CN107786451A - 一种元数据的传输方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种元数据的传输方法及装置，所述方法包括：对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告位索引的显示复制BIER网络中的设备具有处理元数据Metadata的能力。
Description
技术领域
本发明涉及位索引的显式复制(BIER，Bit Indexed Explicit Replication)网络中的元数据传输技术，尤其涉及一种元数据的传输方法及装置。
背景技术
IP组播技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传送。能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，所以在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、互联网电视(IPTV，Internet Protocol Television)、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。现在的组播技术一般采用协议无关组播(PIM，Protocol Independent Multicast)协议(包括PIM-SM、PIM-DM)、组播源发现协议(MSDP，Multicast Source Discovery Protocol)等实现，这些组播协议的一个共同的特点是需要构建一种控制平面组播树，利用这种组播树将网络平面逻辑为树状，以实现组播转发的点到多点数据转发和环路避免等，这种以构建分发树为核心的组播路由协议的中间节点都需要维护复杂的组播转发信息的状态，随着网络的规模越来越大，组播数据流量与日俱增的情况下，这种组播技术面临越来越的成本和运维方面的挑战。
为此，业界提出了一种新的用于构建组播转发路径的技术，称为基于位索引的显式复制(BIER，Bit Indexed Explicit Replication)技术，该技术提出了一种新的不需要构建组播分发树的组播技术架构，如图1所示，支持BIER技术的路由器称为比特转发路由器(BFR，Bit-Forwarding Router)，由BFR组成的一个组播转发域称为BFIR domain，在BIER域的边缘，对用户的组播数据进行BFIR封装的设备称为位转发入口路由器(BFIR，Bit-Forwarding ingress Router)，解封装BIER数据报文的边缘BFR设备称为位转发出口路由器(BFER，Bit-Forwarding egress Router)，组播数据由BFIR封装进入BIER域，在BIER域中依赖于BIER的头部进行转发，而经由一个或者多个BFER设备离开BIER域，在BIER域中，接收并转发BIER报文的设备称为该BIER报文的transit BFR。一个BFR根据封装和解封装报文的不同可以既是BFIR角色，又可以是BFER角色。
在BIER域中，给每台边缘的BFER分配一个在整个BIER sub-domain中全局唯一的比特位位置(bit position)，每台BFER将自身的bit position使用内部网关协议(IGP，Inner Gateway Protocol)在BIER domain域中泛洪，所有的bit position组成一个位串(bitstring)，数据报文在BIER域中的传递和路由依赖于bitstring。当其他的BFR收到了包含有BIER的报文头时，根据BIER报文头中携带的bitstring基于位转发表(Bit ForwardingTable)进行转发。这种基于BIER bit位进行转发的原理将以前需要基于构建组播分发树的转发改为使用位标识进行单播查找转发的方式转发组播，大大减少网络的转发成本。
图2描述了BIER转发的过程，BFR1为入口BFR(ingress BFR)，BFR5、BFR6及BFR7都为egress BFR，三个BFR的bit position分别为0001，0010，0100。出口BFR(Egress BFR)事先通过IGP协议(如IS-IS协议或OSPF协议)在BIER domain中通告其自身的bit position，BFR1收到了BFR5、BFR6和BFR7的bit position的通告后，在本地的位索引转发表中保存这些信息。当BFR1收到了组播报文，假定该组播报文需要传输到BFR5和BFR6，则BFR1根据事先保存的映射关系，计算得出该报文的Bitstring的值为0101，将用户的组播报文封装为BIER报文，其中BIER Header中的Bitstring填充0101并转发到BFR2，BFR2收到报文后，查找事先保存的位索引转发表中的条目，根据条目，报文需要转发到BFR3，然后将Bitstring跟该匹配的条目项的F-BM做与操作，得到0101，BFR2以0101作为BIER Header中的Bitstring重新填充BIER报文，并将报文转发到BFR3，BFR3收到了该报文后，查找自身的位索引转发表，BFR3有2个条匹配记录，分别代表报文下一跳转发到BFR4和BFR6，对于第一个条目，BFR3将Bitstring的值跟条目中的F-BM做与操作，得到结果为0001，第二个条目中，Bitstring的值跟F-BM做与操作的结果为0100，则BFR3将报文分别从2个接口转发BIER报文到BFR4和BFR6，其中BFR4的BIER Header的Bitstring的值为0001，而转发到BFR6的BIER Header的Bitstring的值为0100。对于到达BFR6的报文，发现bitstring的值跟自身通告的bitposition一样，表示自身为该报文的目的地，解封装BIER报文。而到达报文到达BFR4时，依次前述的转发原理，将报文转发到BFR5，由BFR5解封装BIER报文，至此，完成了组播报文在BIER域中的传输，将组播报文由入口的BFR1节点转发到组播的接收节点BFR4和BFR6。
网络节点或者设备的逻辑模块之间经常需要传递和共享一些业务信息、或者中间过程数据信息、模型参数信息等内容，业界提出了一种元数据(Metadata)的概念，元数据为这些参数信息定义了一定的格式和规则，在报文在节点或者设备的逻辑模块之间传输报文时携带有这些元数据，实现了业务信息、过程数据信息和模型信息在这些设备或者模块之间的传递的功能。但是，对于BIER网络，当前的数据平面封装和控制面协议都不支持BIER报文携带元数据。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种元数据的传输方法及装置。
本发明实施例提供的元数据的传输方法，包括：
扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述路由协议包括中间系统到中间系统ISIS协议；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展ISIS BIER info Sub–TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述路由协议包括开放式最短路径优先OSPF协议；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展OSPF BIER sub-TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述子TLV包括Sub-Sub-TLV。
本发明实施例中，所述路由协议包括边界网关协议BGP；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展BGP BIER info TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述子TLV包括Sub-TLV。
本发明实施例中，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
重新定义BIER报文的保留字段的一位，使重新定义的一位标识BIER转发数据报文中携带有Metadata。
本发明实施例提供的元数据的传输装置，包括：
扩展模块，用于扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述扩展模块，还用于对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述路由协议包括中间系统到中间系统ISIS协议；
对应地，所述扩展模块，还用于扩展ISIS BIER info Sub–TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述路由协议包括开放式最短路径优先OSPF协议；
对应地，所述扩展模块，还用于扩展OSPF BIER sub-TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述子TLV包括Sub-Sub-TLV。
本发明实施例中，所述路由协议包括边界网关协议BGP；
对应地，所述扩展模块，还用于扩展BGP BIER info TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述子TLV包括Sub-TLV。
本发明实施例中，所述扩展模块，还用于重新定义BIER报文的保留字段的一位，使重新定义的一位标识BIER转发数据报文中携带有Metadata。
本发明实施例的技术方案，扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。本发明实施例的技术方案，能够使BIER网络中的所有设备均支持Metadata的传输，从而使BIER网络支持Metadata的传输，从而实现了业务信息、过程数据信息和模型信息在这些设备或者模块之间的传递的功能，提升了BIER网络的数据传输精准度，提升了BIER网络的数据传输效率。
附图说明
图1为BIER网络的组成结构示意图；
图2为BIER网络中的数据转发示意图；
图3为本发明实施例的ISIS BIER info Sub–TLV格式图；
图4为本发明实施例的OSPF BIER Sub-TLV格式图；
图5为本发明实施例的BGP BIER TLV格式图；
图6为本发明实施例的BIER Metadata能力属性Sub TLV格式图；
图7为本发明实施例的BIER Metadata报文封装格式图；
图8为本发明实施例的扩展路由协议通告metadata能力属性的网络结构示意图；
图9为本发明实施例的携带metadata数据的BIER报文数据转发示意图；
图10为本发明实施例的元数据的传输方法的流程示意图；
图11为本发明实施例的元数据的传输装置的组成结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。
本发明实施例记载了一种元数据的传输方法，如图10所示，所述方法包括：
步骤1001：扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，路由协议包括(ISIS，Intermediate System to IntermediateSystem)协议、开放式最短路径优先(OSPF，Open Shortest Path First)、边界网关协议(BGP，Border Gateway Protocol)等。
在一实施方式中，所述路由协议包括ISIS协议；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展ISIS BIER info Sub–TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
在一实施方式中，所述路由协议包括OSPF协议；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展OSPF BIER sub-TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
上述方案中，所述子TLV包括Sub-Sub-TLV。
在一实施方式中，所述路由协议包括BGP；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展BGP BIER info TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
上述方案中，所述子TLV包括Sub-TLV。
上述方案中，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
重新定义BIER报文的保留字段的一位，使重新定义的一位标识BIER转发数据报文中携带有Metadata。
以下结合附图，进一步阐述本发明实施例的协议报文的扩展方式。
如图3所示，为ISIS BIER info Sub-TLV的格式图，该ISIS BIER info Sub-TLV携带有BIER的基础参数，包括sub-domain id，BFR-id等信息，该sub-TLV也可以携带MPLSEncapsulation Sub-Sub-TLV和BIER sub-domain Tree Type等Sub-Sub-TLV，分别用于携带BIER的MPLS封装的参数信息和BIER用于计算路径的树的信息，本发明扩展ISIS BIERinfo Sub-TLV新增BIER Metadata Sub-Sub-TLV，携带Metadata能力属性信息。
如图4所示，为OSPF BIER Sub-TLV的格式图，该OSPF BIER sub-TLV也携带有BIER的基础参数，包括sub-domain id，BFR-id等信息，该sub-TLV也可以携带MPLSEncapsulation Sub-Sub-TLV,用于通告BIER的MPLS封装的参数信息。本发明扩展OSPFBIER Sub-TLV新增BIER Metadata Sub-Sub-TLV，携带Metadata能力属性信息。
如图5所示，为BGP BIER TLV格式图，BGP BIER TLV携带BIER的基础参数，包括sub-domain ID，BFR-id等信息，该TLV可以携带MPLS encapsulation sub-TLV，用于通告BIER的MPLS封装的参数信息。本发明扩展BGP BIER TLV新增BIER Metadata Sub-Sub-TLV，携带Metadata能力属性信息。
如图6所示，本发明实施例的BIER Metadata Sub-Sub-TLV格式的各个字段的描述如下：
Type字段标识本Sub-Sub-TLV为BIER Metadata Sub-Sub-TLV，字段长度为8bits。
Length字段为本Sub-Sub-TLV的总长度，字段长度为8bits。
Metadata Template字段为本Metadata模版的编号，本字段长度为16bits，可以构建65535个模版。
另一方面，本发明实施例的BIER Metadata的数据平面封装格式如图7所示，在现有的BIER报文头的后面携带有metadata数据，其中重新定义保留字段的一位为MD，用于标识在BIER数据报文的后面携带有metadata数据。
以下通过具体示例，进一步阐明本发明实施例的技术方案的实质。
具体实施例一：
本发明实施例阐述本发明的使用ISIS协议通告跨域转发能力属性的详细流程。
图8为BIER的组网图，如图8所示，BFIR11为位索引入口路由器，BFR11和BFR12为位索引转发路由器，BFER11为位索引出口路由器，位索引路由器之间运行ISIS协议。
当位索路由器(BFIR11,BFR11,BFR12,BFER11中任意一台位索引路由器)封装LSPDU(link State Packet Data Unit，链路状态数据报文单元)时，封装ISIS BIER info-Sub-TLV信息，其中BIER info Sub-TLV携带有BIER Metadata Sub-Sub-TLV，位索引路由器在封装好LSPDU后，使用ISIS泛洪机制在BIER域中进行泛洪，当BIER域中的其他位索引路由器收到了该LDPDU后，就可以根据携带的BIER Metadata Sub-Sub-TLV判断出所述索引路由器支持Metadata数据。
具体实施例二：
本发明实施例阐述本发明的使用OSPF协议通告跨域转发能力属性的详细流程。
仍以图8为例，当位索引路由器(BFIR11,BFR11,BFR12,BFER11中任意一台位索引路由器)封装LSA(link State Advertise，链路状态通告)时，封装OSPF BIER Sub-TLV信息，其中BIER Sub-TLV携带有BIER Metadata Sub-Sub-TLV，位索引路由器在封装好LSA后，使用OSPF泛洪机制在BIER域中进行泛洪，当BIER域中的其他位索引路由器收到了该LSA后，就可以根据携带的BIER metadata Sub-Sub-TLV指示的内容判断出所述位索引路由器支持Metadata数据。
具体实施例三：
仍以图8为例，BIER网络的位索引路由器之间只支持BGP协议，没有运行域内路由协议，BFIR11与BFR11，BFR12之间建立BGP对等体，BFR11,BFR12与BFER11之间建立BGP对等体，互通BGP路由。
当位索引路由器(BFIR11,BFR11,BFR12和BFIR11之间任意一台位索引路由器)封装BGP update消息报文时，封装BGP BIER TLV信息，BIER TLV信息中携带有本发明提出的BIER metadata Sub-TLV，该Sub-TLV中携带有所述位索引路由器metadata能力属性信息，对等体位索引路由器收到了update消息后，就可以根据消息中携带的BIER metadata Sub-Sub-TLV指示内容判断出所述位索引路由器支持metadata数据，支持对于metadata数据的接收和处理。
具体实施例四：
本实施例以图9为例，详细阐述本发明实施例的携带metadata数据的BIER 报文的转发流程。
图9中，BFIR11为位索引入口路由器，负责对组播报文的BIER封装，BFR11和BFR12为位索引中间转发路由器，对BIER报文进行转发，BFER11为位索引出口路由器，完成解封装BIER报文。本发明实施例的携带metadata的数据报文转发流程如下：
1、位索引入口路由器收到了用户的组播报文后，根据用户的组播地址进行BIER封装，并封装本发明提出的Metadata数据，metadata数据封装在BIER header之后，并根据protocol字段指示携带有metadata数据。位索引入口路由器将封装后的报文转发到BIER网络中。
2、位索引中间路由器接收到位索引入口路由器发出的BIER报文后，根据本地的位索引映射表进行BIER转发。
3、位索引出口路由器接收到BIER报文后，解封装BIER报文，由于位索引出口路由器具有metadata的能力，发现BIER报文携带有metadata数据后，也同时解封装metadata数据进行处理。
图11为本发明实施例的元数据的传输装置的组成结构示意图，如图11所示，本发明实施例的元数据的传输装置包括：
扩展模块1101，用于扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述扩展模块1101，还用于对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
本发明实施例中，所述路由协议包括中间系统到中间系统ISIS协议；
对应地，所述扩展模块1101，还用于扩展ISIS BIER info Sub–TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述路由协议包括开放式最短路径优先OSPF协议；
对应地，所述扩展模块1101，还用于扩展OSPF BIER sub-TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述子TLV包括Sub-Sub-TLV。
本发明实施例中，所述路由协议包括边界网关协议BGP；
对应地，所述扩展模块1101，还用于扩展BGP BIER info TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
本发明实施例中，所述子TLV包括Sub-TLV。
本发明实施例中，所述扩展模块1101，还用于重新定义BIER报文的保留字段的一位，使重新定义的一位标识BIER转发数据报文中携带有Metadata。
本领域技术人员应当理解，图11所示的元数据的传输装置中的各单元的实现功能可参照前述元数据的传输方法的相关描述而理解。图11所示的元数据的传输装置中的各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
扩展模块1101可以通过微处理器、FPGA、数字信号处理器等实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种元数据的传输方法，其特征在于，所述方法包括：
扩展路由协议通告位索引的显示复制BIER网络中的设备具有处理元数据Metadata的能力。
2.根据权利要求1所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
3.根据权利要求2所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述路由协议包括中间系统到中间系统ISIS协议；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展ISIS BIER info Sub–TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
4.根据权利要求2所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述路由协议包括开放式最短路径优先OSPF协议；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展OSPF BIER sub-TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
5.根据权利要求3或4所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述子TLV包括Sub-Sub-TLV。
6.根据权利要求2所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述路由协议包括边界网关协议BGP；
对应地，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
扩展BGP BIER info TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
7.根据权利要求6所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述子TLV包括Sub-TLV。
8.根据权利要求2所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力，包括：
重新定义BIER报文的保留字段的一位，使重新定义的一位标识BIER转发数据报文中携带有Metadata。
9.一种元数据的传输装置，其特征在于，所述装置包括：
扩展模块，用于扩展路由协议通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
10.根据权利要求9所述的元数据的传输装置，其特征在于，所述扩展模块，还用于对路由协议中的协议报文进行扩展，使扩展后的协议报文支持通告BIER网络中的设备具有处理Metadata的能力。
11.根据权利要求10所述的元数据的传输装置，其特征在于，所述路由协议包括中间系统到中间系统ISIS协议；
对应地，所述扩展模块，还用于扩展ISIS BIER info Sub–TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
12.根据权利要求10所述的元数据的传输装置，其特征在于，所述路由协议包括开放式最短路径优先OSPF协议；
对应地，所述扩展模块，还用于扩展OSPF BIER sub-TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
13.根据权利要求11或12所述的元数据的传输方法，其特征在于，所述子TLV包括Sub-Sub-TLV。
14.根据权利要求10所述的元数据的传输装置，其特征在于，所述路由协议包括边界网关协议BGP；
对应地，所述扩展模块，还用于扩展BGP BIER info TLV增加携带Metadata能力属性信息的子TLV。
15.根据权利要求14所述的元数据的传输装置，其特征在于，所述子TLV包括Sub-TLV。
16.根据权利要求10所述的元数据的传输装置，其特征在于，所述扩展模块，还用于重新定义BIER报文的保留字段的一位，使重新定义的一位标识BIER转发数据报文中携带有Metadata。
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