CN103475591A - 一种组播数据转发的方法、装置、软件定义网络控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组播数据转发的方法、装置以及软件定义网络控制器；其中，该用于组播数据转发的方法包括：软件定义网络控制器记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态；软件定义网络控制器向组播组的指定转发器发送接收端状态；该指定转发器根据该接收端状态判断该汇聚点路由器是否有接收端，如果是，将来自该组播组的组播源的组播数据发送到该汇聚点路由器；如果否，禁止将该组播数据发送到该汇聚点路由器。本发明中，软件定义网络控制器监测汇聚点路由器上组播组的接收端状态，并通知组播组的指定转发器。指定转发器根据汇聚点路由器上组播组的接收端状态控制是否将组播数据发往汇聚点路由器。

Description

一种组播数据转发的方法、装置、软件定义网络控制器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种组播数据转发的方法、装置及软件定义网络控制器。

背景技术

双向协议无关组播（Bidir-PIM网络，Bi-directional Protocol IndependentMulticast），其基本原理是：利用（*,G）表项进行转发，不区分组播源的地址，可以转发来自该组播组的不同组播源的组播数据。汇聚点（Rendezvous Point）路由器被用作一系列组播组的组播分发树的根，汇聚点地址（RPA，RendezvousPoint Address）被用作一系列组播组的组播分发树的根地址，汇聚点链路（RPL，Rendezvous Point Link）是包含RPA的物理链路。

参见图1，Bidir-PIM网络域中的路由器会创建（*，G）表项，任一路由器的（*，G）表项的出接口列表包括：路由器指向RP的那个网段上的接口，以及收到加入消息的接口。如果收到离开（剪枝）消息，则删除对应的出接口。如果一个路由器处于只有发送者没有接收端的共享树分支上，它也会创建（*，G）表项，但出接口状态为空，不会转发组播数据。与组播源直连的指定转发器（图中为RA）负责往汇聚点路由器转发从该网段的接口上收到的组播数据。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种组播数据转发的方法、装置及软件定义网络控制器，使组播组的指定转发器控制是否向组播组的汇聚点路由器发送组播数据。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于组播数据转发的方法，其中，该方法包括：软件定义网络控制器记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态；所述软件定义网络控制器向所述组播组的指定转发器发送所述接收端状态；所述指定转发器根据所述接收端状态判断所述汇聚点路由器是否有接收端，如果是，将来自所述组播组的组播源的组播数据发送到所述汇聚点路由器；如果否，禁止将所述组播数据发送到所述汇聚点路由器。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种软件定义网络控制器，该软件定义网络控制器包括：接收端状态维护单元，用于记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态；接收端状态通知单元，用于向该组播组的指定转发器发送该接收端状态。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种组播数据转发装置，应用于路由器，其中，该装置包括接收单元、控制单元和转发单元；接收单元，用于接收来自组播组的组播源的组播数据，接收来自软件定义网络控制器的接收端状态通知；该控制单元，用于基于该接收端状态通知判断该组播组的汇聚点路由器是否存在接收端，确定该汇聚点路由器存在接收端则发送转发通知给该转发单元，确定该汇聚点路由器不存在接收端则发送禁止转发通知给该转发单元。转发单元，用于根据该转发通知发送该组播数据至该汇聚点路由器；根据该禁止转发通知停止发送该组播数据至该汇聚点路由器。

本发明中，SDN控制器监测汇聚点路由器上组播组的接收端状态，并通知组播组的指定转发器。指定转发器根据汇聚点路由器上组播组的接收端状态控制是否向汇聚点路由器发送组播数据。

附图说明

图1是现有Bidir-PIM网络中组播传输示意图;

图2是本发明方法的流程图；

图3是本发明一个装置实施例的结构示意图；

图4是本发明另一个装置实施例的结构示意图；

图5是本发明一个具体实施例组播传输示意图。

具体实施方式

SDN网络架构中，软件定义网络控制器与所有的网络设备建立连接，能够实时的获取所有网络设备的状态，资源、协议运行情况等信息，并下发控制命令控制网路设备的表项的增删、进行业务配置和流量优化与监测等。总之软件定义网络控制器能与各网路设备保持连接，实时的获取网络设备的状态，对网络设备进行控制。

为了实现本发明目的，本发明利用了SDN控制器来监测汇聚点路由器的接收端状态，并向组播组的指定转发器发送接收端状态。指定转发器根据接收端状态判断汇聚点路由器是否有接收端，如果组播流没有接收端，则指定转发器不再向汇聚点路由器发送组播流。

参见图2，本发明提供一种组播数据传输方法，方法包括：

步骤101，软件定义网络控制器记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态。

步骤102，软件定义网络控制器向组播组的指定转发器发送接收端状态。

步骤103，指定转发器根据接收端状态判断汇聚点路由器是否有接收端，如果是，执行步骤104，如果否，执行步骤105。

步骤104，将来自组播组的组播源的组播数据发送到汇聚点路由器。

步骤105，禁止将组播数据发送到汇聚点路由器。

汇聚点路由器添加组播组对应的第一出接口时，通知软件定义网络控制器更新接收端状态为存在组播组的接收端。

汇聚点路由器删除组播组对应的最后一个出接口时，通知软件定义网络控制器更新接收端状态为不存在组播组的接收端。

软件定义网络控制器向组播组的指定转发器发送接收端状态包括：

软件定义网络控制器更新接收端状态，将更新后的接收端状态发送给指定转发器。

软件定义网络控制器向组播组的指定转发器发送接收端状态包括：

软件定义网络控制器收到来自指定转发器的接收端状态查询，将当前记录的接收端状态反馈给指定转发器。

参看图3，本发明还提供一种软件定义网络控制器，软件定义网络控制器基本硬件架构包括CPU、内存、输入输入设备、非易失性存储器（例如硬盘）以及其他硬件。该软件定义网络控制器在逻辑上还至少包括：

接收端状态维护单元，用于记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态。

接收端状态通知单元，用于向组播组的指定转发器发送接收端状态。

接收端状态维护单元，进一步用于根据来自汇聚点路由器的接收端存在通知或接收端不存在通知记录接收端状态；用于将变化后的接收端状态通知接收端状态通知单元。

接收端状态通知单元，进一步用于将变化后的接收端状态发送给指定转发器。

接收端状态通知单元，进一步用于根据来自指定转发器的接收端状态查询，将当前记录的接收端状态反馈给指定转发器。

参看图4，本发明还提供一种组播数据转发装置，应用于作为组播组指定转发器的路由器。该路由器基本硬件架构包括CPU、内存、输入输入设备、非易失性存储器（例如硬盘）以及其他硬件。该组播数据转发装置在逻辑上至少还包括接收单元、控制单元和转发单元。

接收单元，用于接收来自组播组的组播源的组播数据，接收来自软件定义网络控制器的接收端状态通知。

控制单元，用于基于接收端状态通知判断组播组的汇聚点路由器是否存在接收端，确定汇聚点路由器存在接收端则发送转发通知给转发单元，确定所述汇聚点路由器不存在接收端则发送禁止转发通知给所述转发单元。

转发单元，用于根据转发通知发送组播数据至汇聚点路由器；根据禁止转发通知停止发送组播数据至汇聚点路由器。

控制单元，进一步还用于生成接收端状态查询信息。

转发单元，进一步还用于向软件定义网络控制器发送接收端状态查询信息。

接收单元，进一步还用于接收来自软件定义网络控制的接收端状态反馈报文。

控制单元，接收来自软件定义网络控制器的接收端状态反馈信息，判断汇聚点路由器是否存在接收端，确定汇聚点路由器存在接收端则发送转发通知给转发单元，确定汇聚点路由器不存在接收端则发送禁止转发通知给转发单元。

基于上述组播数据转发装置，指定路由器接收来自组播组的组播源的组播数据，接收来自软件定义网络控制器的接收端状态通知。指定路由器基于接收端状态通知判断组播组的汇聚点路由器是否存在接收端。指定路由器确定汇聚点路由器存在接收端时，将收到的组播数据发送至汇聚点路由器。指定路由器确定汇聚点路由器不存在接收端，不向汇聚点路由器发送该组播数据。下面以一个具体实施例来说明本发明的运行情况。

具体地，请参见图5，本实施例应用于Bidir-PIM网络，该Bidir-PIM网络包括汇聚点路由器R1、软件定义网络控制器以及直连组播源的指定转发器R3。

该Bidir-PIM网络还包括路由器R2、路由器R4、路由器R5。客户端Client1可以通过路由器R4访问网络，客户端Client2可以通过路由器R5访问网络。软件定义网络控制器与每个路由器建立TCP连接。

组播源发送（S=1.1.1.1,G=225.0.0.1）组播数据到组播源直连的指定转发器R3。指定转发器R3建立本地组播表项(*,225.0.0.1)，添加指向汇聚点路由器R1的出接口，将指向汇聚点路由器R1的出接口置于非转发状态，禁止向组播组的汇聚点路由器R1转发组播数据。

指定转发器R3向软件定义网络控制器发送查询请求，以查询汇聚点路由器R1是否有组播组225.0.0.1的接收端。指定转发器R3发送的查询请求至少包含：待查询的组播组地址，汇聚点路由器的IP地址。如果指定转发器R3需要查询多个组播组的汇聚点路由器的接收端状态，指定转发器R3发送的查询消息中包含：待查询的组播组地址集合，每个组地址对应的汇聚点路由器的IP地址。进一步地，指定路由器R3的查询请求还携带了汇聚点路由器上是否有组播组出接口的查询信息。这样，指定转发器R3根据汇聚点路由器R1是否有组播组225.0.0.1出接口，识别组播组225.0.0.1的接收端状态。

软件定义网络控制器收到来自指定转发器R3的查询请求，发送查询反馈，将汇聚点路由器R1没有组播组225.0.0.1出接口的状态通知给指定转发器R3。指定转发器R3接收软件定义网络控制器的查询反馈，确认汇聚点路由器R1的（*,225.0.0.1）表项的出接口为空，即汇聚点路由器R1上没有组播组225.0.0.1的接收端。于是，指定转发器R3维持指向汇聚点路由器的出接口的非转发状态。

客户端Client1发送加入组播组225.0.0.1的互联网组管理报告（IGMP ReportInternet Group Management Protocol Report）报文。路由器R4根据接收的IGMPReport报文建立（*,225.0.0.1）表项，向汇聚点路由器R1发送协议无关组播加入（PIM Join，Protocol Independent Multicast Join）报文。汇聚点路由器R1收到PIM Join报文，生成（*,225.0.0.1）的组播表项，添加第一个出接口(R1->R4)。

汇聚点路由器R1通知软件定义网络控制器该组播组225.0.0.1的第一个出接口加入，软件定义网络控制器更新其存储组播组225.0.0.1的出接口状态。软件定义网络控制器确定汇聚点路由器R1上的组播组225.0.0.1的出接口状态已经变化，将汇聚点路由器R1存在组播组225.0.0.1的出接口通知给指定转发器R3。

指定转发器R3收到通知，确定汇聚点路由器R1存在组播组225.0.0.1的出接口，将指向汇聚点路由器的出接口设置为转发状态，通过指向汇聚点路由器的出接口发送组播数据到下游路由器R2。路由器R2根据本地组播表项转发组播数据到汇聚点路由器R1。汇聚点路由器R1根据本地组播表项（*,225.0.0.1）的出接口发送组播数据到路由器R4，路由器R4根据本地组播表项发送组播数据到客户端Client1。

客户端Client2发送加入组播组225.0.0.1的IGMP Report报文。路由器R5收到来自客户端Client2的IGMP Report报文，生成组播表项，发送PIM Join报文到汇聚点路由器R1。汇聚点路由器R1在组播表项（*,225.0.0.1）添加另外一个出接口（R1->R5）。汇聚点路由器R1上组播表项出接口数目变为两个。汇聚点路由器R1不将组播组225.0.0.1更新后的出接口的数目通知给软件定义网络控制器。

假定客户端Client1发送IGMP组离开（IGMP Leave）报文。路由器R4收到IGMP组离开报文，发送IGMP特定组查询报文，确定下游没有组播组225.0.0.1的接收端，向汇聚点路由器R1发送PIM剪枝报文。汇聚点路由器R1收到PIM剪枝报文，经过剪枝延迟时间后删除组播表项（*,225.0.0.1）的出接口(R1->R4)。汇聚点路由器R1的出接口数目为1。汇聚点路由器R1不将组播组225.0.0.1更新后的出接口的数目通知给软件定义网络控制器。

当客户端Client2也离开组播组225.0.0.1。汇聚点路由器R1删除组播表项（*,225.0.0.1）的最后一个出接口（R1->R5），通知软件定义网络控制器已删除组播组225.0.0.1对应的最后一个出接口。

软件定义网络控制器更新其存储组播组225.0.0.1的出接口状态。软件定义网络控制器确定汇聚点路由器R1上的组播组225.0.0.1的出接口状态已经变化，通知指定转发器R3汇聚点路由器R1不存在组播组225.0.0.1出接口。

指定转发器R3根据收到的通知，将本地组播表项的指向汇聚点路由器R1的出接口设置为非转发状态，禁止向下游路由器R2发送组播数据。

除收到的PIM Join报文外，如果汇聚点路由器R1收到直连的客户端（图5未示）发送的加入组播组225.0.0.1的IGMP Report报文时，可以将IGMP Report报文的接收端口作为本地组播表项的出接口。

本发明中，汇聚点路由器R1也可以通过自定义字段的方式表示其是否具备接收端，并将表示接收端状态的自定义字段发送给软件定义网络控制器。同样地，软件定义网络控制将表示接收端状态的自定义字段发送指定转发器R3。指定转发器R3根据收到的自定义字段判断汇聚点路由器R1是否有该组播组的接收端，从而控制是否向汇聚点路由器R1发送组播数据。

以上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 (10)

1.一种组播数据转发的方法，其特征在于，所述方法包括：

软件定义网络控制器记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态；

所述软件定义网络控制器向所述组播组的指定转发器发送所述接收端状态；

所述指定转发器根据所述接收端状态判断所述汇聚点路由器是否有接收端，如果是，将来自所述组播组的组播源的组播数据发送到所述汇聚点路由器；如果否，禁止将所述组播数据发送到所述汇聚点路由器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括

所述汇聚点路由器添加所述组播组对应的第一出接口时，通知所述软件定义网络控制器更新所述接收端状态为存在所述组播组的接收端；

所述汇聚点路由器删除所述组播组对应的最后一个出接口时，通知所述软件定义网络控制器更新所述接收端状态为不存在组播组的接收端。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述软件定义网络控制器向所述组播组的指定转发器发送所述接收端状态包括：

所述软件定义网络控制器更新所述接收端状态，将更新后的接收端状态发送给所述指定转发器。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述软件定义网络控制器向所述组播组的指定转发器发送所述接收端状态包括：

所述软件定义网络控制器收到来自所述指定转发器的接收端状态查询，将当前记录的接收端状态反馈给所述指定转发器。

5.一种软件定义网络控制器，其特征在于，所述软件定义网络控制器包括：

接收端状态维护单元，用于记录组播组的汇聚点路由器的接收端状态；

接收端状态通知单元，用于向所述组播组的指定转发器发送所述接收端状态。

6.如权利要求5所述的软件定义网络控制器，其特征在于，

所述接收端状态维护单元，用于根据来自所述汇聚点路由器的接收端存在通知或接收端不存在通知记录所述接收端状态；用于将变化后的接收端状态通知所述接收端状态通知单元；

所述接收端状态通知单元，用于将变化后的接收端状态发送给所述指定转发器。

7.根据权利要求6所述的软件定义网络控制器，其特征在于，

所述接收端状态通知单元，用于根据来自所述指定转发器的接收端状态查询，将当前记录的接收端状态反馈给所述指定转发器。

8.一种组播数据转发的装置，应用于路由器，其特征在于，所述装置包括接收单元、控制单元和转发单元；

接收单元，用于接收来自组播组的组播源的组播数据，接收来自软件定义网络控制器的接收端状态通知；

所述控制单元，用于基于所述接收端状态通知判断所述组播组的汇聚点路由器是否存在接收端，确定所述汇聚点路由器存在接收端则发送转发通知给所述转发单元，确定所述汇聚点路由器不存在接收端则发送禁止转发通知给所述转发单元；

转发单元，用于根据所述转发通知发送所述组播数据至所述汇聚点路由器；根据所述禁止转发通知停止发送所述组播数据至所述汇聚点路由器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制单元，还用于生成接收端状态查询信息；

所述转发单元，还用于向所述软件定义网络控制器发送所述接收端状态查询信息。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述接收单元，还用于接收来自所述软件定义网络控制的接收端状态反馈报文；

所述控制单元，接收来自软件定义网络控制器的接收端状态反馈信息，判断所述汇聚点路由器是否存在接收端，确定所述汇聚点路由器存在接收端则发送转发通知给所述转发单元，确定所述汇聚点路由器不存在接收端则发送禁止转发通知给所述转发单元。

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