308，根据单播路由表生成(S，G)加入报文，并向组播源方向发送，以生成SPT，即执行由SPT向RPT切换的操作，并结束组播路径切换操作。在此需要说明，当由步骤305转到该步骤308时，在结束组播路径切换操作时同时停止发送探测报文。 

本实施例的组播路径切换方法，由RDR根据单播路由表沿着组播源方向发送探测报文，沿组播源方向的路由器根据探测报文对其是否在RPT上进行判断，并将判断结果返回给RDR，由RDR根据返回的探测应答报文对SPT与RPT是否重合进行判断，最后根据判断结果进行组播路径的切换操作。在该技术方案中，当SPT与RPT重合时，不进行切换；只有在SPT与RPT不重合时，才进行切换，可以避免在SPT与RPT重合时依然进行切换造成的资源浪费。 

其中，在本发明上述技术方案中，并未对探测报文和探测应答报文的格 式进行限制。而为了使本发明技术方案能够更好的与现有PIM协议兼容，本实施例提供一种探测报文和探测应答报文。该报文格式是在PIM协议报文的基础上，通过增加报文类型实现的。其格式如图3B所示。其中，图3B所示报文格式中各字段的意义如表1所示。 

表1 

在此需要说明，在本实施例中，类型值为10的探测应答报文包括携带匹配成功标识的探测应答报文和携带匹配不成功标识的探测应答报文，即路由器是否在RPT上的信息是通过同一类型的探测应答报文中的匹配标识位来区分的；但是对上述信息进行区分的方式并不限于此，例如还可以通过定义不同类型的报文来进行区分；举例说明，可以定义类型值为10的PIM协议报文为探测成功应答报文，以携带路由器匹配到其在RPT上的信息；而定义类型值为11的PIM协议报文为探测失败应答报文，以携带路由器匹配到的其不在RPT上的信息；在该方式下，路由器是否在RPT上的信息是通过报文类型值来区分的。其中为了减少所定义的报文的类型，本发明各实施例均采用定义一种报文类型，而在其中设置匹配标识位的方式进行说明。 

由于现有PIM协议报文中设置了校验字段，而路由器在接收到PIM协议报文时，会向发送者返回网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol；简称为：ICMP)差错报文。而本实施例上述探测报文基于现有PIM协议报文，因此保留PIM协议报文中的校验字段；但是，在本实施例中进行ICMP差错校验并返回ICMP差错报文是一种资源浪费；因此，为了节约资源，本实施例通过在探测报文中携带操作标识，以供路由器根据操作标识识别对探测报文的操作，即抑制对探测报文进行ICMP差错校验且抑制发送ICMP差错报文，而只对探测报文进行转发或者根据探测报文进行应答操作，，以节约路由器的资源、RDR的资源和网络资源。 

基于上述技术方案，为了避免因探测应答报文丢失而造成判断循环无法收敛的情况发生，本实施例还提供了一种判断探测SPT与RPT是否重合的过程是否结束的条件：预先设定发送的探测报文数量的阈值，即通过判断已发送的探测报文的数量是否达到预设阈值来判断该探测过程是否结束。若判断出已发送的探测报文的数量已达到预设阈值，则说明该探测过程结束；反之，说明该探测过程未结束。其中，可以通过计数器来计数已发送的探测报文的数量。进一步，本实施例将该技术方案与现有技术中的生命时间(Time To Live；简称为：TTL)值相结合，可以在探测报文中添加TTL值，并使该TTL值随着探测报文的发送由1逐渐递增；同时，设定允许在探测报文中添加的的最大TTL值作为预设阈值；通过采用上述方式，当探测报文中的TTL值达到预设阈值时，RDR就会停止发送探测报文，以结束探测过程。 

进一步，还可以将上述根据预设阈值判断探测过程是否结束的方案与根据主机路由标识判断探测过程是否结束的方案相结合，通过该方案还可以避免发生因探测应答报文丢失而导致探测过程进入死循环的情况。 

其中，上述判断SPT和RPT是否重合的过程的两种判断条件的结合以及与TTL值结合后的完整技术方案，将通过下面具体实施例三进行详细说明。 

实施例三 

图4A为本发明实施例三提供的组播路径切换方法中RDR的操作流程图。本实施例可基于上述实施例实现，其执行主体为RDR。如图4A所示，本实施例的切换方法包括： 

步骤401，RDR接收由RPT向SPT切换的触发指令； 

步骤402，RDR根据接收到的触发指令发送探测报文以对RPT与SPT是否重合进行探测；其中探测报文中携带的TTL值从1逐渐增加，即每发送一次探测报文，就将TTL值自动增加1。 

步骤403，RDR接收探测应答报文； 

步骤404，RDR判断探测应答报文是否携带主机路由标识；若判断结果为未携带主机路由标识，说明尚未探测到组播源，探测过程未结束，则执行步骤405；反之，则执行步骤406。 

步骤405，RDR判断已发送的探测报文的数量是否达到预设阈值；其中，预设阈值通常设置为255。具体的，RDR可以根据最后发送的探测报文中携带的TTL值来判断已发送探测报文是否达到255个；若判断结果为否，则转去执行步骤402；反之，则执行步骤406。 

步骤406，停止发送探测报文，并执行步骤407。 

步骤407，判断当前接收到的探测应答报文是否携带匹配不成功标识；若判断结果为否，则执行步骤408；反之，则执行步骤409。 

步骤408，禁止生成和发送(S，G)加入报文，即禁止执行RPT向SPT切换的操作，并结束该次切换操作。 

步骤409，生成并发送(S，G)加入报文，即执行RPT向SPT切换的操作，并在切换完成后结束该次切换操作。 

其中，上述流程描述了RDR的操作流程。其中步骤403中的探测应答报文是由组播源方向上的路由器生成并发送的。图4B给出了沿组播源方向上的路由器的操作流程，具体包括： 

步骤501，接收PIM报文；其中，PIM报文是指PIM协议报文，而在本 实施例中探测报文和探测应答报文均为PIM协议报文。 

步骤502，判断该PIM报文的TTL值是否为1；若判断结果为是，则执行步骤503；反之，则执行步骤510。 

步骤503，判断该PIM报文是否为探测报文；具体可以根据PIM报文中的类型字段值来判断；例如：若该字段值为9，则判断该PIM报文为探测报文。其中，若判断结果为是，则执行步骤504；反之，则执行步骤511。 

步骤504，根据探测报文中的操作标识，抑制ICMP差错报文的发送，并执行步骤505； 

步骤505，根据探测报文中的组地址和RP地址，查询本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表，判断是否在RPT上；若判断结果为是，则执行步骤506，反之执行步骤512。 

步骤506，生成携带匹配成功标识的探测应答报文，并执行步骤507； 

步骤507，根据本地单播路由表，判断是否为SDR；若是，执行步骤508；，反之，则执行步骤509。 

步骤508，设置探测应答报文中的主机路由标识为1，并向RDR发送该探测应答报文，至此该路由器的操作结束； 

步骤509，设置探测应答报文中的主机路由标识为0，并向RDR发送该探测应答报文，至此该路由器的操作结束； 

步骤510，将TTL值减1，并根据本地单播路由表沿组播源方向转发，并结束对该探测报文的处理操作。 

步骤511，对PIM报文进行常规处理，发送ICMP差错报文，并结束操作。 

步骤512，生成携带匹配不成功标识的探测应答报文，并执行步骤507。 

上面分别从RDR和路由器两个角度详细描述了本实施例的组播路径切换方法的操作流程，上述技术方案RDR通过发送探测报文并由组播源路径上的路由器根据探测报文返回探测应答报文，由RDR根据接收到的探测应答报 文进行SPT与RPT是否重合的判断，并在判断SPT与RPT重合时，不执行切换操作，避免了重合时仍执行切换操作造成的资源浪费。 

其中，由于本实施例的RDR主要是根据是否接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文来判断SPT与RPT是否重合；且只要RDR接收到一个携带匹配不成功标识的探测应答报文即可判断SPT与RPT不重合；当RDR接收到携带匹配成功标识的探测应答报文时，通常会将其丢弃，造成RDR资源、路由器资源以及网络资源的浪费；基于此，各路由器仅在判断出其不在RPT上时，向RDR发送携带匹配不成功标识的探测报文为本发明技术方案的一种优选方式。该方式可以极大的节约资源。 

在本发明上述技术方案中，结合应用了现有报文中常用的TTL值，并详细描述了一种使用TTL值的方式。进一步，本实施例还提供了另一种TTL值的使用方式，具体为：在本实施的探测报文中可以携带一较大的TTL值，即预设TTL值。该TTL值的大小应该满足探测到组播源时，其值应该不小于0；具体的可以根据网络大小适应性设置该TTL值。例如假设最长组播路径为64，则RDR可以发送TTL值为64或者大于64的探测报文，以对SPT是否与RPT重合进行探测。通过该技术方案，本实施例的RDR只需发送一个探测报文，各路由器接收到探测报文时，将TTL值减1并进行转发。此时，本实施例的组播路径切换方法的流程如图5所示，其与图3A所示的流程区别在于，在步骤305中判断出SPT与RPT不重合时，将转去执行步骤303，而不是执行步骤302。由此可见，图5所示的方法通过在探测报文中添加预设TTL值，可以节约RDR重复发送探测报文所消耗的资源。且上述探测报文中也可以携带操作标识，以抑制路由器对探测报文进行ICMP差错控制和返回ICMP差错报文，可进一步节约网络资源。 

进一步，在上述技术方案中，除了根据主机路由标识判断探测过程是否结束之外，还可以通过定时器计时到预设时间时结束该探测过程，以避免发生因携带主机路由标识的探测应答报文丢失等原因造成的死循环。 

实施例四 

本发明实施例四将进一步结合图1所示的网络结构和实际应用说明本发明技术方案，在进行说明之前，首先假设组播源地址为1.1.1.10；组播组地址为224.1.1.1；所用RP为路由器R3，且其地址为172.16.1.1。其中，路由器R1为SDR，而路由器R4为RDR。组播源S到RP的最短路径树为路由器R1-＞路由器R2-＞路由器R3；RP到接收者D的最短路径树为路由器R3-＞路由器R4。假设在图1所示结构中，组播组地址为224.1.1.1对应的RPT与SPT相重合，且均为路由器R1-＞路由器R2-＞路由器R3-＞路由器R4；则如图6A所示，本实施例的方法具体包括： 

步骤601，当路由器R4接收到执行RPT到SPT切换的触发指令时，路由器R4发送TTL值为1，2，3的探测报文；假设路由器R4上到组播源S的RPF接口地址为192.168.1.1，则探测报文的源IP地址为192.168.1.1，目的IP为组播源地址即1.1.1.10。 

步骤602，当路由器R3收到TTL值为1，2，3的探测报文时，将TTL值为2，3的探测报文的TTL值减1，并转发给路由器R2；同时，路由器R3将TTL值为1的探测报文进行检查；在确认是探测报文时，检查本地组播路由转发表和组播组与RP的映射表，查询结果为匹配到地址组(G，RP)；然后，检查地址解析协议(Address Resolution Protocol；简称为：ARP)表判断是否为SDR；其判断结果为不是，则路由器R3向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为0的探测应答报文，且探测应答报文中携带有匹配成功标识。 

步骤603，路由器R2执行与路由器3类似的处理操作，并向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为0的探测应答报文，且探测应答报文中携带有匹配成功标识。 

步骤604，路由器R1执行与路由器R3类似的处理操作，并向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为1的探测应答报文，且探测应答报 文中携带有匹配成功标识。 

步骤605，路由器R4收到路由器R1发送的类型字段为10，主机路由标识字段为1的探测应答报文，可获知已经探测到SDR；由于在该过程中并未收到携带匹配不成功标识的探测应答报文。因此，路由器R4取消RPT向SPT切换。 

上述以RPT与SPT重合为例进行了说明，下面将以RPT为路由器R1-＞路由器R2-＞路由器R3-＞路由器R4，SPT为路由器R1-＞路由器R5-＞路由器R7-＞路由器R4为例说明RPT与SPT不重合的情况。则如图6B所示，本实施例的方法具体包括： 

步骤701，当路由器R4接收到执行RPT到SPT切换的触发指令时，路由器R4发送TTL值为1，2，3的探测报文；假设路由器R4上到组播源S的RPF接口地址为192.168.1.1，则探测报文的源IP地址为192.168.1.1，目的IP为组播源地址即1.1.1.10。 

步骤702，当路由器R7收到TTL值为1，2，3的探测报文时，将TTL值为2，3的探测报文的TTL值减1，并转发给路由器R5；同时，路由器R7将TTL值为1的探测报文进行检查；在确认是探测报文时，检查本地组播路由转发表和组播组与RP的映射表，查询结果为未匹配到地址组(G，RP)；此时，路由器7继续执行查询ARP表判断是否为SDR的操作，其判断结果为不是，则向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为0的探测应答报文，且探测应答报文中携带有匹配不成功标识。其中，由于路由器R4会根据接收到的第一个携带匹配不成功标识的探测报文，生成SPT并通过SPT接收组播报文，因此，在本实施例中路由器R7在未匹配到地址组(G，RP)时，也可以不再执行查询ARP表的操作，而直接向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为默认值(通常该默认值为0)的探测应答报文，且探测应答报文中携带有匹配不成功标识。 

步骤703，在本实施例中路由器R5执行与路由器R7相类似的操作，并 向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为默认0的探测应答报文，且探测应答报文中携带有匹配不成功标识。 

步骤704，路由器R1执行与路由器R7类似的处理操作，并向路由器R4发送类型字段为10，主机路由标识字段为1的探测应答报文，且探测应答报文中携带有匹配不成功标识。 

步骤705，路由器R4收到路由器R1发送的类型字段为10，主机路由标识字段为1的探测应答报文，可获知已经探测到SDR；且由于在该过程中接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文。因此，路由器R4可获知RPT与SPT不重合，并执行RPT向SPT的切换。在此还需说明，路由器R4还可以在接收到第一个携带匹配不成功标识的探测应答报文时，执行RPT向SPT的切换，而不必非要等到携带主机路由标识为1的探测应答报文，以减小切换操作的时间延迟。 

本实施例的组播路径切换方法，解决了在由PIM-SM路由器组成的组播网络中，当RPT和SPT重合时，执行RPT向SPT切换，其切换结果为路径没有发生变化，但是切换过程却增加了路由器的协议操作负担，以及期间转发两份组播报文浪费网络带宽的问题。 

实施例五 

图7A为本发明实施例五提供的组播路径切换装置的一种结构示意图。本实施例的组播路径切换装置可以为路由器，该路由器上运行有PIM协议；也可以作为上述路由器的一部分，而设置于路由器中。如图7A所示，本实施例的组播路径切换装置包括：接收模块71、判断模块72和抑制接收模块73。 

其中，在路由器内还设置有触发模块70，该触发模块70中存储有触发条件，并可以在满足触发条件时发出触发指令；接收模块71，与触发模块70连接，用于接收触发模块70发出的由RPT向SPT切换的触发指令；判断模块72，分别与接收模块71和抑制接收模块73连接，用于根据接收模块71 接收到的触发指令，判断RPT与SPT是否重合，并将判断出的RPT与SPT重合的结果提供给抑制接收模块73；抑制接收模块73用于在接收到判断模块72判断出的RPT与SPT重合的结果时，抑制生成SPT并继续通过RPT接收组播报文。 

本实施例提供的组播路径切换装置，可用于执行本发明实施例提供的组播路径切换方法的流程，具体在进行由RPT向SPT切换之前，通过判断模块判断RPT是否与SPT重合，在RPT与SPT重合时禁止通过抑制生成SPT以禁止由RPT向SPT的切换。本实施例解决了在由PIM-SM路由器组成的组播网络中，当RPT和SPT重合时，执行RPT向SPT切换，因其切换结果为路径没有发生变化，而切换过程却增加了路由器的协议操作负担，以及期间转发两份组播报文浪费网络带宽的问题。 

进一步，如图7B所示，本实施例的组播路径切换装置还包括：生成接收模块74，与判断模块72连接，用于在接收到判断模块72判断出的RPT与SPT不重合的结果时，生成SPT并通过SPT接收组播报文，即进行RPT向SPT的切换。通过该生成接收模块，本实施例的组播路径切换装置可以在RPT与SPT不重合时执行切换操作，以保证能够以最优路径接收组播报文。 

基于上述技术方案，如图7B所示，本实施例的判断模块72包括：发送单元721、接收单元722、第一判断单元723和第二判断单元724。其中，发送单元721，用于根据本实施例的组播路径切换装置中的单播路由表向组播源方向发送探测报文以对RPT与SPT是否重合进行探测，所述探测报文包括组地址和RPT上的汇聚点地址(即RP地址)；接收单元722，用于接收组播源方向上的路由器发送的探测应答报文，所述探测应答报文是路由器根据组地址和汇聚点地址在路由器的本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表中进行匹配，根据匹配结果生成并以单播方式发送给组播路径切换装置的；第一判断单元723，用于在探测过程结束时，且未接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文时，判断RPT与SPT重合，并将该判断结果提供给 抑制接收模块73；第二判断单元724，用于在探测过程结束前，接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文时，判断RPT与SPT不重合，并将该判断结果提供给生成接收模块74。其中，探测过程结束的条件可以为判断出已发送探测报文的数量达到预设阈值；也可以是判断出探测应答报文携带有主机路由标识，所述主机路由标识表示探测报文已到达组播源；还可以是上述两者的结合。 

其中，发送单元721具体可以根据单播路由表依次发送TTL值由1逐渐增大的探测报文；或者优选用于根据本地单播路由表发送携带预设TTL值的探测报文；其中，预设TTL值的大小可以根据网络大小自行设置，只要满足探测到组播源时该TTL值仍大于或等于0即可。发送单元721也可以选择其他方式发送探测报文，具体可以参见本发明方法实施例中的描述。 

其中，本实施例的探测报文可通过扩展PIM协议报文而生成，例如可通过扩展协议字段生成探测报文和探测应答报文，以实现与PIM协议的兼容。基于此，为了避免路由器对PIM协议报文做出的ICMP差错控制以及返回ICMP差错报文等操作对本发明技术方案的影响，本实施例的探测报文通过携带操作标识，以告知路由器根据操作标识仅对探测报文进行转发或应答操作，并不进行差错控制等操作；通过该方式既可以兼容PIM协议，又可以节约组播路径切换装置、路由器以及网络的资源。 

进一步，在上述技术方案中，本实施例的抑制接收模块73包括：抑制单元731和接收单元732。其中，抑制单元731，用于禁止根据本地单播路由表向组播源方向发送(S，G)加入报文；接收单元732，用于通过RPT继续接收组播报文。其中，本实施例中的接收单元732可以为新的功能单元，也可以就是现有技术中用于根据RPT接收组播报文的功能模块，本实施例并不对此进行限制。 

在此需要说明，上述功能模块或单元同样可用于执行本发明方法实施例中的相应步骤或操作，具体参见方法实施例中的描述，本实施例不再赘述。 

实施例六 

本发明实施例六提供一种网络设备，该网络设备包括本发明上述实施例提供的组播路径切换装置，用于执行组播路径的切换。本实施例的网络设备可以为PIM协议中与接收者直连的路由器，即RDR，用于执行RPT和SPT的切换以及接收组播报文等操作。另外，本实施例的网络设备还可以是其他协议中具有与PIM协议中RDR相类似功能的设备。 

本实施例的网络设备包括本发明提供的组播路径切换装置，并可用于执行本发明提供的组播路径切换方法的流程，具有节约网络资源的优点。 

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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (13)

1.一种组播路径切换方法，其特征在于，包括：

接收由RPT向SPT切换的触发指令；

根据所述触发指令，判断所述RPT与所述SPT是否重合；所述判断所述RPT与所述SPT是否重合包括：根据单播路由表向组播源方向发送探测报文以对所述RPT与所述SPT是否重合进行探测，所述探测报文包括组地址和所述RPT上的汇聚点地址；接收所述组播源方向上的路由器发送的探测应答报文，所述探测应答报文是所述路由器根据所述组地址和所述汇聚点地址在本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表中进行匹配，根据匹配结果生成的；若在探测过程结束时，未接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文，判断所述RPT与所述SPT重合；若在探测过程结束前，接收到携带匹配不成功标识的探测应答报文，判断所述RPT与所述SPT不重合；

当判断结果为所述RPT与所述SPT重合时，抑制生成所述SPT并继续通过所述RPT接收组播报文。

2.根据权利要求1所述的组播路径切换方法，其特征在于，还包括：当判断结果为所述RPT与所述SPT不重合时，生成所述SPT并通过所述SPT接收组播报文。

3.根据权利要求1所述的组播路径切换方法，其特征在于，所述探测过程结束的条件为判断出已发送探测报文的数量达到预设阈值；和/或

判断出所述探测应答报文携带有主机路由标识，所述主机路由标识表示所述探测报文已到达所述组播源。

4.根据权利要求1所述的组播路径切换方法，其特征在于，根据单播路由表向组播源方向发送探测报文具体为：

根据单播路由表依次发送生命时间值由1逐渐增大的探测报文；或

根据所述单播路由表发送携带预设生命时间值的探测报文。

5.根据权利要求1所述的组播路径切换方法，其特征在于，所述探测报文为协议无关组播协议报文；所述探测报文还包括操作标识，以供所述路由器根据所述操作标识抑制对所述协议无关组播协议报文进行差错控制并发送差错报文。

6.根据权利要求1-5任一项所述的组播路径切换方法，其特征在于，抑制生成所述SPT具体为：

禁止根据本地单播路由表向组播源方向发送(S，G)加入报文。

7.一种组播路径切换装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收由RPT向SPT切换的触发指令；

判断模块，用于根据所述触发指令，判断所述RPT与所述SPT是否重合；所述判断模块包括：发送单元，用于根据单播路由表向组播源方向发送探测报文以对所述RPT与所述SPT是否重合进行探测，所述探测报文包括组地址和所述RPT上的汇聚点地址；接收单元，用于接收所述组播源方向上的路由器发送的探测应答报文，所述探测应答报文是所述路由器根据所述组地址和所述汇聚点地址在本地组播路由转发表和本地组播组与RP的映射表中进行匹配，根据匹配结果生成的；第一判断单元，用于在探测过程结束时，且未接收到携带匹配不成功标识的所述探测应答报文时，判断所述RPT与所述SPT重合；第二判断单元，用于在探测过程结束前，接收到携带匹配不成功标识的所述探测应答报文时，判断所述RPT与所述SPT不重合；

抑制接收模块，用于当所述判断模块的判断结果为所述RPT与所述SPT重合时，抑制生成所述SPT并继续通过所述RPT接收组播报文。

8.根据权利要求7所述的组播路径切换装置，其特征在于，还包括：

生成接收模块，用于当所述判断模块的判断结果为所述RPT与所述SPT不重合时，生成所述SPT并通过所述SPT接收组播报文。

9.根据权利要求7所述的组播路径切换装置，其特征在于，所述探测过程结束的条件为判断出已发送探测报文的数量达到预设阈值；和/或

判断出所述探测应答报文携带有主机路由标识，所述主机路由标识表示所述探测报文已到达所述组播源。

10.根据权利要求7所述的组播路径切换装置，其特征在于，所述发送单元具体用于根据单播路由表依次发送生命时间值由1逐渐增大的探测报文；或

所述发送单元具体用于根据所述单播路由表发送携带预设生命时间值的探测报文。

11.根据权利要求10所述的组播路径切换装置，其特征在于，所述探测报文为协议无关组播协议报文；所述探测报文还包括操作标识，以供所述路由器根据所述操作标识抑制对所述协议无关组播协议报文进行差错控制并发送差错报文。

12.根据权利要求7-11任一项所述的组播路径切换装置，其特征在于，所述抑制接收模块包括：

抑制单元，用于禁止根据本地单播路由表向组播源方向发送(S，G)加入报文；

接收单元，用于通过所述RPT接收所述组播报文。

13.一种包括权利要求7-12任一项所述的组播路径切换装置的网络设备。

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