CN102263669B

CN102263669B - 基于组播转换的可控组播系统的网管系统及方法

Info

Publication number: CN102263669B
Application number: CN201110249794.1A
Authority: CN
Inventors: 包丛笑; 李星; 傅必振; 王伟才; 余坤
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102263669A

Abstract

本发明公开了一种基于组播转换的可控组播系统的网管系统及方法，所述系统包括：网管配置模块、转发列表调度模块、网关通信模块以及历史记录操作模块；所述方法包括：S1：读取网络管理员提供的配置文件中的配置信息；S2：启动调度算法，等待各台转换网关的注册申请；S3：接收转换网关的注册申请，根据所述转换网关的注册申请，查询网关拓扑数据库中所述转换网关的拓扑配置和频道配置，为所述转换网关生成转发列表；S4：定期从各台转换网关获得运行状态信息和流量统计信息，并进行相应的处理。本发明在一个框架下解决了转换网关的配置、调度、管理和监测问题，将组播服务延伸到不同的组播网络，使得各转换网关协同工作。

Description

基于组播转换的可控组播系统的网管系统及方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种基于组播转换的可控组播系统的网管系统及方法。

背景技术

具有大数据量、低延时等技术特点的高性能视频传输系统(包括视频会议系统)是下一代互联网的典型应用，在安全性、实时性、端到端性能等方面对网络、端系统以及应用系统本身提出了很高要求。目前流行的视频应用系统包含DVTS系统、VLC系统和高清非压缩视频系统，分辨率从标清(720×480)到高清(1920×1080)，传输带宽从22Mbps到800Mbps，具有不同的特性，为用户不同需求提供不同服务。由于端口限速、网络拥塞等原因，当前的互联网不一定能满足视频传输系统对于带宽的要求。在此之前，并没有专门针对视频传输系统的解决网络问题的方法。因此，如果视频应用的用户之间的链路性能无法满足要求，视频传输系统则无法正常工作。

在新一代IPv6互联网体系结构的基础上，任意源组播(AnySource Multicast，ASM)和特定源组播(Source Specific Multicast，SSM)技术用以在网络层提供一种一对多和多对多的数据报文传输服务，以确保互联网中的数据冗余尽量降低。在原先发送数据报文的多个副本的链路上，ASM组播和SSM组播通过特定的路由方法，将该链路上发送的数据报文限制为仅单个数据报文，从而严格控制数据冗余。

基于IPv6的ASM组播和SSM组播双向转换技术及基于IPv6的单播和SSM组播双向转换技术，是实现不同的互联网传输模型(单播、ASM组播和SSM组播)互相转换的技术。在IPv6网络中通过部署实现这两种技术的转换网关，可以实现不同传输模型间相互转换的功能。然而，由于多种互联网传输模型并存和网络数据冗余的存在，仅依靠一台转换网关进行转换，在绝大多数应用场景下无法满足转换需求。在此之前，并没有专门针对转换网关的调度和管理技术。因此，如果用户端到端间的网络存在多种交替出现的传输方式，数据传输将无法正常工作，且即使部署若干台转换网关，各网关间仍无法协同工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于组播转换的可控组播系统的网管系统及方法，对转换网关进行调度和管理，使得各转换网关协同工作。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种基于组播转换的可控组播系统的网管系统，所述可控组播系统包括：

至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过ASM组播网络连接；

至少一个基于Ipv6的单播和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过单播网络连接，同时与所述ASM和SSM组播双向转换网关之间通过SSM组播网络连接；

网管系统，与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关通信交互；以及

与所述网管系统连接的网络拓扑数据库和信息统计数据库；

其特征在于，所述网管系统包括：

网管配置模块，用于接收和处理提交的网络配置信息；

转发列表调度模块，用于周期性调度和计算各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的转发列表；

网关通信模块，用于与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关交互网关注册、网关转发列表和网关运行状态统计信息；

历史记录操作模块，用于将网关运行状态、网关拓扑、频道配置等信息分别写入所述网关拓扑数据库和信息统计数据库。

优选地，所述网管系统还包括网管显示模块，用于呈现所述各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的运行状态信息和流量统计信息。

另外，本发明还提供了一种基于上述网管系统的网管方法，包括以下步骤：

S1：读取配置文件中的配置信息；

S2：启动调度算法，等待各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的注册申请；

S3：接收所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的注册申请，并根据所述注册申请，查询网关拓扑数据库中所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的拓扑配置和频道配置，为所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关生成转发列表；

S4：定期从各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关获得运行状态信息和流量统计信息，并进行相应的处理。

优选地，所述网管方法还包括：周期性地更新已注册的各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的配置列表。

优选地，所述网管方法还包括：读取并显示信息统计数据库中的流量统计信息数据。

优选地，所述步骤S1中的配置文件通过将配置信息写入到网关拓扑数据库中形成。

优选地，所述步骤S1中的配置信息包括数据库地址、用户名和密码，与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的通信周期，以及所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关空闲的端口号。

优选地，所述步骤S3中的转发列表包括多个<需要转发的单播或ASM组播来源，转发到的SSM组地址，端口，带宽>元组和<需要转发的SSM组播来源，转发到的单播或ASM组播地址，端口，带宽>元组，且以XML格式传递。

优选地，所述步骤S4中的运行状态信息和流量统计信息包括各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的内存、CPU和网卡使用信息、以及各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关转发的各个频道的带宽使用信息。

优选地，所述网关拓扑数据库包括各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的连接信息记录表、各频道的发送者和接收者信息记录表、以及网络管理员的身份信息记录表。

(三)有益效果

本发明根据网络管理员提供的配置文件和数据库配置，对构成基于组播转换的可控组播系统的各个转发网关进行统一的管理和控制；使用分布式运行状态和流量监测技术，将各个组件的运行信息集中到网管平台；对外提供配置接口，网络管理员可以通过将配置信息写入到网关拓扑数据库中来对网管平台进行多项配置。

附图说明

图1为根据本发明实施例的基于组播转换的可控组播系统的网络逻辑拓扑结构图；

图2为根据本发明实施例的基于组播转换的可控组播系统的网管方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

实施例一：

一种上述基于组播转换的可控组播系统的网管系统，包括：

网管配置模块，用于接收和处理提交的网络配置信息；

转发列表调度模块，用于周期性调度和计算各所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的转发列表；

网关通信模块，用于和所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关交互网关注册、网关转发列表和网关运行状态统计信息；

如图1所示，上述基于组播转换的可控组播系统包括：

至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端u2通过ASM组播网络连接；所述用户端u2发送一路ASM信号，并以ASM组播方式接收用户端u1发送的信号；

至少一个基于Ipv6的单播和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端u1通过单播网络连接，同时与所述ASM和SSM组播双向转换网关之间通过SSM组播网络连接；所述用户端u1发送一路单播信号，并以单播方式接收用户端u2发送的信号；

与所述网管系统连接的网络拓扑数据库和信息统计数据库。

其中：

所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关部署在用户子网内，部署后24小时运行，在启动后向网管系统注册，并定期更新自身的转发列表和提供转发流量统计数据，完成转发服务，主要功能如下：

向网管系统注册，提供自身的全局唯一的网关名称、IP地址、可用转发地址和端口列表；

向网管系统申请转发列表，从网管系统获得需要并发进行的各路转发信息，包括多个<需要转发的单播或ASM组播来源，转发到的SSM组地址，端口，带宽>元组和<需要转发的SSM组播来源，转发到的单播或ASM组播地址，端口，带宽>元组，每个元组对应一个转发频道；

实现转发服务，加入转发列表中所述的各个ASM组播组或SSM组播组，接收数据并转发到相应的目的地址，并对接收的数据采取流量控制策略；

等待网管系统的监控请求，向网管系统报告过去时间内的平均CPU占用、平均内存占用、平均带宽占用，和各个转发元组对应的频道平均带宽。

两种转换网关需要与网管系统通信以实现初始化注册、获得转发列表、统计流量等命令，本实施例使用web服务传递参数的方法进行通信。两种转换网关和网管系统都部署web服务，当网管系统需要通知网关进行某种操作时，只需访问相应的web服务，将信息通过网页参数以XML格式通过HTTP协议发给网关，网关收到HTTP请求后，根据传递的信息执行相应操作，本实施例使用JSP编写动态网页。

网管系统在收到连接请求时，需要验证请求是否来自网关。本实施例中网管系统采用用户名和密码的方法进行验证。使用网关拓扑数据库中保存的网关名和密码比对收到的连接请求时，校验请求中的用户名和密码，如果和网关拓扑数据库中的配置一致，说明此请求来自相应的转换网关，执行相关操作；否则不是来自相应的转换网关，拒绝此次请求。

本实施例中所述网关拓扑数据库采用开源MySQL数据库搭建。

网管系统根据网络管理员的配置添加新条目或修改现有网关拓扑数据库内容。网关拓扑数据库的主要功能有：

频道信息的保存，包括频道的源地址、组播组地址、带宽、发送子网、注册时间、频道名称和简介。被占用的频道和未使用的频道都会在此数据库中保存；

网关信息的保存，包括网关的全局唯一名称、上联网关、两端网络状况、当前在线情况；

网络管理员信息的保存，包括多套网络管理员用户名、密码、权限标识、可管理的网关、可管理的频道、网络管理员文字介绍和联系方式；

频道接收者信息的保存，包括接收者希望接收的频道、所在子网、带宽、接收者地址。

本实施例中所述信息统计数据库采用开源rrdtool(Round RobinDatabase Tool)库搭建和维护。

网管系统根据系统运行状态周期性统计各网关运行状态，并在信息统计数据库中增加新条目。信息统计数据库的主要功能有：

网关系统资源占用历史信息的保存，包括时间戳、网关号、CPU占用、内存占用、网卡占用；

网关频道转发带宽的保存，包括时间戳、网关号、频道号、带宽数据。

由于本实施例中信息统计数据库采用开源rrdtool维护，该工具既能记录对应各个时间戳的统计信息，又能定期计算过去任意时间长度中的平均值。在本例中，分别计算过去5分钟、过去1小时、过去1天和过去1周的平均值，并以“带宽-时间”图呈现给网络管理员。

实施例二：

图2为本发明实施例基于组播转换的可控组播系统的网管方法流程图，如图2所示，所述网管方法包括以下步骤：

S1：读取网络管理员提供的配置文件中的配置信息；

所述配置文件通过网络管理员将配置信息写入到网关拓扑数据库中形成；

所述配置信息包括数据库地址、用户名和密码，与转换网关的通信周期，以及转换网关空闲的端口号等；

所述网关拓扑数据库包括各台转换网关的连接信息记录表、各频道的发送者和接收者信息记录表、以及网络管理员的身份信息记录表。

S2：启动调度算法，等待基于组播转换的可控组播系统中的各台转换网关的注册申请；

所述转换网关为基于IPv6的ASM组播和SSM组播转换网关和/或基于IPv6的单播和SSM组播转换网关；

其中等待转换网关的注册申请时，向网关拓扑数据库进行查询，确定网关的组播支持情况和连接情况，并反馈给网关，同时记录网关在线状态；

S3：接收转换网关的注册申请，根据所述转换网关的注册申请，查询网关拓扑数据库中所述转换网关的拓扑配置和频道配置，为所述转换网关生成转发列表，以确保网关协同工作；

所述转发列表包括多个<需要转发的单播或ASM组播来源，转发到的SSM组地址，端口，带宽>元组和<需要转发的SSM组播来源，转发到的单播或ASM组播地址，端口，带宽>元组，且以XML格式传递；

由于转发列表中包含各个频道的来源信息，所以所述转换网关生成转发列表的步骤还包括自动将各转换网关的对应地址填入转发列表相应的字段中。

S4：定期从各台转换网关获得运行状态信息和流量统计信息，并进行相应的处理。

网络管理员访问网管系统，查询转换网关的在线情况、转发流量历史记录，两个频道的流量历史记录等信息，掌握基于组播转换的可控组播系统的运行状态。通过得到的信息对可控组播系统的配置进行调整，并且当出现网关下线、频道发送失败等异常时，可以查找到问题的原因并进行相应的处理。

所述运行状态信息和流量统计信息包括各台转换网关的内存、CPU和网卡使用信息、以及各台转换网关转发的各个频道的带宽使用信息；

所述信息统计数据库包括各台转换网关的内存、CPU和网卡使用信息记录表、以及各台转换网关转发的各个频道的带宽使用信息记录表。

此外，本实施例所述的网管方法还包括：

随着各台转换网关的逐步加入和更新，周期性地更新已注册的各转换网关的配置列表，以向转换网关通知最新的转发列表；

查看流量统计信息时，读取并显示信息统计数据库中的流量统计信息数据。其中显示流量统计信息数据具体的为通过网管界面，向用户呈现各频道在基于组播转换的可控组播系统中各节点内的接收情况和带宽信息，各节点的上线情况和资源占用，各频道的配置完成度信息等。

由上可知，本发明完成了基于组播转换的可控组播系统的网管方法平台设计；提出了基于组播转换的可控组播系统的网管系统，支持对多台组播转换网关的调度和管理，本发明在一个框架下解决了转换网关的配置、调度、管理和监测问题，将组播服务延伸到不同的组播网络，使得各转换网关协同工作。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种基于组播转换的可控组播系统的网管系统，所述可控组播系统包括：

至少一个基于IPv6的任意源组播ASM和特定源组播SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过ASM组播网络连接；

与所述网管系统连接的网关拓扑数据库和信息统计数据库；

其特征在于，所述网管系统包括：

网管配置模块，用于接收和处理提交的网络配置信息；

历史记录操作模块，用于将网关运行状态、网关拓扑、频道配置分别写入所述网关拓扑数据库和信息统计数据库。

2.根据权利要求1所述的网管系统，其特征在于，所述网管系统还包括网管显示模块，用于呈现所述各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的运行状态信息和流量统计信息。

3.一种基于权利要求1或2所述网管系统的网管方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：读取配置文件中的配置信息；

S2：启动调度算法，等待各任意源组播ASM和特定源组播SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的注册申请；

4.根据权利要求3所述的网管方法，其特征在于，所述网管方法还包括：周期性地更新已注册的各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的配置列表。

5.根据权利要求4所述的网管方法，其特征在于，所述网管方法还包括：读取并显示信息统计数据库中的流量统计信息数据。

6.根据权利要求3所述的网管方法，其特征在于，所述步骤S1中的配置文件通过将配置信息写入到网关拓扑数据库中形成。

7.根据权利要求3所述的网管方法，其特征在于，所述步骤S1中的配置信息包括数据库地址、用户名和密码，与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的通信周期，以及所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关空闲的端口号。

8.根据权利要求3所述的网管方法，其特征在于，所述步骤S3中的转发列表包括多个<需要转发的单播或ASM组播来源，转发到的SSM组地址，端口，带宽>元组和<需要转发的SSM组播来源，转发到的单播或ASM组播地址，端口，带宽>元组，且以XML格式传递。

9.根据权利要求3所述的网管方法，其特征在于，所述步骤S4中的运行状态信息和流量统计信息包括各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的内存、CPU和网卡使用信息、以及各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关转发的各个频道的带宽使用信息。

10.根据权利要求6所述的网管方法，其特征在于，所述网关拓扑数据库包括各ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的连接信息记录表、各频道的发送者和接收者信息记录表、以及网络管理员的身份信息记录表。