CN105099959A - 一种多播包的转发方法、设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多播包的转发方法、设备和系统，涉及交换网技术领域，显著地降低了对交换网存储容量的要求，能够实现对大量多播包的转发。本发明实施例提供的方法包括：接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡；将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡。本发明适用于单级交换网中或多级交换网中需要转发多播包的场合。

Description

一种多播包的转发方法、设备和系统
技术领域
本发明涉及交换网技术领域，尤其涉及一种多播包的转发方法、设备和系统。
背景技术
目前的交换网，可以提供单播(unicast)业务和多播(multicast)业务。单播业务指点对点的业务，如Internet上网业务就是一种常见的单播业务；多播业务指点对多点的业务，常见的多播业务包含网络电视(InternetProtocolTelevision，IPTV)业务、二层多点虚拟专用网络(VirtualPrivateNetwork，VPN)业务，如虚拟专用局域网(VirtualPrivateLanService，VPLS)业务等。随着多播业务的逐渐兴起，已成为研究的热点。
在进行多播包的转发时，以IPTV的多播业务为例，一个频道代表一个多播数据流，一个多播数据流用一个多播组标识(MulticastGroupIdentifier，MID)来表示。每个频道观看的观众(可称之为多播组成员)可能各不相同，这些观众连接在网络设备的不同物理端口上，网络设备对每个多播数据流要做区分转发以避免浪费带宽，例如，当该物理端口为MID所指示的物理端口时，向该物理端口发送多播包；否则，不向该物理端口发送多播包。
现有技术提供了一种利用同一个MID的两级复制技术实现多播包转发的方法。线卡(LineCard)接收到多播包后，查表得到该多播包的MID，线卡将多播包和MID一起发给交换网板(switchfabriccard)；由交换网板执行第一级复制，交换网板将MID作为索引查找其所保存的多播复制表，得到该多播包对应的各个线卡，交换网板将多播包和MID发送给这些线卡；由线卡执行第二级复制，线卡将MID作为索引查找其所保存的多播复制表，得到该多播包对应的各个物理端口，线卡将多播报发送给MID所指示的每一个物理端口。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：当前的多播业务中，所要求的多播组的数量越来越多，例如，高达1M(百万)个的多播组。这时，交换网板所保存的多播复制表的容量也越来越大，例如，在存在1M个多播组和64个线卡的系统中，所需的多播复制表的大小为1M*64bit＝64Mbit，然而交换网板的存储容量通常只有几十K，远远无法满足需要，从而无法实现多播包的转发。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的实施例提供了一种多播包的转发方法、设备和系统。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种多播包的转发方法，所述方法包括：
接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；
根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡；
将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
一种网络设备，所述设备包括：
接收单元，用于接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；
线卡获取单元，用于根据所述接收单元接收到的第一转发标识，获取所述多播包所对应的目的线卡；
转发单元，用于将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
一种交换系统，所述系统包括至少一个线卡，所述至少一个线卡包括目的线卡，其中，所述系统还包括至少一个网络设备，
所述网络设备，用于接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡；将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口；所述目的线卡，用于根据所述第二转发标识获取所述多播包所对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口。
本发明实施例提供的技术方案，采用两种标识实现多播包的转发，将第一转发标识用于获取多播包所对应的目的线卡，将第二转发标识用于获取多播包所对应的端口，通过控制第一转发标识的数量，能够减少交换网所保存的多播复制表的容量。本发明实施例提供的技术方案，去除了交换网中重复存储的冗余数据，降低了对交换网存储容量的要求，能够实现对大量多播包的转发。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种多播包的转发方法流程示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的实现多播包转发的路由器的结构示意图；
图3为本发明另一个实施例提供的一种线卡实现方式示意图；
图4为本发明另一个实施例提供的具有子线卡的线卡结构示意图；
图5为本发明又一个实施例提供的网络设备的结构示意图；
图6为本发明又一个实施例提供的又一种网络设备的结构示意图；
图7为本发明又一个实施例提供的又一种网络设备的结构示意图；
图8为本发明又一个实施例提供的交换系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一个实施例提供的一种多播包的转发方法，参见图1，所述方法包括：
步骤11：接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；
步骤12：根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡；
步骤13：将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
上述步骤11至步骤13可以由交换网实现，在步骤13之后，本发明实施例还包括目的线卡利用接收到的第二转发标识将多播包转发至相应的端口，该端口可以为物理端口，也可以为逻辑端口。上述的第一转发标识为新增的一个标识，上述的第二转发标识可以采用已有的MID。
根据交换网的容量控制第一转发标识的数量，可采用多种方式设置第一转发标识，在一个实施例中，当交换网的存储容量非常有限时，所有具有相同目的线卡的多播包具有相同的第一转发标识，或者，当交换网中的存储容量较充足时，将所有具有相同目的线卡的多播包划分为若干组，为每一组中的多播包设置相同的第一转发标识。
本发明实施例提供的技术方案，采用两种标识实现多播包的转发，将第一转发标识用于获取多播包所对应的目的线卡，将第二转发标识用于获取多播包所对应的端口，通过控制第一转发标识的数量，能够显著减少交换网所保存的多播复制表的容量。本发明实施例提供的技术方案，显著地降低了对交换网存储容量的要求，能够实现对大量多播包的转发。
下面对本发明另一个实施例提供的多播包的转发方法进行详细说明。
本发明实施例以交换网通过交换网板实现多播包转发的场景为例进行说明，但并不局限于此，也可利用其他功能模块或其它集成了交换网板的芯片实现。本发明实施例将交换网板的复制功能与线卡的复制功能解耦，与现有技术中使用同一标识控制两级复制的处理相比，交换网板与线卡分别使用不同的标识来控制，前者标识的数量小(例如，只有几十K个)，后者的标识数目大(例如有1M个)，从而降低了对交换网板容量的要求。
由于线卡上的数据是存储在片外RAM(如DRAM或SRAM)上的，容纳1M个多播包所需的标识信息是没有问题的。本发明没有采用为交换网板设置片外RAM的处理方法，因为这样处理带来的后果是成本过高，增加单板所占用的体积，降低了设备的集成度。
在本发明实施例中，可以由内置交换网板的网络设备，如路由器和以太网交换机实现多播包的转发，参见图2，显示了本发明实施例提供的一种路由器的结构示意图。该路由器由若干线卡和交换网板组成，交换网板将线卡互连在一起，交换网板可以由专有的单板实现，也可集成在路由器的主控芯片上实现。
可以在一个单板上设置一个线卡，也可以在一个单板上设置多个线卡，参见图3，在一个单板上设置有线卡A和线卡B。一个线卡对外提供一个或多个物理端口，一个线卡也可以对外提供一个或多个逻辑端口，一个物理端口中可以包含多个逻辑端口。线卡通过物理端口和/或逻辑端口接收或发送数据包。线卡的处理能力通常为10Gbps或40Gbps，线卡提供的物理端口常见的包括千兆以太网(GigabitEthernet，GE)接口、10GE、OC48POS、OC192POS等。
执行多播包的转发时，具体包括如下处理：
步骤S1：位于输入端的线卡将多播包和两个转发标识发送给交换网板。
通过深入分析可知，在转发多播包的两级复制中，交换网需要知道1个多播组的所有多播包成员所对应的目的线卡，而目的线卡需要知道1个多播组的所有多播包成员所对应的物理端口和/或逻辑端口的集合。由于线卡的数目比端口数目少1至2个数量级，故目的线卡的集合总数要比端口的集合总数要少很多。
所以，对应每个多播包，设置两个不同的标识来进行转发，例如，第一转发标识，表示为MID_F，和第二转发标识，表示为MID_S。MID_F指示目的线卡的集合，MID_S表示物理端口或逻辑端口的集合，MID_F的数量要远小于MID_S的数量。例如，对1M种多播包，64个线卡的系统，若每种多播包在64个线卡上都有1个或多个用户(也就是说，每种多播包在64个线卡上都有1个或多个端口)，即各多播包的目的线卡相同，而线卡上的1个或多个用户随机分布在48个GE接口中。此时，MID_F的数量是1个(表示广播到64个线卡)，MID_S的数量最多是1M(如果每个端口都不同，则MID_S的数量最多，为1M，如果并不是每个端口都不同，则MID_S的数量要小于1M)。
位于输入端的线卡接收到多播包后，查询相关数据，得到上述第二转发标识和第二转发标识，上述相关数据中包含多播包与第一转发标识和第二转发标识的对应关系。
本发明实施例中，为多播包设置两个标识，第一转发标识和第二转发标识。其中，根据交换网的容量控制第一转发标识的数量，可采用多种方式设置第一转发标识，在一个实施例中，当交换网的存储容量非常有限时，所有具有相同目的线卡的多播包具有相同的第一转发标识，或者，当交换网中的存储容量较充足时，将所有具有相同目的线卡的多播包划分为若干组，为每一组中的多播包设置相同的第一转发标识。
可以直接采用现有的MID作为上述的第二转发标识。
步骤S2：交换网板接收线卡发送来的多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识。交换网板将该多播报存储在一个或多个存储器(Memory)中。
步骤S3：交换网板根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡，至少包括如下两种方式：
第一种方式
交换网板根据所述第一转发标识查找所保存的多播复制表，获取所述多播包所对应的目的线卡，其中，所述多播复制表指示第一转发标识与目的线卡的对应关系。
这种方式下，由于大量的数据包会对应相同的目的线卡，多播复制表对一个MID_F对应的目的线卡只需保存一次，从而显著降低了多播复制表所占用的存储空间。
第二种方式
在设置第一转发标识时，在该第一转发标识中直接指示多播包所对应的目的线卡，交换网板根据所述第一转发标识直接得到所述多播包所对应的目的线卡。
可以采用位图(Bitma)或者链表(link-list)实现上述第一转发标识，例如，当路由器中的线卡为64个时，可以用1个64bit的bitmap来取代第一转发标识(MID_F)。该Bitmap的第n个bit为1时，表示第n个线卡是该多播组的成员。这样，通过以bitmap实现的第一转发标识就可以知道了哪些线卡是当前多播包的目的线卡。
这种方式下，无需为交换网板设置多播复制表，最大限度地降低了对交换网的存储容量要求。
交换网板从Memory中提取多播包，对该多播包进行复制后，发送到各个目的线卡。
步骤S4：目的线卡根据所述第二转发标识(MID_S)获取所述多播包所对应的端口，所述目的线卡将所述多播包转发至所述端口。
各个目的线卡接收交换网板发送来的多播包并存储，当获取到多播包所对应的端口后，复制该多播包后，将该多播包发送至各个端口。
上述端口可以为物理端口，或者是逻辑端口，如标签交换隧道(LabelSwitchTunnel，LSP)、QinQ端口、VLAN端口等，一个物理端口中可以包含多个逻辑端口。当MID_S通过现有的MID实现时，步骤S4的处理方法于现有技术中线卡接收到多播包和MID的处理方法相同。
进一步的，有一些线卡具有子线卡结构，参见图4，该线卡上包括两套接口芯片(Framer)、转发芯片(PP)和流量管理(TM)芯片，它们共用一个交换接口，即该线卡具有两个子线卡。
这时，目的线卡需要先查找到多播包所对应的目的子线卡。这种情况下，为保证目的线卡查找到对应的目的子线卡，交换网板获取到多播包所对应的目的线卡，将所述多播包和MID_S转发至所述目的线卡的同时或之后，所述方法还包括：交换网板将所述第一转发标识(MID_F)转发至所述目的线卡。
目的线卡首先根据MID_F获取目的子线卡，目的子线卡再根据MID_S获取所述多播包对应的物理端口或逻辑端口，然后目的子线卡将所述多播包转发至所述物理端口或逻辑端口。
本发明实施例提供的技术方案，深入分析了多播包转发过程中的特点，利用第一级复制处理中大量多播包具有相同目的线卡的特性，为具有相同目的线卡的多播包设置相同的第一转发标识，利用两级转发标识实现多播包的转发。本发明实施例提供的技术方案，去除了交换网中重复存储的冗余数据，显著地降低了对交换网板存储容量的要求，能够实现对大量多播包的转发。
本发明又一个实施例还提供了一种网络设备，参见图5，所述设备包括：
接收单元51，用于接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；
线卡获取单元52，用于根据所述接收单元51接收到的第一转发标识，获取所述多播包所对应的目的线卡；
转发单元53，用于将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
由于在转发多播包的两级复制中，交换网需要知道1个多播组的所有多播包成员所对应的目的线卡，而目的线卡需要知道1个多播组的所有多播包成员所对应的物理端口或逻辑端口的集合。由于线卡的数目比端口数目少1至2个数量级，故目的线卡的集合总数要比端口的集合总数要少很多。
所以，本发明实施例中，对应每个多播包，设置两个不同的标识来进行转发，例如，第一转发标识，表示为MID_F，和第二转发标识，表示为MID_S。MID_F指示目的线卡的集合，MID_S表示物理端口或逻辑端口的集合，MID_F的数量要远小于MID_S的数量。
进一步的，参见图6，根据获取目的线卡的不同方式，所述网络设备还包括：
保存单元54，用于保存多播复制表，所述多播复制表指示第一转发标识与目的线卡的对应关系，具有相同目的线卡的多播包具有相同的第一转发标识；
这时，所述线卡获取单元52，具体用于根据所述第一转发标识查找所述保存单元保存的多播复制表，获取所述多播包所对应的目的线卡。
或者，在设置第一转发标识时，在该第一转发标识中直接指示多播包所对应的目的线卡，所述线卡获取单元52根据所述第一转发标识直接得到所述多播包所对应的目的线卡。例如，可以采用位图(Bitmap)或者链表(link-list)实现上述第一转发标识。这时，所述线卡获取单元52，具体用于根据第一转发标识直接得到所述多播包所对应的目的线卡，所述第一转发标识由位图Bitmap或者链表link-list实现。
进一步的，通过深入分析多播包转发过程中的特点，利用大量多播包具有相同目的线卡的特性，可以为具有相同目的线卡的多播包设置相同的第一转发标识，大大减小了多播复制表所占用的存储空间，从而显著降低了对交换网存储容量的要求。
上述线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包所对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口；进一步的，当线卡具有子线卡结构时，目的线卡需要先查找到多播包所对应的目的子线卡，为保证目的线卡查找到对应的目的子线卡，参见图7，所述交换网板还包括：标识发送单元55，用于将所述第一转发标识转发至所述目的线卡，这时，目的线卡首先根据第一转发标识获取目的子线卡，目的子线卡再根据第二转发标识获取所述多播包对应的物理端口或逻辑端口，然后目的子线卡将所述多播包转发至所述物理端口或逻辑端口。这时，所述目的线卡用于根据所述第一转发标识获取目的子线卡；所述目的子线卡，用于根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口。
本发明装置实施例中各功能模块和单元的具体工作方式参见本发明方法实施例。本发明装置实施例中各功能模块和单元可以单独实现，也可以集成在一个或多个单元中实现。例如，上述网络设备可以由交换网板实现。
本发明实施例提供的技术方案，采用两种标识实现多播包的转发，将第一转发标识用于获取多播包所对应的目的线卡，将第二转发标识用于获取多播包所对应的端口，通过控制第一转发标识的数量，能够显著减少交换网所保存的多播复制表的容量。本发明实施例提供的技术方案，去除了交换网中重复存储的冗余数据，显著地降低了对交换网板存储容量的要求，能够实现对大量多播包的转发。
如图8所示，本发明又一个实施例提供了一种交换系统，所述系统包括至少一个线卡82，所述至少一个线卡中包括目的线卡，即所述至少一个线卡中存在多播包所对应的目的线卡，所述系统还包括至少一个网络设备81，
所述网络设备81，用于接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡82；将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡82，以使所述目的线卡82根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
其中，所述目的线卡82，还用于根据所述第二转发标识获取所述多播包所对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口；
进一步的，上述网络设备81，还用于将所述第一转发标识转发至所述目的线卡
所述目的线卡82包括目的子线卡，所述目的线卡82用于根据所述第一转发标识获取目的子线卡；所述目的子线卡，用于根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口。
本发明实施例提供的技术方案，采用两种标识实现多播包的转发，将第一转发标识用于获取多播包所对应的目的线卡，将第二转发标识用于获取多播包所对应的端口，通过控制第一转发标识的数量，能够显著减少交换网所保存的多播复制表的容量。
本发明实施例提供的技术方案，去除了交换网中重复存储的冗余数据，显著地降低了对交换网板存储容量的要求，能够实现对大量多播包的转发。
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。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软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种多播包的转发方法，其特征在于，所述方法包括：
接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；
根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡；
将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡包括：
根据所述第一转发标识查找所保存的多播复制表，获取所述多播包所对应的目的线卡，其中，所述多播复制表指示第一转发标识与目的线卡的对应关系；或者，
根据所述第一转发标识直接得到所述多播包所对应的目的线卡，所述第一转发标识由位图Bitmap或者链表link-list实现。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡的同时或之后，所述方法还包括：
将所述第一转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第一转发标识获取目的子线卡，使所述目的子线卡将所述多播包转发至所述多播包对应的端口，所述多播包对应的端口为所述目的子线卡根据所述第二转发标识获取的，所述目的线卡包括至少两个目的子线卡。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡之后，所述方法还包括：
所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包所对应的端口，所述目的线卡将所述多播包转发至所述端口。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有相同目的线卡的多播包具有相同的第一转发标识。
6.一种网络设备，其特征在于，所述网络设备包括：
接收单元，用于接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；
线卡获取单元，用于根据所述接收单元接收到的第一转发标识，获取所述多播包所对应的目的线卡；
转发单元，用于将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口。
7.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，所述网络设备还包括：
保存单元，用于保存多播复制表，所述多播复制表指示第一转发标识与目的线卡的对应关系，具有相同目的线卡的多播包具有相同的第一转发标识；
所述线卡获取单元，具体用于根据所述第一转发标识查找所述保存单元保存的多播复制表，获取所述多播包所对应的目的线卡。
8.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，
所述线卡获取单元，具体用于根据第一转发标识直接得到所述多播包所对应的目的线卡，所述第一转发标识由位图Bitmap或者链表link-list实现。
9.根据权利要求6至8任一项所述的网络设备，其特征在于，所述网络设备还包括：
标识发送单元，用于将所述第一转发标识转发至所述目的线卡，以当目的线卡包括目的子线卡时，根据所述第一转发标识获取目的子线卡，使所述目的子线卡将所述多播包转发至所述多播包对应的端口；所述多播包对应的端口为所述目的子线卡根据所述第二转发标识获取的，所述目的线卡包括至少两个目的子线卡。
10.一种交换系统，所述系统包括至少一个线卡，所述至少一个线卡包括目的线卡，其特征在于，所述系统还包括至少一个网络设备，
所述网络设备，用于接收多播包以及所述多播包的第一转发标识和第二转发标识；根据所述第一转发标识获取所述多播包所对应的目的线卡；将所述多播包和第二转发标识转发至所述目的线卡，以使所述目的线卡根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口；
所述目的线卡，用于根据所述第二转发标识获取所述多播包所对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
所述网络设备，还用于将所述第一转发标识转发至所述目的线卡；
所述目的线卡包括目的子线卡，所述目的线卡还用于根据所述第一转发标识获取目的子线卡；所述目的子线卡，用于根据所述第二转发标识获取所述多播包对应的端口，并将所述多播包转发至所述端口。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，具有相同目的线卡的多播包具有相同的第一转发标识。
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