CN105530188B - 一种组播转发方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组播流量转发方法和装置，所述方法应用于位于组播源端的二层交换设备，所述方法包括：接收转发芯片上送的未知组播流量；获取所述未知组播流量的组播组介质访问控制层MAC地址对应的出端口；根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述未知组播流量进行二层转发。因此，本发明可以使源端的二层交换设备获取组播流量对应的组播组MAC地址和出端口，以组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项并下发到转发芯片，从而可以准确转发组播流量，避免组播流量在VLAN内发生洪泛。

Description

一种组播转发方法和装置

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和装置。

背景技术

随着互联网的发展，组播技术在生活中的应用也越来越广泛。在现有组网中，位于组播接收端的二层交换设备一般可通过IGMP-SNOOPING(Internet Group ManagementProtocol Snooping，互联网组管理窥探)技术，学习该二层交换设备的路由器端口和成员端口，并根据组播流量MAC(Media Access Control，介质访问控制层)地址与成员端口的映射关系创建二层组播转发表项，然后将该二层组播转发表项下发到交换芯片，使交换芯片根据该二层组播转发表项转发组播流量。

但在实际应用中，有很多应用场景将支持IGMP-SNOOPING技术的二层交换设备置于组播源端。然而，由于源端的二层交换设备并不能直接连接请求组播流量的成员主机，因此无法通过IGMP-SNOOPING技术学习到成员端口，也无法根据组播流量MAC地址与成员端口的映射关系创建二层组播转发表项下发给转发芯片，导致组播流量在VLAN(Virtual LocalArea Network，虚拟局域网)内发生洪泛。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种组播流量转发方法和装置来解决组播流量在VLAN内发生洪泛的问题。

一种组播流量转发方法，所述方法应用于位于组播源端的二层交换设备，所述方法包括步骤：

接收转发芯片上送的未知组播流量；

获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；

将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述未知组播流量进行二层转发。

进一步的，所述获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口，包括：

通过与请求所述未知组播流量的组播组交互，获取请求所述未知组播流量的组播组IP地址及出端口的对应关系；

根据所述未知组播流量中的组播组IP地址及组播组MAC地址的映射关系，获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口。

进一步的，在接收所述转发芯片上送的未知组播流量前，所述方法还包括：

当二层交换设备位于组播接收端时，去使能所述二层交换设备的CPU接收所述转发芯片上送的未知组播流量。

进一步的，在接收所述转发芯片上送的未知组播流量后，所述方法还包括：判断所述组播流量是否符合预设的过滤策略，若不符合则将所述组播流量丢弃。

进一步的，将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片后，所述方法还包括：

按照预设时间间隔查询所述转发芯片上是否存在所述二层组播转发表项对应的组播流量，若不存在则控制所述转发芯片删除所述组播转发表项。

基于相同的构思，本发明还提供一种组播流量转发装置，所述装置应用于位于组播源端的二层交换设备，所述装置包括：

接收单元，用于接收转发芯片上送的未知组播流量；

获取单元，用于获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

创建单元，用于根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；

下发单元，用于将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述未知组播流量进行二层转发。

进一步的，所述获取单元具体用于：

通过与请求所述未知组播流量的组播组交互，获取请求所述未知组播流量的组播组IP地址及出端口的对应关系；

根据所述未知组播流量中的组播组IP地址及组播组MAC地址的映射关系，获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口。

进一步的，所述装置还包括：

使能单元，用于当二层交换设备位于组播接收端时，去使能所述接收单元接收所述转发芯片上送的未知组播流量。

进一步的，所述装置还包括：

过滤单元，用于在接收所述转发芯片上送的未知组播流量后，判断所述组播流量是否符合预设的过滤策略，若不符合则将所述组播流量丢弃。

进一步的，所述装置还包括：

查询单元，用于在所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片后，按照预设时间间隔查询所述转发芯片上是否存在所述二层组播转发表项对应的组播流量，若不存在则控制所述转发芯片删除所述组播转发表项。

由此可见，本发明可以使源端的二层交换设备获取组播流量对应的组播组MAC地址和出端口，以组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项并下发到转发芯片，从而可以准确转发组播流量，避免组播流量在VLAN内发生洪泛。

附图说明

图1是现有技术中接收端交换机转发组播流量的示意图；

图2是现有技术中源端交换机转发组播流量的示意图；

图3是本发明实施例中一种组播流量转发方法的处理流程图；

图4是本发明实施例中源端交换机转发组播流量的示意图；

图5是本发明实施例中一种组播流量转发装置的结构示意图；

图6是本发明实施例中另一种组播流量转发装置的结构示意图。

具体实施方式

请参见图1，现有技术中接收端交换机转发组播流量的示意图。其中包括位于组播接收端的交换机A和交换机B。交换机A可以通过IGMP-SNOOPING技术与请求组播流量的主机交互，学习路由器端口和成员端口。所谓的路由器端口即交换机A朝向上有组播设备一侧的端口(如图1中○所示)；所谓的成员端口即交换机A朝向下游主机一侧的端口(如图1中△所示)；然后建立组播MAC地址与成员端口的对应关系。当主机B和主机C请求组播流量时，交换机A可以利用MAC地址与成员端口的对应关系转发组播流量(图1中虚线箭头所示)。

然而，实际应用中，很多源端的交换机也需要处理二层组播流量。如图2所示，其中交换机A位于组播源端，交换机B位于组播接收端，路由器A、路由器B和交换机A位于同一VLAN。当主机C和主机B请求组播流量时，会向交换机B发送IGMP加组报文，但由于路由器A和路由器B不会向上游的交换机A发送IGMP加组报文，因此交换机A无法通过IGMP-SNOOPING技术获取请求组播流量的成员端口，即交换机A面向路由器的出端口，也就不能根据组播MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项。

若组播源发送组播流量时，位于源端的交换机A若根据二层组播转发表项查找不到该组播流量的出端口，则将该组播流量称为未知组播流量。由于交换机A不能判断该未知组播流量应该转发到路由器A还是路由器B，因此会将该未知组播流量向该流量所在的VLAN中的每个设备都发送一份(如图2中虚线箭头所示)，导致原本没有请求组播流量的路由器B也收到该组播流量，造成组播流量在VLAN内发生洪泛。

有鉴于此，本发明提供一种组播流量转发方法和装置，可以使源端的二层交换机设备获取组播流量对应的组播组MAC地址和出端口，以组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项并下发到转发芯片，从而可以准确转发组播流量，避免组播流量在VLAN中发生洪泛。

本发明实施例提供的一种组播流量转发方法的处理流程如图3所示，该方法应用于位于组播源端的二层交换设备，该二层交换设备通常包括转发芯片和CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，所述方法包括步骤：

步骤301、CPU接收转发芯片上送的未知组播流量；

请参考图4，其中包括交换机A、交换机B、及交换机C，其中交换机A位于组播源端，交换机B和交换机C位于组播接收端。假设图中的路由器A和路由器B与交换机A属于同一VALN1。当组播源发送组播流量时，交换机A可以获取该组播流量，并且解析该组播流量的源MAC地址为MAC0和目的MAC地址为MAC1，其中源MAC地址为组播源的MAC地址，目的MAC地址为组播组的MAC地址，该组播组的MAC地址是一个逻辑地址，并不是一个物理设备的MAC地址。交换机A的转发芯片对于查找不到出端口的未知组播流量，可以将其上送至CPU处理。于是，CPU可以接收到转发芯片上送的未知组播流量。

步骤302、获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

在可选的实施例中，CPU接收到转发芯片上送的所述未知组播流量后，可以通过与请求所述未知组播流量的组播组进行PIM(Protocol Independent Multicast，协议无关组播)Hello报文交互，来获取请求所述未知组播流量的组播组IP地址及出端口的对应关系；再根据从所述未知组播流量中获取的组播组IP地址和MAC地址的映射关系，从而得到所述未知组播流量的组播组MAC地址与出端口的对应关系。

下面以图4中的主机B和主机C请求组播流量为例，具体说明CPU如何获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口。首先，连接主机B和主机C的路由器A可向组播源发送PIM Hello报文来请求组播流量。所述PIM Hello报文中包括组播组IP地址；交换机A可以将接收到PIM Hello报文的端口(假设为eth1)与该组播组IP地址(IP1)建立映射关系；由于所述未知组播流量中有组播组IP地址(IP1)和MAC地址(MAC1)的映射关系，从而CPU可得到所述未知组播流量的组播组MAC地址(MAC1)与出端口(eth1)的对应关系。

步骤303、根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；

根据上述CPU获取的所述未知组播流量的组播组MAC地址(MAC1)与出端口(eth1)的对应关系可以创建二层组播转发表项，如表1所示。

VLAN	组播组MAC地址	出端口
			VLAN1	MAC1	eth1

表1

步骤304、将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述组播流量进行二层转发。

当CPU创建二层组播转发表项后，将该表项下发到上述转发芯片上，使转发芯片可以根据该二层组播转发表项在VLAN1中转发该未知组播流量。转发芯片可以将该未知组播流量从端口eth1转发到路由器A上，路由器A在根据现有的三层组播技术将该未知组播流量转发给主机B和主机C，转发路径如图4中虚线箭头所示。

当交换机A的转发芯片再收到组播源发送的组播流量时，可以根据该二层组播转发表项，先确定该组播流量所在的VLAN，然后获取该组播流量的组播组MAC地址，并在该二层组播转发表项中查找该组播组MAC地址对应的出端口，从而将组播流量进行转发。

由此可见，本发明可以使源端的二层交换设备获取组播流量对应的组播组MAC地址和出端口，以组播组的MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项并下发到转发芯片，从而可以准确转发组播流量，避免组播流量在VLAN发生洪泛。

上述实施例中，默认该二层交换设备始终开启源端组播流量转发功能。然而在本发明优选的实施例中，还可以在所述二层交换设备上增加使能模块，当二层交换设备位于组播源端时，使能所述源端组播流量转发功能，使所述二层交换设备的CPU能够接收到所述转发芯片上送的未知组播流量。而在该二层交换设备位于组播接收端时，去使能所述源端组播流量转发功能，去使能后，CPU便不能接收到所述转发芯片上送的未知组播流量。从而可通过设置使能模块进一步增强所述二层交换设备的适应性。

在本发明可选的实施例中，交换机A开启所述源端组播转发的功能时，可以在CPU中设置一些过滤策略，当转发芯片在将未知组播流量上送到CPU后，CPU可以先根据过滤策略进行组播流量过滤，将符合过滤策略的组播流量进行进一步处理，而将不符合过滤策略的组播流量丢弃。所述过滤策略可以通过组播流量的流量特征(例如目的MAC地址的网段或者所在的VLAN)来过滤组播流量，进行安全权限控制。相比于现有技术中的交换机在接收端实施过滤，本实施例中在源端过滤更有利于节省网络中的流量开销。

在本发明可选的实施例中，可为该二层组播转发表项设置老化机制。其具体实施方式如下：

当CPU将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片后，可以为该二层组播转发表项启动定时器，每当定时器达到定时周期(如60秒)时，CPU可以检测该二层组播转发表项是否被使用，也就是检测转发芯片上处理的组播流量是否存在与所下发的二层组播转发表项对应的组播流量。当检测到组播流量时，说明该二层组播转发表项正在被使用，因此需要继续保留，于是可以将定时器重新计时，直到达到下一个定时周期，再次进行组播流量检测；当检测到没有组播流量时，说明所述二层组播转发表项目前没有被使用，因此CPU可以向转发芯片下发控制指令，控制转发芯片将该没有被使用的二层组播转发表项删除，然后删除该定时器。

由于相同的组播流量通常会集中在一起转发，因此在删除未被使用的二层组播转发表项的短期内，一般不会有与该二层组播转发表项具有相同目的MAC地址的组播流量进入该转发芯片。若后续再有组播流量进入，可以按照前述实施例中的组播流量转发方法重新建立二层组播转发表项。由于交换芯片上的缓存空间有限，因此本实施例可以通过周期性地查询所述转发芯片上是否存在有所述二层组播转发表项对应的组播流量的方式，避免未被使用的二层组播转发表项占用缓存空间，从而提高交换芯片的缓存利用率。

基于相同的构思本发明还提供一种组播流量转发装置，所述装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，本发明的组播流量转发装置作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行而成。

请参考图5和图6，是本发明实施例中提供的一种组播流量转发装置500的结构示意图，所述装置应用于位于组播源端的二层交换设备，所述装置基本运行环境包括CPU，非易失性存储器、内存、以及其他硬件，从逻辑层面上来看，所述装置包括：接收单元501、获取单元502、创建单元503、下发单元504，其中：

所述接收单元501，用于接收转发芯片上送的未知组播流量；

所述获取单元502，用于获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

所述创建单元503，用于根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；

所述下发单元504，用于所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述未知组播流量进行二层转发。

进一步的，所述获取单元502具体用于，通过与请求所述未知组播流量的组播组交互，获取请求所述未知组播流量的组播组IP地址及出端口的对应关系；并根据所述未知组播流量中的组播组IP地址及组播组MAC地址的映射关系，获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口。

进一步的，所述装置还包括使能单元，用于当二层交换设备位于组播接收端时，去使能所述装置的接收单元接收所述转发芯片上送的未知组播流量。

进一步的，所述装置还包括过滤单元，用于在接收所述转发芯片上送的未知组播流量后，判断所述组播流量是否符合预设的过滤策略，若不符合则将所述组播流量丢弃。

进一步的，所述装置还包括查询单元，用于在所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片后，按照预设时间间隔查询所述转发芯片上是否存在有所述二层组播转发表项对应的组播流量，若不存在则控制所述转发芯片删除所述组播转发表项。

由此可见，本发明可以使源端的二层交换设备获取组播流量对应的组播组MAC地址和出端口，以组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项并下发到转发芯片，从而可以准确转发组播流量，避免组播流量在VLAN中发生洪泛。并且可以节省网络流量开销，提高转发芯片的缓存利用率，增强交换设备的适应性。

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)

1.一种组播流量转发方法，所述方法应用于位于组播源端的二层交换设备，其特征在于，所述方法包括步骤：

接收转发芯片上送的未知组播流量；

获取所述未知组播流量的组播组介质访问控制层MAC地址对应的出端口，包括：将接收到的PIM Hello报文的端口与PIM Hello报文携带的组播组IP地址建立映射关系，所述PIMHello报文是连接组播组接收端的路由器向组播源发送的请求组播流量的PIM Hello报文，根据所述未知组播流量中的组播组IP地址及组播组MAC地址的映射关系，获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；

将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述未知组播流量进行二层转发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收所述转发芯片上送的未知组播流量前，所述方法还包括：

当二层交换设备位于组播接收端时，去使能所述二层交换设备的CPU接收所述转发芯片上送的未知组播流量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收所述转发芯片上送的未知组播流量后，所述方法还包括：

判断所述组播流量是否符合预设的过滤策略，若不符合则将所述组播流量丢弃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片后，所述方法还包括：

按照预设时间间隔查询所述转发芯片上是否存在所述二层组播转发表项对应的组播流量，若不存在则控制所述转发芯片删除所述组播转发表项。

5.一种组播流量转发装置，所述装置应用于位于组播源端的二层交换设备，其特征在于，所述装置包括：

接收单元，用于接收转发芯片上送的未知组播流量；

获取单元，用于获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

获取单元，还可以用于将接收到的PIM Hello报文的端口与PIM Hello报文携带的组播组IP地址建立映射关系，所述PIM Hello报文是连接组播组接收端的路由器向组播源发送的请求组播流量的PIM Hello报文；

获取单元，还可以用于根据所述未知组播流量中的组播组IP地址及组播组MAC地址的映射关系，获取所述未知组播流量的组播组MAC地址对应的出端口；

创建单元，用于根据所述组播组MAC地址和出端口的对应关系创建二层组播转发表项；

下发单元，用于将所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片，使所述转发芯片按照所述二层组播转发表项将所述未知组播流量进行二层转发。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

使能单元，用于当二层交换设备位于组播接收端时，去使能所述接收单元接收所述转发芯片上送的未知组播流量。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

过滤单元，用于在接收所述转发芯片上送的未知组播流量后，判断所述组播流量是否符合预设的过滤策略，若不符合则将所述组播流量丢弃。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

查询单元，用于在所述二层组播转发表项下发到所述转发芯片后，按照预设时间间隔查询所述转发芯片上是否存在所述二层组播转发表项对应的组播流量，若不存在则控制所述转发芯片删除所述组播转发表项。