CN102685009A - 一种组播传输路径的探测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组播传输路径探测方法及装置，其中该装置包括：报文收发单元，用于向首跳路由器发送单播探测报文或者组播探测报文以探测到达指定组播源的单播或组播传输路径，并用于接收单播探测回应报文或组播探测回应报文；路径分析单元，用于根据单播探测回应报文确定到所述组播源的传输路径信息，所述传输路径信息包括该传输路径上的多个路由器的连接关系；探测处理单元，用于解析组播探测回应报文，并在解析到错误信息时，指示报文收发单元重新发送组播探测报文，并将添加该错误信息的路由器的下一跳路由器作为为新的首跳路由器。本发明能够准确全面地协助用户获知网络中到达指定组播源的组播传输路径的情况。

Description

一种组播传输路径的探测方法及装置

技术领域

本发明涉及组播技术，尤其涉及一种组播传输路径的探测方法及装置。

背景技术

IP技术已经成为如今主流的网络技术，基于IP技术的视频监控已经成为目前视频监控的主流。IP组播技术虽然有着悠久的历史且各种标准日趋完善，但在实际应用却较少，而在IP监控中，组播技术天然的优越性却得到了广泛的应用。

在大型组播网络中，如何对整个网络的组播功能进行探测是业界需要解决的一个常见技术问题。目前的组播探测方式主要是在解码终端（如各种软硬件解码器）执行Mtracert命令，指定一个起点到某一个源进行组播功能探测。请参考图1，在XP1（通用软件解码客户端）上指定R1为首跳路由器，向目的EC 1（编码器，编码终端的一种）发起Mtracert query组播网络检测报文进行组播探测，探测报文向着EC1的方向（即组播源方向）进行一跳一跳的转发，每一跳的路由器都在上面添加自己对应与这个组播源的组播入接口和出接口。如果中间某一跳出现异常，比如说没有启用组播协议，则会返回响应的错误。如果中间没有异常，则最后直连EC1的路由器R2会向查询者XP1回应Mtracert response组播网络检测响应报文，该报文中会携带中间每一跳路由器的对应组播的入接口地址和出接口地址（请参考表1），操作XP1的用户能很容易得到从组播源到接收者之间的链路状况。

表1

Mtracert这种机制可以得到一条链路上的组播情况，但是在监控网络中，组播承载网络各种各样，而且还可能会出现个别路由器不支持MTracert功能或者组播配置错误的情况，这时候会导致路径探测不成功。还是以图1为例，加入R3的某个接口没有进行组播配置，将导致用户无法继续探测到R2的组播情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种组播传输路径探测装置，应用于IP网络的通信节点上，其中该装置包括报文收发单元、路径分析单元以及探测处理单元，其中：

报文收发单元，用于向首跳路由器发送单播探测报文或者组播探测报文以探测到达指定组播源的单播或组播传输路径，并用于接收单播探测回应报文或组播探测回应报文；

路径分析单元，用于根据单播探测回应报文确定到所述组播源的传输路径信息，所述传输路径信息包括该传输路径上的多个路由器的连接关系；

探测处理单元，用于解析组播探测回应报文，并在解析到错误信息时，指示报文收发单元重新发送组播探测报文，并将添加该错误信息的路由器的下一跳路由器作为为新的首跳路由器。

本发明还提供一种组播传输路径探测方法，应用于IP网络的通信节点上，该方法包括：

A、向首跳路由器发送单播探测报文以探测到达指定组播源的单播传输路径，并接收单播探测回应报文；

B、根据单播探测回应报文确定到所述组播源的传输路径信息，所述传输路径信息包括该传输路径上的多个路由器的连接关系；

C、向首跳路由器发送组播探测报文以探测到达指定组播源的组播传输路径，并接收组播探测回应报文；

D、解析组播探测回应报文，并在解析到错误信息时，重新发送组播探测报文，并将添加该错误信息的路由器的下一跳路由器作为为新的首跳路由器。

本发明能够准确全面地协助用户获知网络中到达指定组播源的组播传输路径的情况，并且能够处理网络中用存在等价路由可能引发探测结果与实际业务不相符合的问题。

附图说明

图1是现有技术组播传输路径探测示意图；

图2是本发明一种实施方式下探测装置的逻辑结构图；

图3是本发明一种实施方式下处理流程图；

图4是本发明一种实施方式下的探测过程示意图；

图5是本发明另一种实施方式下的探测过程示意图。

具体实施方式

本发明将单播探测机制与组播探测机制有机融合在一起实现对网络中组播业务传输路径的全面探测。以下以计算机程序实现为例对本发明进行详细的描述，然而本发明并不局限于这些较佳的实现方式。

请参考图2、图3以及图4。本发明一种实施方式中的组播传输路径探测装置包括报文收发单元、路径分析单元以及探测处理单元。其中各个单元是运行在通信节点（以IP监控网络中的XP终端为例）的CPU上形成的逻辑单元。需要注意的是这里的报文收发单元是逻辑层面上的且属于控制业务处理范畴，需要与物理层面的报文收发区别开。本实施方式的处理流程包括以下步骤：

步骤101，探测处理单元指示报文收发单元向首跳路由器发送一个或多个相同的单播探测报文以探测到达指定组播源的单播传输路径；

以监控业务为例，用户在XP终端进行Mtracert操作时，系统会收到用户的命令，本发明中探测处理单元先通知报文收发单元发出单播探测报文，向着组播源EC方向进行单播的单播探测操作，这样做可以找到XP终端与组播源EC之间的所有路由器，因为除非路由器软硬件故障而无法正常工作，否则几乎所有的路由器都会支持单播探测。关于单播探测过程的具体细节本领域普通技术人员可以参考现有技术进行实现，本发明不再一一赘述。

在实际应用中，发送单播探测报文的数量取决于网络的实际情况，有些传输路径中可能在两个路由器之间存在多条等价路由，而有的网络则不存在等价路由的情况；如果仅仅发送一个单播探测报文，路由器在进行转发的时候可能仅仅转发到等价路由的对应的一个下一跳路由器，而其他等价的下一跳路由器不会收到，传输路径探测会不完整。尤其是考虑到探测行为可能发生在业务运行的过程中。当一个路由器的下一跳存在多个等价路由时，路由器的负载均衡策略会导致单播探测报文被分担到同一个下一跳上去，因此多发送几个单播探测报文可以提高传输路径探测的完整性。

步骤102，路径分析单元根据单播探测回应报文确定到所述组播源的传输路径信息，所述传输路径信息包括该传输路径上的多个路由器的连接关系。

请参考图4，在XP终端上针对EC进行单播传输路径探测，在单播路径探测报文到达最后一个路由器，报文收发单元收到单播探测回应报文后，可以从该回应报文中得到中间链路上的所有路由器（R1、R2、R3、R4）之间的连接关系，也就是得到了传输路径的拓扑。如果探测过程中发现网络中有等价路由的情况也可以一并作为传输路径信息保存起来。通常情况下单播的传输路径会比组播的传输路径要完整，也就是说多数情况下单播探测报文能通过的路由器，组播探测报文未必能通过。本发明正是利用了路由器基本都会启用对单播探测的处理这一客观规律来实现的。

步骤103，探测处理单元指示报文收发单元发送组播探测报文到首跳路由器；

需要说明的是本发明所说的组播探测报文并不是一个IP组播报文，而是IP单播报文，其主要是用来探测组播传输路径的，以组播探测报文是IGMPMtracert Query报文为例，请参考表2，XP终端发送给首跳路由器R1的IGMPQuery报文的各个字段的含义如下：

Source为源IP地址，即XP终端的IP地址；

Destination为目的IP地址，即首跳路由器R1的IP地址；

Type是报文类型，0x1f表示IGMP Mtracert Query报文；

Hops表示跳数；

Multicast Address为组播组地址，这里为0.0.0.0，即不指定；

Source Address为组播源IP地址，这里为指定组播源（EC）的IP地址；

Receiver Address为首跳路由器R1的IP地址；

Response Address为发送查询报文的用户IP地址；

Query ID为报文的ID，标识同一个用户发出的不同的查询报文。

表2

表3

请参考表3，首跳路由器R1在收到IGMP Mtracert Query报文后会上送控制层面进行处理，路由器可以查看单播路由表项并根据组播源（EC）的IP地址判断其入接口邻居（从组播源方向来看）为R2，R1先将自己的路径信息（R1的对于组播源EC的入接口和出接口）加入到组播探测报文的数据部分，再将IP头部的源IP地址修改为自身，目的IP地址修改为R2的IP地址后转发给R2，R2收到之后会做与R1相同的处理。对于每个路由器来说，IGMP头部的内容是不变的，因此每个路由器收到以后的处理是相同的，只不过是在路由器做转发的时候需要修改IP头部的地址，报文的名称相应被称为Request报文。需要说明的是首跳路由器的概念是相对于探测报文而言的，探测报文的目的IP地址就是首跳路由器的IP地址，首跳路由器与下一跳路由器不是同一层面的概念，后者是路由层面的定义。

此时假设R2与R3之间没有配置组播路由协议，R2在收到该组播探测报文后发现自己对于组播源方向来说没有上行的组播接口，R2会主动向XP终端返回一个携带错误信息的回应报文，报文头部格式请参考表1，数据部分请参考表4。

表4

步骤104，报文收发单元将收到组播探测回应报文送到探测处理单元进行解析，探测处理单元在确定组播探测回应报文中携带错误信息时，返回步骤103重新发送组播探测报文，并根据所述连接关系将添加该错误信息的路由器的下一跳路由器作为为新的首跳路由器,

如前所述，路由器返回的探测响应报文如果携带有错误表明该路由器可能不支持组播协议或者没有被正确配置等；但这不意味着从该路由器与组播源之间的其他路由器也不支持组播协议或没有被正确配置。因此为了更加准确地了解网络上组播传输路径的实际情况。本发明根据之前已经获取到的传输路径信息知道这个添加错误信息的路由器的下一跳路由器，从这个路由器开始继续新的组播传输路径探测。请参考图4，假设添加错误信息的路由器是R2，此时重新发送的组播探测报文的目的IP地址不再是R1的IP地址，而是R2的下一跳路由器R3的IP地址。R3收到新的组播探测报文之后的处理与之前R1的处理相同。在优选的实施方式中，新的组播探测报文可以将R2回应报文中的数据部分携带上，也就是将原有的传输路径信息携带上（当然也可以不携带，XP终端可以将原传输路径信息保存在本地），后续的路由器（R3）会在数据部分继续添加传输路径信息，这样经过一次或者多次的重新发送组播探测报文，最终XP终端会根据收到的对应的组播探测回应报文确定网络中到达组播源的完整组播传输路径的具体情况。这样一来，用户可以在很短的时间内快速地了解到网络中到达指定组播源的传输路径上存在的组播配置方面的问题，有助于用户及时发现和解决路由器上的组播协议配置问题。

请参考图5，进一步来说，路由器到达组播源的路由中可能存在多条等价路由的情况。图5中R2->R3以及R2->R3’被R2视为到达组播源的等价路由，假设添加错误信息的是R2，则R2的下一跳路由器有两个等价的，此时探测处理单元可以根据预定的组播业务规则选择一个下一跳路由器作为新的首跳路由器，比如说根据逆向路径转发选择机制等方法找到IP地址最大或最小的下一跳路由器作为新的首跳路由器，然后返回步骤103发送新的组播探测报文。如果随意选择其中一个路由器作为新的下一跳路由器，可能会导致实际探测出错。因为组播报文从反方向传输到XP终端过程中遇到等价路由会按照网络中预定的组播业务规则选择其中一条路由来传输组播报文，如果探测过程中的选择机制与组播报文发送过程中的选择机制不同，可能会导致用户获得的探测结果与最终实际组播业务不符合的问题。

本发明能够准确全面地协助用户获知网络中到达指定组播源的组播传输路径的情况，并且能够处理网络中用存在等价路由可能引发探测结果与实际业务不相符合的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种组播传输路径探测装置，应用于IP网络的通信节点上，其中该装置包括报文收发单元、路径分析单元以及探测处理单元，其特征在于：

报文收发单元，用于向首跳路由器发送单播探测报文或者组播探测报文以探测到达指定组播源的单播或组播传输路径，并用于接收单播探测回应报文或组播探测回应报文，其中所述组播探测报文以及组播探测回应报文均为IP单播报文；

路径分析单元，用于根据单播探测回应报文确定到所述组播源的传输路径信息，所述传输路径信息包括该传输路径上的多个路由器的连接关系；

探测处理单元，用于解析组播探测回应报文，并在解析到错误信息时，指示报文收发单元重新发送组播探测报文，并根据所述连接关系将添加该错误信息的路由器的下一跳路由器作为为新的首跳路由器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述探测处理单元进一步用于发送多条相同的单播探测指令，所述传输路径信息进一步包括等价路由信息，所述探测处理单元进一步用于在添加所述错误信息的路由器到达所述组播源有多条等价路由时，按照预定的组播业务规则选择其中一条等价路由对应下一条路由器为新的首跳路由器。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定的组播业务规则为根据逆向路径转发选择机制等方法找到IP地址最大或最小的下一跳路由器作为新的首跳路由器。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测报文为IGMPMtracert Query报文。

5.一种组播传输路径探测方法，应用于IP网络的通信节点上，其特征在于，该方法包括：

A、向首跳路由器发送单播探测报文以探测到达指定组播源的单播传输路径，并接收单播探测回应报文；

B、根据单播探测回应报文确定到所述组播源的传输路径信息，所述传输路径信息包括该传输路径上的多个路由器的连接关系；

C、向首跳路由器发送组播探测报文以探测到达指定组播源的组播传输路径，并接收组播探测回应报文；

D、解析组播探测回应报文，并在解析到错误信息时，重新发送组播探测报文，并根据所述连接关系将添加该错误信息的路由器的下一跳路由器作为为新的首跳路由器。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中步骤A进一步包括发送多个相同的单播探测报文，所述传输路径信息进一步包括等价路由信息，所述步骤D进一步包括：在添加所述错误信息的路由器到达所述组播源有多条等价路由时，按照预定的组播业务规则选择其中一条等价路由对应下一条路由器为新的首跳路由器。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预定的组播业务规则为根据逆向路径转发选择机制等方法找到IP地址最大或最小的下一跳路由器作为新的首跳路由器。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述探测报文为IGMP Query报文。

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