CN102474426B - 具多播能力的路由器上有效的主机管理协议 - Google Patents

Abstract

一种方法通过有效传递要求的源状态信息，降低了多播路由选择的计算和/或带宽要求。该方法包括在执行修改的主机管理协议的第一网络元件通过网络从主机接收源关注列表，源关注列表将至少一个多播源识别为从到主机的路由选择被排除的或被包括的多播源之一。修改的主机管理协议识别源关注列表与第一网络元件所维护的源状态之间的差别。修改的主机管理协议将源关注列表与源状态之间的差别而不是源关注列表的全部提供到多播路由选择协议以改变要路由到主机的多播源的集合。

Description

具多播能力的路由器上有效的主机管理协议

相关申请交叉引用

本申请涉及与本申请在同一日期提交的名称为“LightHostManagementProtocolonMulticastCapableRouter”的共同未决申请。

技术领域

本发明的实施例涉及用于管理多播通信的系统。具体而言，本发明的实施例涉及有效管理多播网络上对源数据的主机请求。

背景技术

多播协议的使用和实现多播协议的网络的管理正扩展为支持诸如因特网协议电视(IPTV)和视频点播等新技术。这些网络利用也称为主机的机顶盒(STB)，机顶盒请求来自STB指定的源列表的数据。源是在诸如IPTV信道等多播网络上可用的数据源。这些源能够使用多播流传送到任何数量的主机。

STB发送它们正在经主机管理协议(HMP)请求通过多播网络进行接收的其源列表。HMP包含或利用因特网组管理协议(IGMP)和多播侦听者发现(MLD)。这些协议随后将请求的源列表传递到多播路由选择协议(MRP)以确定每个请求的源到相应主机的路由选择。MRP包括协议独立的多播(PlM)。在一些情况下，请求的源关注列表通过L2探听装置传送到执行MRP的多播路由器。

每次从主机接收源关注列表时，HMP将请求的资源的完整列表传送到MRP。这促使MRP重新处理以前已从HMP收到的源。有两个源列表能够由HMP提供到MRP。一个源列表是要包括的源集合(即，主机正在请求将这些源发送给它)，并且另一个源列表是要排除的源集合(即，主机正在请求不将这些资源发送给它)。每个子网上的多个主机发送这些源关注列表，并且HMP构建和聚合每子网的源状态，包括用于该子网上所有主机的关注源。在任何这些主机发送新源关注列表时，HMP中的整个聚合的状态被发送到MRP。

在主机与多播路由器之间存在L2探听网络元件的网络中，L2网络元件上的HMP处理从主机收到的源关注列表以更新它维护的探听状态，并将源列表完全转发到路由器以便MPR能够更新路由选择。在路由器上，MRP由本地HMP辅助以处理收到的源关注列表，并将接收的源关注列表传递到MRP。

发明内容

本发明的实施例包括一种用于通过有效传递要求的源状态信息而降低多播路由选择的计算和/或带宽要求的方法。该方法包括在执行修改的主机管理协议的第一网络元件通过网络从主机接收源关注列表的步骤，源关注列表将至少一个多播源识别为从到主机的路由选择被排除的或包括在其中的多播源之一。修改的主机管理协议识别源关注列表与第一网络元件所维护的源状态之间的差别，其中源状态包括识别要从主机排除的至少一个多播源的排除状态和识别要提供到主机的至少一个多播源的包括状态的至少一个。修改的主机管理协议将源关注列表与源状态之间的差别(如果存在一个)而不是源关注列表的全部传递到多播路由选择协议以改变要路由到主机的多播源的集合。

本发明的实施例包括一种主机装置以基于用户输入而生成源关注列表，并通过网络将源关注列表传送到第一网络元件，源关注列表将至少一个多播源识别为从到主机的路由选择被排除的和被包括的多播源之一。第一网络元件通过网络与主机装置通信。第一网络元件执行修改的主机管理协议，修改的主机管理协议识别源关注列表与第一网络元件所维护的源状态之间的任何差别，其中源状态包括识别要从主机装置排除的至少一个多播源的排除状态和识别要提供到主机装置的至少一个多播源的包括状态的至少一个。修改的主机管理协议仅将源关注列表与源状态之间的差别而不是源关注列表的全部提供到多播路由选择协议以改变要提供到主机装置的多播源的集合。

本发明的实施例包括一种通过有效传递要求的源状态信息而降低多播路由选择的计算和/或带宽要求的网络元件，该网络元件包括修改的主机管理协议组件以通过网络从主机接收源关注列表，其中源关注列表将至少一个多播源识别为从到主机的路由选择被排除的或包括在其中的多播源之一。修改的主机管理协议组件识别源关注列表与修改的主机管理协议组件所维护的源状态之间的任何差别，其中源状态包括识别要从主机排除的至少一个多播源的排除状态和识别要提供到主机的至少一个多播源的包括状态的至少一个。修改的主机管理协议组件将源关注列表与源状态之间的差别传递到多播路由选择协议以改变要路由到主机的多播源的集合。

附图说明

本发明通过示例方式示出，并不限于附图的图形；附图中，相似的引用标号指示类似的要素。应注意，此公开中对“一”或“一个”实施例的不同引用不一定引用相同的实施例，并且此类引用表示至少一个。此外，结合实施例描述某个特定特征、结构或特性时，认为结合无论是否明确描述的其它实施例来实现此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的认知之内。

图1是用于修改的主机管理和多播路由选择的网络的一个实施例的图形。

图2是用于源关注列表处理的过程的一个实施例的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，陈述了许多特定细节。然而，要理解的是，实践本发明的实施例可无需这些特定细节。在其它情况下，公知的电路、结构和技术未详细显示以免混淆对此描述的理解。然而，本领域的技术人员将理解，可无需此类特定细节而实践本发明。通过包括的描述，本领域的技术人员将能够在不进行不当实验的情况下实现适当的功能。

现在将参照图1的示范实施例，描述流程图的操作。然而，应理解，流程图的操作能够通过与参照图1所述的那些实施例不同的本发明的实施例来执行，并且参照图1所述的实施例能够执行与参照流程图所述的那些实施例不同的操作。

图中所示技术能够使用一个或多个电子装置(例如，终端站、网络元件等)上存储和执行的代码和数据来实现。此类电子装置使用机器可读媒体存储和传递(在内部和/或通过网络与其它电子装置)代码和数据，例如机器可读存储媒体(例如，磁盘、光盘、随机存取存储器、只读存储器、闪存装置或相变存储器)。另外，此类一般情况下包括耦合到诸如一个或多个存储装置、用户输入/输出装置(例如，键盘、触摸屏和/或显示器)和网络连接等一个或多个其它组件的一个或多个处理器的集合。处理器的集合与其它组件的耦合一般情况下是通过一个或多个总线和桥接器(也称为总线控制器)。存储装置和携带网络业务的信号分别表示一个或多个机器可读存储媒体和机器可读通信媒体。因此，给定电子装置的存储装置一般情况下存储代码和/或数据以便在该电子装置的一个或多个处理器的集合上执行。当然，本发明的实施例的一个或多个部分可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现。

在本文中使用时，网络元件(例如，路由器、交换器、桥接器等)是一件连网设备，包括在通信上与网络上的其它设备(例如，其它网络元件、计算机终端站等)互连的硬件和软件。一些网络元件是“多服务网络元件”，其为多个网络功能(例如，路由选择、桥接、交换、第2层聚合、会话边界控制和/或订户管理、多播路由选择、IPTV)提供支持和/或为多个应用服务(例如，数据、话音和视频)提供支持。订户终端站(例如，服务器、工作站、膝上型计算机、掌上电脑、移动电话、智能电话、多媒体电话、因特网话音协议(VOIP)电话、便携式媒体播放器、GPS单元、游戏系统、机顶盒(STB)等)访问通过因特网提供的内容/服务和/或因特网上重叠的虚拟专用网(VPN)上提供的内容/服务。这些内容和/或服务一般由属于参与对等服务的服务或内容提供商或终端站的一个或多个终端站(例如，服务器终端站)来提供，并且可包括公共网页(免费内容、店面、搜索服务等)、私密网页(例如，提供电子邮件服务的用户名/密码访问网页等)、VPN上的企业网络、IPTV信道或源等。一般情况下，订户终端站耦合(例如，通过耦合到接入网络(以有线或无线方式)的客户场所设备)到边缘网络元件，而边缘网络元件耦合到(例如通过到其它边缘网络元件的一个或多个核心网络元件)其它终端站(例如，服务器终端站)。

本发明的实施例提供用于避免现有技术的缺点的系统、网络和方法，这些缺点包括：每次主机发送包含以前接收的源的消息时重复信息处理，在发送源信息时创建两个列表(即，包括列表和排除列表)，由于大的源列表的大小而引起差伸缩性，由于大的源列表的重复发送而易于受拒绝服务攻击，慢的处理时间诱发系统中的延迟和更长的“转换”时间(即，在源之间更改所要求的时间)。

本发明的实施例通过识别从主机接收的源关注列表与网络元件处的源状态之间的差别，克服了这些缺点。仅源关注列表与源状态之间的差别提供到多播路由选择协议。这提供了以下优点：由于避免了重复信息的处理和传送或共享而更有效的处理，通过为多播路由选择协议只提供单个更小的源关注列表进行处理而为其简化的处理，由于只处理源状态与源关注列表信息之间的差别而产生的可伸缩性，通过忽略冗余源关注列表而实现的增强安全性，由于总体网络和系统效率原因而改进的转换时间。

图1是用于修改的主机管理和多播路由选择的网络的一个实施例的图形。该网络包括源集合101、包括多播子网络113A-113C的多播网络、多播路由器103、L2网络元件109和机顶盒(STB)117及类似的组件。在本文中使用时“集合”指任何正整数数量的项目，包括一个项目。连接系统的组件的多播子网络113A-113C能够是分开的网络，相同网络的不同方面或其组合。多播子网络113A-113C能够是局域网(LAN)、诸如因特网等宽域网(WAN)或类似网络。多播子网络113A-113C能够包括有线或无线网络元件和终端站及网络元件与终端站之间的通信线路的任何组合。

STB117能够是用于管理源数据到用户的输送的任何类型的主机装置。STB的一示例是用于输送因特网协议电视(IPTV)到用户的控制台装置。STB117能够包括控制台装置、游戏装置、台式计算机、工作站、数码摄像机(DVR)、光盘播放装置(例如，数字多功能盘(DVD)播放器)、手持装置、蜂窝电话及类似的计算装置。这些装置执行软件或者包括管理用户体验并生成对任何数量的数据源101的请求的硬件组件。

这些STB117或“主机”生成用户关注的源列表或“源关注列表”，这些列表被发送到执行修改的主机管理协议(HMP)的网络元件109。在一个实施例中，这些源关注列表包含STB117正在以包括列表或排除列表形式请求的所有源的完整集合。在另一实施例中，从STB117接收的源关注列表可只反映对其源关注的更改。包括列表是STB117正在请求发送到STB117的源集合。排除列表是STB117正在请求不要发送到STB117的源集合。每次列表由STB117发送时，它可以是新源的列表或反映到该点所接收的所有用户输入或设置的完整列表。消息的格式能够是在因特网组管理协议(IGMP)或多播侦听者发现(MLD)格式或用于输送主机信息到多播网络元件的任何类似协议中。这些消息能够通过多播子网络113C发送到L2网络元件109或多播路由器103。

本发明涵盖备选实施例，包括STB117直接与多播路由器103或类似网络元件上的修改的HMP107直接通信的一实施例。在另一实施例中，本发明包括至少一个L2网络元件109，其中修改的HMP115处理从STB117接收的源关注列表。

在其中存在L2网络元件109的多播网络的实施例中，L2网络元件109上的修改的HMP115处理来自每个主机的每个接收的消息，并且为每个STB117基于源关注列表来维护源状态。下面参照图2在本文中更详细地讨论从STB117接收的消息的处理。修改的HMP115识别接收的源关注列表与维护的源状态之间的差别。随后，修改的HMP115通过生成要通过远程修改的HMP107发送到远程MRP105的消息，将此信息提供到多播路由选择协议(MRP)，或者调用本地MRP或本地L2探听器111的(例如，应用编程接口(API)的)方法或函数。

消息或调用只传递状态或源中的差别而不是整个源关注列表以最小化更新多播路由选择所要求的计算资源和带宽。MRP根据接收的源关注列表更改而更新来自各种源101的多播路由选择。MRP能够是任何多播路由选择协议，包括协议独立的多播(PlM)、PIM-稀疏模式和类似的MRP。

L2网络元件109上存在的修改的HMP115和MRP或L2探听器111及多播路由器103上存在的修改的HMP108和MRP105能够实现为要由相应网络元件109、103的线路卡、控制卡、网络处理器或类似处理组件所执行的指令形式中的软件组件。在其它实施例中，这些元件实现为固件或硬件组件。

能够将源状态信息作为连接到多播子网113C上网络元件的所有STB117的聚合、作为用于每个STB的分别信息、或者以类似的方式来跟踪。类似地，能够将源状态信息作为源标识符、源地址的集合或足以识别多播网络中特定源的类似信息来跟踪。源状态能够通过单独跟踪要从每个主机排除的源、要为每个主机包括的源或者通过完全跟踪两者的任一个来实现。还能够为各个STB117和聚合的多个STB来跟踪源状态。在一个实施例中，为特定子网络113C聚合跟踪源状态，并且能够以此方式支持任何数量的子网络。

在其中存在L2网络元件109但MRP105只在分开的多播路由器103上存在的多播网络中，通过多播子网络113B将带有识别的源差别的消息发送到多播路由器103上存在的修改的HMP107。该消息可以是根据由多播路由器103本地的修改的HMP所处理的MLD或IGMP的标准消息格式，或者是修改的消息格式。修改的HMP107处理接收的消息，并且调用(例如，通过API的函数或方法)MRP105以为其提供接收的源关注列表更改。在接收更新的源关注列表时，MRP更新其路由选择表以将来自源101的请求的数据通过多播子网络113A提供到STB117。

L2网络元件109能够是能执行修改的HMP和探听器或以固件或硬件或其任何组合的形式提供修改的HMP或探听器实现的任何类型的网络元件。L2网络元件109能够支持使用任何类型的连网协议的任何数量的STB117或主机。多播网络能够包括任何数量的L2网络元件109，其并行操作以服务STB117。

多播路由器103是通过MRP实现多播路由选择的网络元件。多播路由器103能够是能够实现MRP105和修改的HMP107的任何类型的网络元件。多播路由器103能够支持使用任何类型的连网协议的任何数量的STB117或主机、源101或L2网络元件109。多播系统能够包括并行操作以服务STB117和源101的任何数量的多播路由器103。

源101能够是由任何数量的终端站服务器提供的任何类型的数据源。数据源101能够是流传送或静态数据源。提供的数据能够是IPTV数据或适用于多播的类似源。提供这些服务的服务器能够利用任何多播路由选择协议将这些源数据通过包括多播子网络113A-113C的多播网络传送到主机。提供源101的服务器能够是任何类型的计算装置，包括专用服务器机器、台式计算机、工作站或类似的计算装置。

图2是用于源关注列表处理的过程的一个实施例的流程图。此过程主要在执行修改的HMP的网络元件和/或实现MRP的装置来实现。该过程与已分别初始化的多播网络的每个组件交互，所述组件包括主机(例如，STB)、跨包括L2网络元件的多播网络中相关网络元件的修改的HMP和MRP、多播路由器和相关机器。该过程连续执行并由主机处的源关注列表的生成和执行修改的HMP的网络元件处的此源关注列表的接收来触发(框201)。源关注列表能够由主机定期生成，或者响应用户与主机的交互而生成，如用户指定要请求的新源。

源关注列表发送到在L2网络元件或在多播路由器实现的修改的HMP。修改的HMP分析源关注列表以确定它是否是包括列表(即，指示主机正在请求发送到主机的每个源的源关注列表)(框203)。在其它实施例中，源关注列表和源状态可只实现为有效的包括列表或排除列表。本领域技术人员将理解，这些是本文中所述过程的子集。

如果源关注列表不是包括列表，则可知道列表是排除列表(即，指示主机不想接收的每个源的源关注列表)。修改的HMP随后比较接收的源关注列表和修改的HMP所维护的排除源状态以确定是否有任何差别(框207)。如果接收的排除列表与维护的排除列表之间无差别，则不要求动作，并且过程等待下一接收的源关注列表(框201)。

然而，如果接收的排除列表与修改的HMP所维护的排除状态的比较显示有差别，则修改的HMP确定在与执行比较的修改的HMP相同的装置上是否存在MRP(框211)。如果在相同装置上存在MRP，则修改的HMP将接收的排除列表与当前排除状态之间的差别经函数或方法调用或类似的过程发送到MRP(框213)。所述函数或方法调用能够通过应用编程接口(API)或类似的接口进行。将更改提供到MRP完成了该过程中源关注列表的处理(框219)，并且该过程等待下一源关注列表的接收(框201)。

如果MRP未在与修改的HMP相同的装置上存在，则修改的HMP准备要发送到在多播路由器或类似位置的MRP的消息(框215)。该消息提供接收的排除列表与修改的HMP所维护的排除状态之间的差别。在所有情况下，修改的HMP更新维护的状态以反映接收的排除列表。HMP消息能够是标准HM或修改的HMP消息。在消息发送后，接收的源关注列表的处理已完成(框219)，并且该过程等待下一源关注列表的接收(框201)。

如果接收的源关注列表是包括列表(即，识别主机想接收的那些源的源关注列表)，则修改的HMP比较接收的源关注列表和维护的包括源状态(框205)。如果接收的源关注列表与修改的HMP所维护的包括源状态之间无差别，则不采取动作，并且该过程等待要接收的下一源关注列表(框201)。

如果比较显示接收的源关注列表与维护的包括源状态之间的差别，则修改的HMP确定在当前网络元件上是否存在MRP(框217)。如果在当前网络元件上存在MRP，则修改的HMP通过函数或方法调用(例如，API的方法或函数)将接收的源关注列表与维护的包括源状态之间的差别发送到MRP或类似机制(框209)。如果在与修改的HMP相同的网络元件上不存在MRP，则修改的HMP生成标准或修改的HMP格式中的消息。该HMP消息随后被发送到多播路由器(框215)。在差别被提供到MRP后，接收的源关注列表的处理结束(框219)。该过程随后等待另一源关注列表的接收(框201)。包括源状态被更新以反映在这两者的比较期间接收的源关注列表的更改。

因此，用于主机协议管理的方法、系统和设备已描述。要理解，上述描述旨在说明而不是限制。在阅读和理解上面的描述后，本领域的技术人员将明白许多其它实施例。因此，本发明的范围应参照所附权利要求及此类权利要求有权享有的等同的完全范围来确定。

Claims (18)

1.一种在第一网络元件中用于通过有效传递要求的源状态信息而降低多播路由选择的计算和/或带宽要求的方法，所述方法包括以下步骤：

通过网络从主机接收源关注列表，其中所述源关注列表将至少一个多播源识别为从到所述主机的路由选择被排除的和被包括的多播源之一；

由修改的主机管理协议识别所述源关注列表与所述第一网络元件所维护的源状态之间的差别，其中所述源状态包括识别要从主机排除的至少一个多播源的排除状态和识别要提供到主机的至少一个多播源的包括状态的至少一个；

由所述修改的主机管理协议将所述源关注列表与所述源状态之间的所述差别提供到多播路由选择协议以改变要路由到所述主机的多播源的集合。

2.如权利要求1所述的方法，其中提供的所述步骤包括以下步骤：

由所述修改的主机管理协议调用所述多播路由选择协议的函数或方法。

3.如权利要求1所述的方法，其中提供的所述步骤包括以下步骤：

由所述修改的主机管理协议生成消息，所述消息包括所述源关注列表与所述源状态之间的所述差别；以及

由所述修改的主机管理协议将所述消息从所述第一网络元件传送到执行所述多播路由选择协议的第二网络元件。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述多播路由选择协议是协议独立的多播-稀疏模式，以及其中所述源关注列表根据因特网组管理协议和多播侦听者发现协议之一来格式化。

5.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

识别所述源关注列表是排除列表还是包括列表。

6.如权利要求1所述的方法，其中由所述第一网络元件从所述主机收到的所述源关注列表将所有多播源识别为对于所述主机的排除的和包括的多播源之一。

7.一种通过有效传递要求的源状态信息而具有多播路由选择的降低的计算和/或带宽要求的网络，所述网络包括：

主机装置，适用于基于用户输入而生成源关注列表，并适用于通过网络将所述源关注列表传送到第一网络元件，所述源关注列表将至少一个多播源识别为从到所述主机的路由选择被排除的和被包括的多播源之一；以及

所述第一网络元件，通过所述网络与所述主机装置通信，所述第一网络元件适用于执行修改的主机管理协议，所述修改的主机管理协议适用于识别所述源关注列表与所述第一网络元件所维护的源状态之间的任何差别，其中所述源状态包括识别要从主机装置排除的至少一个多播源的排除状态和识别要提供到所述主机装置的至少一个多播源的包括状态的至少一个，所述修改的主机管理协议适用于仅将所述源关注列表与所述源状态之间的所述差别提供到多播路由选择协议以改变要提供到所述主机装置的多播源的集合。

8.如权利要求7所述的网络，其中所述第一网络元件包括所述多播路由选择协议组件，以及其中所述修改的主机管理协议调用所述多播路由选择协议组件的函数或方法之一。

9.如权利要求7所述的网络，还包括：

第二网络元件，所述第二网络元件包括所述多播路由选择协议组件，通过所述网络与所述第一网络元件通信，所述第二网络元件适用于从所述修改的主机管理协议接收所述源关注列表与所述源状态之间的所述差别。

10.如权利要求7所述的网络，其中所述多播路由选择协议是协议独立的多播-稀疏模式，以及其中所述源关注列表根据因特网组管理协议和多播侦听者发现协议之一来格式化。

11.如权利要求7所述的网络，其中所述第一网络元件识别所述源关注列表是排除列表还是包括列表。

12.如权利要求7所述的网络，其中由所述第一网络元件从所述主机装置收到的所述源关注列表将所有多播源识别为对于所述主机装置的排除的和包括的多播源之一。

13.一种通过有效传递要求的源状态信息而降低多播路由选择的计算和/或带宽要求的网络元件，所述网络元件包括：

修改的主机管理协议组件，适用于通过网络从主机接收源关注列表，其中所述源关注列表将至少一个多播源识别为从到所述主机的路由选择被排除的和到所述主机的路由选择中被包括的多播源之一，所述修改的主机管理协议组件适用于识别所述源关注列表与所述修改的主机管理协议组件所维护的源状态之间的任何差别，其中所述源状态包括识别要从主机排除的至少一个多播源的排除状态和识别要提供到所述主机的至少一个多播源的包括状态的至少一个，所述修改的主机管理协议组件适用于将所述源关注列表与所述源状态之间的所述差别传送到多播路由选择协议以改变要路由到所述主机的多播源的集合。

14.如权利要求13所述的网络元件，还包括：所述多播路由选择协议组件，其中所述修改的主机管理协议组件调用所述多播路由选择协议组件的方法或函数之一。

15.如权利要求13所述的网络元件，其中所述修改的主机管理协议组件适用于生成包括所述源关注列表与所述源状态之间的所述差别的消息，以及其中所述修改的主机管理协议组件适用于将所述消息传送到包括所述多播路由选择协议组件的路由器。

16.如权利要求13所述的网络元件，其中所述多播路由选择协议是协议独立的多播-稀疏模式，以及其中所述源关注列表根据因特网组管理协议和多播侦听者发现协议之一来格式化。

17.如权利要求13所述的网络元件，其中所述网络元件识别所述源关注列表是排除列表还是包括列表。

18.如权利要求13所述的网络元件，其中由所述网络元件从所述主机收到的所述源关注列表将所有多播源识别为对于所述主机的排除的和包括的多播源之一。