CN103501272B - 一种组播流量转发方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组播流量转发方法及设备，该方法包括：任一接入设备接收同一共享网段中的其他接入设备发送的第一协议报文，并根据该第一协议报文维护候选组查询器列表；若所述接入设备为所述共享网段的查询器，该接入设备根据所述候选组查询器列表向所述共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文；当所述接入设备接收到组播组加入报文，且确定自身为对应的组查询器时，所述接入设备根据所述组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发。在本发明中，实现了同一共享网段中各接入设备的负载分担，提高了设备资源和带宽利用率。

Description

一种组播流量转发方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种组播流量转发方法及设备。

背景技术

IP（Internet Protocol，互联网协议）组播（multicast）又称为IP多播，是指IP数据由单一的发送者（源）产生，经过网络分发到一组接收者。IP组播是介于单播和广播之间的一种分组传送形式，它既不指定明确的接收者，也不是将数据分发给网络上的所有主机。发送者不关心接收者所处的位置，只需要将数据发送到约定的目的地址。基于IP组播，发送者只需生成一份数据，而不用为每个接收者分别复制一份，而且发送者不必维护接收者的信息。

由于IP组播无法直接从数据报文的目的地址直接确定接收者的位置，因此，组播路由器需要额外的机制来确定特定组播报文应该如何转发。组播接收者（或成员）的位置信息必须在网络中有效传递，这样组播路由器才能建立起正确的分发路径。组播独特的分发方式会导致网络中报文的副本越来越多，因此必须非常谨慎地防止转发路径出现环路。组播协议采用组播成员和组播源可以随时加入和离开的机制，因此协议必须能维护这种变化，及时更新路径信息。

在数据中心等大型网络中，组播数据源和接收者的网络位置比较固定，接收者主机比较多，接入设备也比较多，在这样的网络中，通常使用IGMP（Internet GroupManagement Protocol，因特网组管理协议）/MLD（Multicast Listener Discoveryprotocol，组播侦听者发现协议）Proxy（代理）进行部署。

如图1所示，为现有技术中一种数据中心的系统架构示意图，其中，接入设备在用户侧全部使能IGMP/MLD，在上行接口中使能IGMP/MLD Proxy。在用户侧的二层网络中，只有查询器设备负责转发本网段的所有组播数据流。

在IGMP标准rfc3376和MLD标准rfc3810中，一个网段中只允许一个查询器存在。一个网段中只有IP地址最小的接口所在的设备才会竞选为查询器，负责发送本网段的通用查询报文。在IGMP/MLD Proxy转发的网络中，根据rfc4605中的规定，只有IGMP查询器所在设备负责转发本网段的组播数据。

以图2所示场景为例，一个共享网段接入网络中，所有接入设备为下游主机提供的接口都属于一个网段，组成一个大二层网络，为下游主机提供接入服务。其中有四条组播数据流G1、G2、G3和G4。

现有技术中，只有IGMP查询器所在的设备负责转发本共享网段的所有组播数据流，其它设备不参与转发，导致查询器设备的负荷太大，非查询器设备空闲，设备资源和带宽利用率不高。

发明内容

本发明提供了一种组播流量转发方法及设备，用以提高设备资源和带宽利用率。

为了达到以上目的，本发明提供了一种组播流量转发方法，应用于包括多个接入设备的数据中心网络，同一共享网段的多个接入设备中的一个接入设备被选举为该共享网段的查询器，该方法包括：

任一接入设备接收同一共享网段中的其他接入设备发送的第一协议报文，并根据该第一协议报文维护候选组查询器列表；其中，所述第一协议报文用于通报所述接入设备的候选组查询器资格；

若所述接入设备为所述共享网段的查询器，该接入设备根据所述候选组查询器列表向所述共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文；其中，所述第二协议报文用于通报所述共享网段中存在的组查询器，所述共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器；

当所述接入设备接收到组播组加入报文，且确定自身为对应的组查询器时，所述接入设备根据所述组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发。

其中，所述第一协议报文中携带有发送该第一协议报文的接入设备的标识信息，以及指示发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格的持续时间的字段；

所述接入设备根据所述第一协议报文维护候选组查询器列表，具体为：

当所述第一协议报文中的所述字段的值不为0时，所述接入设备判断所述候选组查询器列表中是否包含该第一协议报文对应的其他接入设备；

若未包含，则所述接入设备将该第一协议报文对应的其他接入设备添加到所述候选组查询器表项，并设置对应该其他接入设备的定时器；

若包含，则所述接入设备重置对应该其他接入设备的定时器；

其中，所述定时器的定时时长等于所述字段的值。

其中，该方法还包括：

若所述定时器超时之前，所述接入设备未接收到对应该其他接入设备的第一协议报文，则所述接入设备从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备；

或，若所述定时器超时之前，所述接入设备接收到对应该其他接入设备，且所述字段的值为0的第一协议报文，则所述接入设备从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备。

其中，所述第二协议报文中携带有组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度，以及组查询器的地址列表；

当所述接入设备接收到组播加入报文时，所述接入设备通过以下方式确定自身是否为对应的组查询器：

所述接入设备根据所述组播加入报文对应的组播组的组播组地址和组播源地址，所述第二协议报文中携带的组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度和组查询器的地址列表，以及预先约定的hash公式分别确定所述共享网段中存在的各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定自身是否为对应的组查询器。

其中，所述第二协议报文中还携带有所述共享网段中存在的组查询器的数量、该第二协议报文中携带的组查询器的数量、以及分片报文标签；

该方法还包括：

当接入设备接收到所述第二协议报文，且确定该第二协议报文中携带的组查询器的数量小于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，所述接入设备接收分片报文标签的值与该第二协议报文的分片报文相同的其他分片报文，并当该分片报文以及该其他分片报文中携带的组查询器的数量之和等于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，根据分片报文标签的值相同的各分片报文中携带的组查询器的地址列表确定所述共享网段中存在的组查询器地址列表。

其中，所述第二协议报文中携带有所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系；

当所述接入设备接收到组播加入报文时，所述接入设备通过以下方式确定自身是否为对应的组查询器：

所述接入设备根据所述组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，查询所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系，以确定自身是否为对应的组查询器。

本发明实施例还提供了一种接入设备，应用于包括多个所述接入设备的数据中心网络，同一共享网段的多个接入设备中的一个接入设备被选举为该共享网段的查询器，该接入设备包括：

第一接口模块，用于向同一共享网段中其他接入设备发送第一协议报文，并接收同一共享网段中其他接入设备发送的第一协议报文；其中，所述第一协议报文用于通报所述接入设备的候选组查询器资格；

维护模块，用于根据所述第一接口模块接收到的第一协议报文维护候选组查询器列表；

第二接口模块，用于当所述接入设备为所述共享网段的查询器时，根据所述候选组查询器列表向所述共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文；当所述接入设备为所述共享网段的非查询器时，接收所述共享网段的查询器发送的第二协议报文；其中，所述第二协议报文用于通报所述共享网段中存在的组查询器，所述共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器；

确定模块，用于当所述接入设备接收到组播组加入报文，且确定所述接入设备是否为对应的组查询器；

处理模块，用于当所述确定模块确定所述接入设备为对应的查询器时，根据所述组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发。

其中，所述第一协议报文中携带有发送该第一协议报文的接入设备的标识信息，以及指示发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格的持续时间的字段；

所述维护模块具体用于，当所述第一协议报文中的所述字段的值不为0时，判断所述候选组查询器列表中是否包含该第一协议报文对应的其他接入设备；若未包含，则将该第一协议报文对应的其他接入设备添加到所述候选组查询器表项，并设置对应该其他接入设备的定时器；若包含，则重置对应该其他接入设备的定时器；其中，所述定时器的定时时长等于所述字段的值。

其中，所述维护模块还用于，

若所述定时器超时之前，所述接入设备未接收到对应该其他接入设备的第一协议报文，则从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备；

或，若所述定时器超时之前，所述接入设备接收到对应该其他接入设备，且所述字段的值为0的第一协议报文，则从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备。

其中，所述第二协议报文中携带有组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度，以及组查询器的地址列表；

所述确定模块具体用于，当所述接入设备接收到组播加入报文时，通过以下方式确定所述接入设备是否为对应的组查询器：

根据所述组播加入报文对应的组播组的组播组地址和组播源地址，所述第二协议报文中携带的组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度和组查询器的地址列表，以及预先约定的hash公式分别确定所述共享网段中存在的各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定所述接入设备是否为对应的组查询器。

其中，所述第二协议报文中还携带有所述共享网段中存在的组查询器的数量、该第二协议报文中携带的组查询器的数量、以及分片报文标签；

所述第二接口模块还用于，当接收到第二协议报文，且确定该第二协议报文中携带的组查询器的数量小于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，接收分片报文标签的值与该第二协议报文的分片报文相同的其他分片报文；

所述确定模块还用于，当所述第二接口模块接收到的所述分片报文以及其他分片报文中携带的组查询器的数量之和等于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，根据分片报文标签的值相同的各分片报文中携带的组查询器的地址列表确定所述共享网段中存在的组查询器地址列表。

其中，所述第二协议报文中携带有所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系；

所述确定模块具体用于，当所述接入设备接收到组播加入报文时，通过以下方式确定所述接入设备是否为对应的组查询器：

根据所述组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，查询所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系，以确定所述接入设备是否为对应的组查询器。

本发明上述实施例中，接入设备可以向同一共享网段中的其他接入设备发送第一协议报文，并根据接收到的其他接入设备发送的第一协议报文维护候选组查询器列表，该第一协议报文用于通报发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格；若接入设备为该共享网段的查询器时，该接入设备向该候选组查询器列表向该共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文，该第二协议报文用于通报该共享网段中存在的组查询器，该共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中各候选组查询器；当接入设备接收到组播组报文，且确定自身为对应的组查询器时，该接入设备根据该组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发，实现了同一共享网段中各接入设备的负载分担，提高了设备资源和带宽利用率。

附图说明

图1为为现有技术中一种数据中心的系统架构示意图；

图2为现有技术中一种组播流量转发的具体场景示意图；

图3为本发明实施例提供的一种组播流量转发方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种组播流量转发的具体场景示意图；

图5A为本发明实施例提供的一种第一协议报文的格式示意图；

图5B为本发明实施例提供的一种第二协议报文的格式示意图；

图6为本发明实施例提供的一种接入设备的结构示意图。

具体实施方式

针对上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种组播流量转发的技术方案，应用于包括多个接入设备的数据中心网络，该数据中心网络的同一共享网段的多个接入设备中的一个接入设备被选举为该共享网段的查询器。在该技术方案中，接入设备可以向同一共享网段中的其他接入设备发送第一协议报文，并根据接收到的其他接入设备发送的第一协议报文维护候选组查询器列表，该第一协议报文用于通报发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格；若接入设备为该共享网段的查询器时，该接入设备根据该候选组查询器列表向该共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文，该第二协议报文用于通报该共享网段中存在的组查询器，该共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中各候选组查询器；当接入设备接收到组播组报文，且确定自身为对应的组查询器时，该接入设备根据该组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发，实现了同一共享网段中各接入设备的负载分担，提高了设备资源和带宽利用率。

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，下面所描述的实施例仅仅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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的实施例保护的范围。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种组播流量转发方法的流程示意图，可以包括：

步骤301、接入设备接收同一共享网段中的其他接入设备发送的第一协议报文，并根据该第一协议报文维护候选组查询器列表。

具体的，考虑到现有技术中一个共享网段中仅由一个查询器负责各组播组的组播流量的转发，导致该作为查询器的接入设备的负荷过大，在本发明实施例中，引入了组查询器的概念，即在一个共享网段中，可以分别对应不同的组播组选举组查询器，由该组查询器负责该对应的组播组的组播流量转发。

基于此，在本发明实施例中，数据中心网络中的各接入设备可以向同一共享网段中的其他接入设备发送第一协议报文，以通报本设备的候选组查询器资格。接入设备可以根据接收到的同一共享网段中的其他接入设备发送的第一协议报文维护候选组查询器列表，该候选组查询器列表记录了该共享网段中具有候选组查询器资格的其他接入设备的标识信息。

在本发明实施例中，第一协议报文中可以携带发送该第一协议报文的接入设备的标识信息（如该接入设备在该共享网段的接口的IP地址），以及指示发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格的持续时间的字段；

相应地，接入设备可以通过以下方式维护候选组查询器列表：

当接入设备接收到上述字段的值不为0的第一协议报文时，该接入设备可以判断候选组查询器列表中是否包含该第一协议报文对应的其他接入设备；

若未包含，则该接入设备将该第一协议报文对应的其他接入设备添加到候选组查询器表项，并设置对应该其他接入设备的定时器；

若包含，则该接入设备重置对应该其他接入设备的定时器；

其中，该定时器的定时时长等于所述字段的值。

进一步地，若上述定时器超时之前，该接入设备未接收到对应该其他接入设备的第一协议报文，则该接入设备从候选组查询器列表中删除该其他接入设备；

或，若上述定时器超时之前，该接入设备接收到对应该其他接入设备，且上述字段的值为0的第一协议报文，则该接入设备从候选组查询器列表中删除该其他接入设备。

其中，需要注意的是，在本发明实施例中，对于数据中心网络的各共享网段，仍然按照常规处理方式选举出一个查询器，但是该共享网段的各组播组的组播流量的转发不再仅由该查询器负责，而是由通过本发明实施例提供的技术方案确定的相应的组查询器负责对应的组播组的组播流量的转发。

步骤302、若接入设备为该共享网段的查询器，该接入设备根据自身维护的候选组查询器列表向共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文。

具体的，在本发明实施例中，共享网段中的所有接入设备（包括查询器和非查询器）均可以维护候选组查询器列表，但是仅有共享网段的查询器需要根据自身维护的候选组查询器列表向共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文，该第二协议报文用于通报共享网段中存在的组查询器（包括该共享网段的查询器维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器，以及该共享网段的查询器），以使该共享网段中的其他接入设备根据该第二协议报文维护组查询器列表，保证了共享网段中各接入设备的组查询器列表一致。

步骤303、当该接入设备接收到组播加入报文，且确定自身为对应的组查询器时，该接入设备根据组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的流量进行转发。

具体的，在本发明实施例中，接入设备接收到组播加入报文时，确定自身是否为对应的组查询器至少可以包括以下两种方式：

方式一、共享网段的查询器向该共享网段的其他接入设备发送的第二协议报文中携带有组查询器地址列表，以及hash（哈希）算法掩码。

在该情况下，共享网段内的其他接入设备接收到该第二协议报文后，记录该组查询器地址列表，以及该hash算法掩码。

当接入设备接收到组播加入报文时，该接入设备可以根据该组播加入报文确定对应的组播组的组播组地址和组播源地址，进而该接入设备可以根据该组播组的组播组地址和组播源地址，自身记录的hash算法掩码和组查询器地址列表，以及预先约定的hash公式分别确定该共享网段中存在的各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定自身是否为对应的组查询器（即该组播组加入报文对应的组播组的组查询器）。

其中，上述hash算法掩码可以包括组播组地址掩码和组播源地址掩码，为了节省资源，降低第二协议报文长度，第二协议报文中携带的hash算法掩码可以以组播地址掩码长度和组播源地址掩码长度的形式存在。接收到该第二协议报文的接入设备可以根据该第二协议报文中携带的组播地址掩码长度和组播源地址掩码长度确定对应的组播组地址掩码和组播源地址掩码。

进一步地，考虑到在同一共享网段中具有候选组查询器资格的接入设备数量较多情况下，共享网段的查询器通过第二协议报文通报该共享网段中存在的组查询器时，第二协议报文携带的组查询器地址列表较大，在本发明实施例中，共享网段的查询器向其他接入设备通报共享网段中存在的组查询器时，第二协议报文可以以分片的方式发送。

相应地，共享网段的查询器向该共享网段的其他接入设备发送的第二协议报文中，还可以携带该共享网段中存在的组查询器的数量、该第二协议报文中携带的组查询器的数量（即该第二协议报文中携带的组查询器地址列表中的组查询器地址的数量）、以及分片报文标签。

当接入设备接收到第二协议报文时，可以判断该第二协议报文中携带的组查询器的数量是否小于共享网段中存在的组查询器的数量，并当判断为是时，该接入设备根据该第二协议报文中的分片报文标签的值，继续接收分片报文标签的值为该第二协议报文的分片报文相同的其他分片报文，并当该分片报文以及该其他分片报文中携带的组查询器的数量之和等于共享网段中存在的组查询器的数量时，根据分片报文标签的值相同的各第二协议报文的分片报文中携带的组查询器地址列表确定该共享网段中存在的组查询器地址列表。

方式二、共享网段的查询器向该共享网段的其他接入设备发送的第二协议报文中携带有共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系。

在该情况中，共享网段的查询器根据接收到的该共享网段中的其他接入设备发送的第一协议报文维护候选组查询器列表后，该共享网段的查询器可以通过预设的算法确定该共享网段中的各组播组对应的组查询器，并以组播组地址、组播源地址以及组查询器地址的对应关系的形式，通过第二协议报文向该共享网段的其他接入设备通报各组播组对应的组查询器。

当接入设备接收到组播加入报文时，该接入设备可以根据该组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，查询该共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系，以确定自身是否为对应的组查询器（即该组播组加入报文对应的组播组的组查询器）。

其中，由于方式一中共享网段的查询器在向该共享网段的其他接入设备通报该共享网段中存在的组查询器时，并不需要确定具体的组播组与组查询器的对应关系，共享网段中的接入设备只需要在接收到组播组加入（或离开）报文时，通过预先约定的hash公式以及查询器通报的相关参数计算确定特定组播组对应的组查询器（即在有需求时才计算），而方式二中，需要共享网段的查询器在向共享网段内其他接入设备通报该共享网段中存在的组查询器之前，确定各组播组对应的组查询器（即不论是否有需求，均需要计算），并将该组播组与组查询器的对应关系通报给共享网段中的其他接入设备，因此，方式二与方式一相比，性能相对较低，也即，方式一为本发明实施例提供的技术方案中更优选的实施方式。

为了更好地理解本发明实施例提供的技术方案，下面结合具体的应用场景对本发明实施例提供的技术方案进行更加详细地描述。

以图4所示的场景为例，假设各接入设备（R1、R2、R3和R4）均属于同一共享网段（R1为该共享网段的查询器），且各接入设备在用户侧全部使能IGMP/MLD，并在上行接口中使能IGMP/MLD Proxy，组播源（source）共有4条组播数据流（G1、G2、G3和G4，分别对应不同的组播组，也以G1、G2、G3和G4表示）需要通过接入设备转发给下游主机。

为了实现各接入设备的负载分担，在该实施例中，需要分别确定各组播组对应的组查询器，具体实现如下：

1、IGMP/MLD协议增加一种协议报文（第一协议报文），用于通报本设备候选查询器资格。

第一协议报文的报文格式示意图可以如图5A所示。其中：

Type（类型）字段：值为0x23，以区别现有IGMP/MLD报文类型，表明该报文用于通报候选组查询器资格；

Checksum（校验和）字段：与现有IGMP报文校验和计算方式相同；

Source Address（源地址）字段：候选查询器的该共享网段接口IP地址；

Holdtime（维持时间）：单位秒，值为2.5*查询间隔（该报文的发送间隔），当其值为0xffffffff时，表示永不超时（即发送该协议报文的接入设备一直具有候选查询器资格），当其值为0时，表示立即超时（即发送该协议报文的接入设备不再具有候选查询器资格）。

在该实施例中，R1、R2、R3和R4均通过该共享网段（共享网段1）的接口向该共享网段的其他接入设备按预先设定的查询间隔发送该第一协议报文，通报本设备候选组查询器资格。其中，该第一协议报文的目的地址为224.0.0.1，源地址为发送该第一协议报文的接入设备的该共享网段的接口IP地址。

2、共享网段上所有接口维护候选组查询器列表。

共享网段1的所有接口都会收到第一协议报文。接入设备接收到该第一协议报文后，维护共享网段1的候选组查询器列表，并按报文中的Holdtime为对应的表项（每条表项分别对应一个候选组查询器）启动定时器。每次收到报文后更新对应的表项的定时器。定时器超时后，删除候选组查询器列表中的对应表项。其中，若接入设备接收到Holdtime为0的第一协议报文，立即删除候选组查询器列表中对应的表项。

在该实施例中，R1、R2、R3和R4都会维护共享网段1的候选组查询器，但只有R1（共享网段1的查询器）使用该候选组查询器列表，根据该候选组查询器列表确定共享网段1中存在的组查询器，并向共享网段1中的其他接入设备（R2、R3和R4）通报共享网段中存在的组查询器。

其中，虽然R2、R3和R4不使用自身维护的候选组查询器列表，但为了在R1故障，R2、R3或R4成为该共享网段的查询器后能够快速在共享网段1中通报该共享网段中存在的组查询器，在R2、R3和R4上也维护候选组查询器列表。

3、IGMP/MLD协议增加另一种协议报文（第二协议报文），用于通报共享网段中存在的组查询器。

第二协议报文的报文格式示意图可以如图5B所示。其中：

Type字段：值为0x24，以区别现有IGMP/MLD报文类型，表明该报文用于通报共享网段中存在的组查询器；

Checksum字段：与现有IGMP报文校验和计算方式相同；

Group Mask Len（组播组地址掩码长度）字段：计算确定组查询器时的组播组地址掩码长度；

Source Mask Len（组播源地址掩码长度）字段：计算确定组查询器时的组播源地址掩码长度；

Number of All Address（所有地址的数量）字段：共享网段中存在的所有组查询器的数量（包括R1，以及R1维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器）；

Fragment Tag（分片报文标签）字段：报文发送时生成的随机值，同一报文的不同分片报文中的该分片报文标签的值相同；其中，当报文未以分片报文的方式发送时，该分片报文标签的值可以为空；

Number of Frag Address：本报文中携带的组查询器的数量；

Candidate Querier Address：本报文中携带的组查询器的地址列表。

4、共享网段的查询器根据自身维护的候选组查询器列表和hash算法掩码，向该共享网段的其他接入设备通报组查询器信息。

在该实施例中，在该实施例中，R1可以根据自身维护的候选组查询器列表和hash算法掩码向R2、R3和R4发送第二协议报文，通报共享网段1中的组查询器信息，该组查询器信息包括该共享网段1中存在的组查询器列表（包括R1、R2、R3和R4），以及预先设定的hash算法掩码。该hash算法掩码包括组播组地址掩码和组播源地址掩码，在第二协议报文中以组播组地址掩码长度和组播源地址掩码长度的形式存在。

其中，R1可以周期性发送第二协议报文，也可以是在自身维护的候选组查询器列表发生变化时，立即根据最新的候选组查询器列表发送第二协议报文。

5、接入设备接收到第二协议报文后，记录组查询器信息，该组查询器信息包括组查询器列表和hash算法掩码。

在该实施例中，R2、R3和R4接收到第二协议报文后，记录组查询器信息。当R2、R3和R4多次接收到第二协议报文时，根据最近一次接收到的第二协议报文中的组查询器信息更新自身记录的组查询器信息。若接收到分片的第二协议报文，则在接收到分片报文标签的值相同的所有分片报文后，记录或更新组查询器信息。

其中，R1虽然不会接收第二协议报文，但由于R1是第二协议报文的发送设备，因此R1也可以记录与R2、R3、R4相同的组查询器信息，保证了共享网段中各接入设备的组查询器信息一致。

6、当接入设备接收到组播加入报文时，根据组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，通过预先约定的hash公式计算确定出该组播组加入报文对应的组播组的组查询器。如果组查询器是本设备，则维护该组播组的组播转发表项，并根据该组播转发表项对该组播组的组播流量进行转发。若组查询器不是本设备，不处理该组播组的组播流量转发，仅进行常规IGMP/MLD协议处理（即常规IGMP/MLD协议中，非查询器接收到组播加入报文时的处理）。

在该实施例中，计算组查询器的hash公式可以如下：

hashvalue_SG(Group,Group_mask,Source,Source_mask,GQ(i))

=(1103515245*((1103515245*(Group&Group_mask)+12345)XOR(Source&Source_mask)+12345)XOR GQ(i))+12345)mod2^31

其中，“&”为逻辑运算中的与运算，“XOR”为逻辑运算中的异或运算，“mod”为取模运算；

Group：组播加入报文中的组播组地址；

Group_mask：组播组地址掩码，可以根据第二协议报文中的组播组地址掩码长度确定；

Source：组播组加入报文的组播源地址，如果是IGMPv1/v2或MLDv1，该值为0；

Source_mask：组播源地址掩码，可以根据第二协议报文中的组播源地址掩码长度确定；

GQ(i)：组查询器列表中组查询器地址。

接入设备可以根据该hash公式分别计算组查询器列表中各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定相应组播组的组查询器。

其中，对于任一组播组，可以预先约定根据上述hash公式计算得到的hash值最大（或最小）的组查询器为该组播组的查询器。当存在多个hash值最大（或最小）的组查询器时，将IP地址最小（或最大）的作为该组播组的查询器。

例如，对于组播组G1，R1对应的hash值最大；对于组播组G2，R2对应的hash值最大；对于组播组G3，R3对应的hash值最大；对于组播组G4，R4对应的hash值最大，则在该实施例中，可以将R1、R2、R3和R4分别确定为组播组G1、G2、G3和G4的组查询器，各组播组的组播流量转发由对应的组查询器负责处理，实现了R1、R2、R3和R4的负载分担，提高了设备资源和带宽利用率。

需要注意的是，在本发明实施例中，第一协议报文和第二协议报文均可以周期性发送，也可以是在本地维护的状态发生变化时发送，例如，当某接入设备发现自己不再具有候选组查询器资格时，该接入设备可以向同一共享网段的其他接入设备发送一个Holdtime为0的第一协议报文，其他接入设备接收到该第一协议报文后，从自身维护的候选组查询器列表中删除该接入设备；同时，作为共享网段的查询器的接入设备，可以在发现自身维护的候选组查询器列表发生变化（新增了候选组查询器或者删除了候选组查询器）时，向同一共享网段的其他接入设备发送第二协议报文。

通过以上描述可知，在本发明实施例中，接入设备可以向同一共享网段中的其他接入设备发送第一协议报文，并根据接收到的其他接入设备发送的第一协议报文维护候选组查询器列表，该第一协议报文用于通报发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格；若接入设备为该共享网段的查询器时，该接入设备向该候选组查询器列表向该共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文，该第二协议报文用于通报该共享网段中存在的组查询器，该共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中各候选组查询器；当接入设备接收到组播组报文，且确定自身为对应的组查询器时，该接入设备根据该组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发，实现了同一共享网段中各接入设备的负载分担，提高了设备资源和带宽利用率。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种接入设备，可以应用于上述方法实施例。

如图6所示，为本发明实施例提供的一种接入设备的结构示意图，该接入设备可以应用于包括多个接入设备的数据中心网络，同一共享网段的多个接入中的一个接入设备被选举为该共享网段的查询器，该接入设备可以包括：

第一接口模块61，用于向同一共享网段中其他接入设备发送第一协议报文，并接收同一共享网段中其他接入设备发送的第一协议报文；其中，所述第一协议报文用于通报所述接入设备的候选组查询器资格；

维护模块62，用于根据所述第一接口模块61接收到的第一协议报文维护候选组查询器列表；

第二接口模块63，用于当所述接入设备为所述共享网段的查询器时，根据所述候选组查询器列表向所述共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文；当所述接入设备为所述共享网段的非查询器时，接收所述共享网段的查询器发送的第二协议报文；其中，所述第二协议报文用于通报所述共享网段中存在的组查询器，所述共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器；

确定模块64，用于当所述接入设备接收到组播组加入报文，且确定所述接入设备是否为对应的组查询器；

处理模块65，用于当所述确定模块64确定所述接入设备为对应的查询器时，根据所述组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发。

其中，所述第一协议报文中携带有发送该第一协议报文的接入设备的标识信息，以及指示发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格的持续时间的字段；

所述维护模块62可具体用于，当所述第一协议报文中的所述字段的值不为0时，判断所述候选组查询器列表中是否包含该第一协议报文对应的其他接入设备；若未包含，则将该第一协议报文对应的其他接入设备添加到所述候选组查询器表项，并设置对应该其他接入设备的定时器；若包含，则重置对应该其他接入设备的定时器；其中，所述定时器的定时时长等于所述字段的值。

其中，所述维护模块62还可用于，

若所述定时器超时之前，所述接入设备未接收到对应该其他接入设备的第一协议报文，则从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备；

或，若所述定时器超时之前，所述接入设备接收到对应该其他接入设备，且所述字段的值为0的第一协议报文，则从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备。

其中，所述第二协议报文中携带有组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度，以及组查询器的地址列表；

所述确定模块64可具体用于，当所述接入设备接收到组播加入报文时，通过以下方式确定所述接入设备是否为对应的组查询器：

根据所述组播加入报文对应的组播组的组播组地址和组播源地址，所述第二协议报文中携带的组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度和组查询器的地址列表，以及预先约定的hash公式分别确定所述共享网段中存在的各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定所述接入设备是否为对应的组查询器。

其中，所述第二协议报文中还携带有所述共享网段中存在的组查询器的数量、该第二协议报文中携带的组查询器的数量、以及分片报文标签；

所述第二接口模块63还可用于，当接收到第二协议报文，且确定该第二协议报文中携带的组查询器的数量小于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，接收分片报文标签的值与该第二协议报文的分片报文相同的其他分片报文；

所述确定模块64还可用于，当所述第二接口模块接收到的所述分片报文以及其他分片报文中携带的组查询器的数量之和等于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，根据分片报文标签的值相同的各分片报文中携带的组查询器的地址列表确定所述共享网段中存在的组查询器地址列表。

其中，所述第二协议报文中携带有所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系；

所述确定模块64可具体用于，当所述接入设备接收到组播加入报文时，通过以下方式确定所述接入设备是否为对应的组查询器：

根据所述组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，查询所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系，以确定所述接入设备是否为对应的组查询器。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种组播流量转发方法，应用于包括多个接入设备的数据中心网络，同一共享网段的多个接入设备中的一个接入设备被选举为该共享网段的查询器，其特征在于，该方法包括：

任一接入设备接收同一共享网段中的其他接入设备发送的第一协议报文，并根据该第一协议报文维护候选组查询器列表；其中，所述第一协议报文是由IGMP/MLD协议扩展生成的，用于通报所述接入设备的候选组查询器资格；

若所述接入设备为所述共享网段的查询器，该接入设备根据所述候选组查询器列表向所述共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文；其中，所述第二协议报文是由IGMP/MLD协议扩展生成的，用于通报所述共享网段中存在的组查询器，所述共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器；

当所述接入设备接收到组播组加入报文，且确定自身为对应的组查询器时，所述接入设备根据所述组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发；

其中，所述第一协议报文中携带有发送该第一协议报文的接入设备的标识信息，以及指示发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格的持续时间的字段。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入设备根据所述第一协议报文维护候选组查询器列表，具体为：

当所述第一协议报文中的所述字段的值不为0时，所述接入设备判断所述候选组查询器列表中是否包含该第一协议报文对应的其他接入设备；

若未包含，则所述接入设备将该第一协议报文对应的其他接入设备添加到所述候选组查询器表项，并设置对应该其他接入设备的定时器；

若包含，则所述接入设备重置对应该其他接入设备的定时器；

其中，所述定时器的定时时长等于所述字段的值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若所述定时器超时之前，所述接入设备未接收到对应该其他接入设备的第一协议报文，则所述接入设备从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备；

或，若所述定时器超时之前，所述接入设备接收到对应该其他接入设备，且所述字段的值为0的第一协议报文，则所述接入设备从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二协议报文中携带有组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度，以及组查询器的地址列表；

当所述接入设备接收到组播加入报文时，所述接入设备通过以下方式确定自身是否为对应的组查询器：

所述接入设备根据所述组播加入报文对应的组播组的组播组地址和组播源地址，所述第二协议报文中携带的组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度和组查询器的地址列表，以及预先约定的hash公式分别确定所述共享网段中存在的各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定自身是否为对应的组查询器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二协议报文中还携带有所述共享网段中存在的组查询器的数量、该第二协议报文中携带的组查询器的数量、以及分片报文标签；

该方法还包括：

当接入设备接收到所述第二协议报文，且确定该第二协议报文中携带的组查询器的数量小于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，所述接入设备接收分片报文标签的值与该第二协议报文的分片报文相同的其他分片报文，并当该分片报文以及该其他分片报文中携带的组查询器的数量之和等于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，根据分片报文标签的值相同的各分片报文中携带的组查询器的地址列表确定所述共享网段中存在的组查询器地址列表。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二协议报文中携带有所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系；

当所述接入设备接收到组播加入报文时，所述接入设备通过以下方式确定自身是否为对应的组查询器：

所述接入设备根据所述组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，查询所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系，以确定自身是否为对应的组查询器。

7.一种接入设备，应用于包括多个所述接入设备的数据中心网络，同一共享网段的多个接入设备中的一个接入设备被选举为该共享网段的查询器，其特征在于，该接入设备包括：

第一接口模块，用于向同一共享网段中其他接入设备发送第一协议报文，并接收同一共享网段中其他接入设备发送的第一协议报文；其中，所述第一协议报文是由IGMP/MLD协议扩展生成的，用于通报所述接入设备的候选组查询器资格；

维护模块，用于根据所述第一接口模块接收到的第一协议报文维护候选组查询器列表；

第二接口模块，用于当所述接入设备为所述共享网段的查询器时，根据所述候选组查询器列表向所述共享网段中的其他接入设备发送第二协议报文；当所述接入设备为所述共享网段的非查询器时，接收所述共享网段的查询器发送的第二协议报文；其中，所述第二协议报文是由IGMP/MLD协议扩展生成的，用于通报所述共享网段中存在的组查询器，所述共享网段中存在的组查询器包括该接入设备，以及该接入设备维护的候选组查询器列表中的各候选组查询器；

确定模块，用于当所述接入设备接收到组播组加入报文，且确定所述接入设备是否为对应的组查询器；

处理模块，用于当所述确定模块确定所述接入设备为对应的查询器时，根据所述组播组加入报文维护该组播组的组播转发表项，并对该组播组的组播流量进行转发；

其中，所述第一协议报文中携带有发送该第一协议报文的接入设备的标识信息，以及指示发送该第一协议报文的接入设备的候选组查询器资格的持续时间的字段。

8.如权利要求7所述的接入设备，其特征在于，所述维护模块具体用于，当所述第一协议报文中的所述字段的值不为0时，判断所述候选组查询器列表中是否包含该第一协议报文对应的其他接入设备；若未包含，则将该第一协议报文对应的其他接入设备添加到所述候选组查询器表项，并设置对应该其他接入设备的定时器；若包含，则重置对应该其他接入设备的定时器；其中，所述定时器的定时时长等于所述字段的值。

9.如权利要求8所述的接入设备，其特征在于，所述维护模块还用于，若所述定时器超时之前，所述接入设备未接收到对应该其他接入设备的第一协议报文，则从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备；

或，若所述定时器超时之前，所述接入设备接收到对应该其他接入设备，且所述字段的值为0的第一协议报文，则从所述候选组查询器列表中删除该其他接入设备。

10.如权利要求7所述的接入设备，其特征在于，所述第二协议报文中携带有组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度，以及组查询器的地址列表；

所述确定模块具体用于，当所述接入设备接收到组播加入报文时，通过以下方式确定所述接入设备是否为对应的组查询器：

根据所述组播加入报文对应的组播组的组播组地址和组播源地址，所述第二协议报文中携带的组播组地址掩码长度、组播源地址掩码长度和组查询器的地址列表，以及预先约定的hash公式分别确定所述共享网段中存在的各组查询器对应的hash值，并根据该hash值确定所述接入设备是否为对应的组查询器。

11.如权利要求10所述的接入设备，其特征在于，所述第二协议报文中还携带有所述共享网段中存在的组查询器的数量、该第二协议报文中携带的组查询器的数量、以及分片报文标签；

所述第二接口模块还用于，当接收到第二协议报文，且确定该第二协议报文中携带的组查询器的数量小于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，接收分片报文标签的值与该第二协议报文的分片报文相同的其他分片报文；

所述确定模块还用于，当所述第二接口模块接收到的所述分片报文以及其他分片报文中携带的组查询器的数量之和等于所述共享网段中存在的组查询器的数量时，根据分片报文标签的值相同的各分片报文中携带的组查询器的地址't]表确定所述共享网段中存在的组查询器地址列表。

12.如权利要求7所述的接入设备，其特征在于，所述第二协议报文中携带有所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系；

所述确定模块具体用于，当所述接入设备接收到组播加入报文时，通过以下方式确定所述接入设备是否为对应的组查询器：

根据所述组播加入报文对应的组播组地址和组播源地址，查询所述共享网段内的组播组地址、组播源地址，以及组查询器地址的对应关系，以确定所述接入设备是否为对应的组查询器。