CN108667735B - 一种组播数据的转发方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组播数据的转发方法和装置。该方法包括：侦听接口接收的组播协议请求报文；记录所述接口和所述组播协议请求报文的对应关系，并转发所述组播协议请求报文；在接收到组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。本发明确定接口和组播协议请求报文的组播地址的对应关系，根据该对应关系只将组播数据通过该接口进行转发，其他接口不转发，从而达到节省带宽资源的目的。

Description

一种组播数据的转发方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种组播数据的转发方法和装置。
背景技术
VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟扩展局域网)是一种覆盖网络技术或隧道技术。VXLAN将虚拟机发出的数据通过UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)封装，并且在封装时使用物理网络的IP(Internet Protocol，网络之间互联协议)地址/MAC(Media Access Control，媒体访问控制)地址作为外层头，然后将封装完成的数据包在物理IP网络上传输，在到达目的地址后由VTEP(VXLAN Tunnel Endpoints，VXLAN隧道端点)负责解封并将数据发送给目标虚拟机。
对于组播数据的转发方法，目前有单播路由方式，组播路由方式和泛洪代理方式。其中，单播路由方式是由本端VTEP复制报文，采用单播方式，将复制后的报文通过本地接口发送给本地站点，通过VXLAN隧道发送给VXLAN内的所有远端VTEP。
但是，采用单播路由方式转发组播数据时，组播数据会被VTEP发送到所有的VTEP。在这过程中，不需要该组播数据的VTEP，也即是没有请求获取该组播数据的VTEP也会接收到该组播数据，并且也需要将该组播数据复制到本地站点上，这就造成组播数据的泛洪，导致整个网络的网络带宽资源被占用。
发明内容
本发明提供一种组播数据的转发方法和装置，用以解决现有技术中，在采用单播路由方式转发组播数据时导致整个网络的网络带宽资源被占用的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来解决的：
本发明提供了一种组播数据的转发方法，应用于虚拟扩展局域网隧道端点VTEP，包括：侦听接口接收的组播协议请求报文；记录所述接口和所述组播协议请求报文的对应关系，并转发所述组播协议请求报文；在接收到所述组播协议请求报文所请求的组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。
其中，所述记录所述接口和所述组播协议请求报文的对应关系，包括：提取所述组播协议请求报文中携带的组播地址；记录所述接口和所述组播地址之间的对应关系。
其中，所述通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据，包括：提取所述组播数据中携带的组播地址；查询所述组播地址对应的接口；通过所述组播地址对应的接口转发所述组播数据。
其中，在所述侦听接口接收的组播协议请求报文之前，还包括：在VTEP的多个接口中，识别出用户接口和路由接口。
其中，所述侦听接口接收的组播协议请求报文，包括：侦听所述VTEP的用户接口接收的组播协议请求报文；所述转发所述组播协议请求报文，包括：通过所述VTEP的路由接口转发所述组播协议请求报文。
本发明还提供了一种组播数据的转发装置，设置于虚拟扩展局域网隧道端点VTEP，包括：侦听模块，用于侦听接口接收的组播协议请求报文；记录模块，用于记录所述接口和所述组播协议请求报文的对应关系；转发模块，用于转发所述组播协议请求报文，在接收到所述组播协议请求报文所请求的组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。
其中，所述记录模块，用于：提取所述组播协议请求报文中携带的组播地址；记录所述接口和所述组播地址之间的对应关系。
其中，所述转发模块，用于：提取所述组播数据中携带的组播地址；查询所述组播地址对应的接口；通过所述组播地址对应的接口转发所述组播数据。
其中，所述装置还包括识别模块；所述识别模块，用于在侦听接口接收的组播协议请求报文之前，在VTEP的多个接口中，识别出用户接口和路由接口。
其中，所述侦听模块，用于侦听所述VTEP的用户接口接收的组播协议请求报文；所述转发模块，用于通过所述VTEP的路由接口转发所述组播协议请求报文。
本发明有益效果如下：
本发明确定接口和组播协议请求报文的组播地址的对应关系，根据该对应关系只将组播数据通过该接口进行转发，其他接口不转发，从而达到节省带宽资源的目的。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的组播数据的转发方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施例的组播数据的转发方法的流程图；
图3是根据本发明第三实施例的组播数据转发的网络拓扑图；
图4是根据本发明第三实施例的路由接口的识别示意图；
图5是根据本发明第三实施例的用户接口的识别示意图；
图6是根据本发明第三实施例的组播协议请求报文的转发示意图；
图7是根据本发明第三实施例的组播协议查询报文的转发示意图；
图8是根据本发明第三实施例的转发列表示意图；
图9是根据本发明第三实施例的组播数据的转发效果图；
图10是根据本发明第四实施例的组播数据的转发装置的结构图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例一
本实施例提供一种组播数据的转发方法。图1是根据本发明第一实施例的组播数据的转发方法的流程图。本实施例的执行主体为VTEP(VTEP站点)。
步骤S110，侦听接口接收的组播协议请求报文。
组播协议请求报文，用于请求获得组播数据。组播数据例如是视频数据。
在组播协议请求报文中携带组播地址。组播地址为组播IP地址。
侦听的接口既可是本地接口也可是VXLAN隧道。VXLAN隧道可以理解为虚拟接口。
发送该组播协议请求报文的发送端(请求端)可以是其他VTEP站点，也可以是终端站点。
VTEP站点例如是交换设备，终端站点例如是目标虚拟机。
步骤S120，记录所述接口和所述组播协议请求报文的对应关系，并转发所述组播协议请求报文。
可以提取所述组播协议请求报文中携带的组播地址；记录所述接口和所述组播地址之间的对应关系。利用接口和组播地址的对应关系来体现接口和组播协议请求报文的对应关系。进一步地，VTEP的该接口能够接收到该组播协议请求报文，说明该接口和发送该组播协议请求报文的发送端具有连接关系。
将接口和组播地址的对应关系记录在预设的组播转发列表中。
由于与请求端相连的接口可能属于多个VXLAN，可以根据组播协议请求报文和/或接口的信息确定请求端归属的VXLAN信息，所以在组播转发列表中记录接口和组播地址的对应关系时，还可以将该VXLAN信息一同记录在组播转发列表中。
在记录接口和组播地址的对应关系之后，转发组播协议请求报文。如果向VXLAN隧道转发组播协议请求报文，则将该组播请求报文按单播路由方式封装完成后向该VXLAN隧道发送。组播协议请求报文被转发之后，最终达到组播数据源，组播数据源将会根据该组播协议请求报文中携带的组播地址，返回该组播协议请求报文所请求获得的组播数据。该组播数据在发送过程中会经由本端VTEP转发。
步骤S130，在接收到所述组播协议请求报文所请求的组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。
在本实施例中，通过单播路由方式转发组播数据。
在接收到组播数据之后，提取所述组播数据中携带的组播地址；查询所述组播地址对应的接口；通过所述组播地址对应的接口转发所述组播数据。
具体的，侦听VTEP的接口接收的组播数据；对该组播数据进行解析，确定该组播数据携带的组播地址，以及该组播数据所属的VXLAN信息，将该组播地址和VXLAN信息作为检索条件，在组播转发列表中进行检索，查询包含该组播地址和该VXLAN信息的条目，获取该条目中的接口信息，即组播地址对应的接口的信息，通过该接口信息对应的接口转发该组播数据。
由于组播地址和接口的对应关系是根据携带该组播地址的组播协议请求报文建立的，该对应关系体现了该接口和发送该组播协议请求报文的发送端之间的连接关系，所以将需要发送的组播数据通过该接口转发出去，可以到达发送该组播协议请求报文的发送端。
本实施例确定接口和组播协议请求报文的组播地址的对应关系，根据该对应关系，只将组播数据向该组播数据的请求端连接的接口进行转发，其他接口不转发，从而达到节省带宽资源的目的。
实施例二
下面对本发明的组播数据的转发方法进行进一步地说明。图2是根据本发明第二实施例的组播数据的转发方法的流程图。
步骤S210，在VTEP的多个接口中，识别出用户接口和路由接口。
可以侦听接收到的组播协议报文，解析组播协议报文，确定组播协议报文的类型，进而确定请求组播数据的远端VTEP站点和本端VTEP站点相连接的接口(用户接口)，以及组播数据源与本端VTEP站点相连接的接口(路由接口)；还可以读取VTEP的配置文件，在VTEP的配置文件中获取每个接口的类型，进而区分出用户接口和路由接口。
根据确定出的路由接口，形成路由接口列表。在该路由接口列表中记录VTEP中的每个路由接口的信息。
步骤S220，侦听VTEP的用户接口接收的组播协议请求报文。
步骤S230，提取所述组播协议请求报文中携带的组播地址。
为了避免与请求端相连的接口属于多个VXLAN引发的问题，需要区分该请求端归属的VXLAN。在提取组播协议请求报文中携带组播地址时，还可以获取组播协议请求报文中携带的VXLAN的信息，也可以查看接收该组播协议请求报文的接口的信息，确定该接口所属的VXLAN的信息。
VXLAN的信息为VXLAN ID或者VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)信息。
VXLAN ID是VXLAN的唯一编码。
由于VLAN信息和VXLAN的信息具有对应关系，因此可以根据VALN ID和VXLAN ID的对应关系，将VLAN信息转化为VXLAN ID。
步骤S240，记录所述用户接口和所述组播地址之间的对应关系，并且通过VTEP的路由接口转发所述组播协议请求报文。
在预设的组播转发列表中，记录用户接口的信息、组播协议请求报文的组播地址、以及组播协议请求报文所属的VXLAN的信息，以便在VTEP接收到组播数据后，根据该组播转发列表仅向请求该组播数据的站点转发该组播数据。
本实施例只将组播协议请求报文向组播数据源方向的接口进行转发，其它接口不转发。进一步地，本实施例将组播协议请求报文通过路由接口列表中给出的路由接口进行转发，以替代组播协议请求报文在VXLAN下泛洪的方式，进而减少了组播协议请求报文的数量，节省了带宽资源。
步骤S250，侦听所述VTEP的接口接收的组播数据。
VTEP的接口会接收到由组播数据源发送的组播数据，该组播数据中携带组播地址和组播数据所属的VXLAN的信息。组播数据所属的VXLAN的信息和该组播数据对应的组播协议请求报文所属的VXLAN的信息相同。
步骤S260，提取所述组播数据中携带的组播地址。
具体的，根据所述组播数据，提取所述组播数据中携带的组播地址，以及所述组播数据所属的VXLAN的信息。
步骤S270，查询是否存在与所述组播地址对应的用户接口；如果是，则执行步骤S280；如果否，则执行步骤S290。
在组播转发列表中查询是否存在该组播地址，如果存在，则说明在组播转发列表中存在与该组播地址对应的用户接口的信息，即携带该组播地址的组播数据所对应的组播协议请求报文是该用户接口接收到的。
具体的，组播转发列表的每个条目中都包含组播地址、VXLAN的信息和用户接口的信息。从组播数据中提取出组播地址和VXLAN的信息之后，在组播转发列表中查询是否存在同时包含组播数据的组播地址和该VXLAN的信息的条目，如果存在，则说明在组播转发列表中存在与该组播地址对应的用户接口的信息。
步骤S280，通过所述组播地址对应的用户接口转发所述组播数据。
在查询出的条目中，获取用户接口的信息，根据该用户接口的信息转发该组播数据。本实施例通过组播地址和VXLAN的信息，查询对应的用户接口，可以提高组播数据转发的准确性。
通过本实施例，组播数据只会被复制转发给请求该组播数据的VTEP站点和终端站点，不向未请求该组播数据的站点进行复制转发。这样就使组播数据只向需要的站点进行复制，避免向无关站点的复制，节省了带宽资源。
步骤S290，将所述组播数据进行洪泛转发。
洪泛转发是根据组播数据所属的VXLAN的信息，将组播数据向其所属的VXLAN转发，使该VXLAN中的所有VTEP都可以接收到该组播数据，该所有VTEP中可能包括没有请求获得该组播数据的VTEP。
针对上述的步骤S210，下面提供两种识别方式：
方式一，读取VTEP的配置文件，在VTEP的配置文件中获取每个接口的类型，进而识别出用户接口和路由接口。
方式二，侦听VTEP的接口接收的组播协议报文；根据组播协议报文的类型，确定接收到组播协议报文的接口的类型(用户接口或路由接口)。
针对方式二具体而言：
组播协议报文例如：IGMP(Internet Group Management Protocol，网际组管理协议)报文、PIM(Protocol Independent Multicast，协议无关组播)报文、MLD(MulticastListener Discover，组播侦听发现)报文。
组播协议报文的类型包括：组播协议请求报文和组播协议查询报文。
组播协议请求报文，用于请求获得组播数据。
组播协议查询报文，用于收集组播数据的请求端并保活。例如：组播数据源定时向请求端发送组播协议查询报文，请求端接收到该组播协议查询报文之后，如果需要继续接收组播数据，则向组播数据源发送应答消息，如果不需要继续接收组播数据，则不向组播数据源发送应答消息，这样组播数据源认为该没有返回应答消息的请求端已经下线。
在VTEP的多个接口中，包括：用户接口和路由接口。
用户接口和路由接口都可以用于连接请求获得组播数据的VTEP站点和/或者终端站点、以及连接组播数据源。该连接为直接连接或间接连接。组播数据源例如是用于提供组播数据的服务器。
具体的，在侦听到VTEP的接口接收到组播协议报文之后，如果所述组播协议报文的类型为组播协议请求报文，则确定接收到所述组播协议报文的接口为用户接口；如果所述组播协议报文的类型为组播协议查询报文时，则确定接收到所述组播协议报文的接口为路由接口。
在VTEP的接口类型被确定之后，还需要侦听VTEP的路由接口接收的组播协议查询报文，将所述组播协议查询报文向所述VTEP中的除了所述路由接口之外的其他接口发送。
实施例三
本实施例给出一个较为具体的实施例，图3是根据本发明第三实施例的组播数据转发的网络拓扑图。
该VXLAN的ID为VXLAN10。在该VXLAN网络拓扑中包括：A、B、C和D四个相互连接的VTEP。
将A作为本端VTEP站点，将B、C和D作为远端VTEP站点，下面以A的角度对本发明的组播数据转发过程进行说明：
A包括四个接口，接口1连接路由器；接口2连接C，接口3连接B，接口4连接D。接口1和接口2属于VXLAN10，接口3和接口4属于VXLAN20。
抓取经过A的组播协议报文，根据组播协议报文的类型确定接收该组播协议报文的接口类型。
如图4所示，接口1和接口3都接收到组播协议查询报文，认为接口1和接口3间接连接组播数据源，接口1和接口3为路由接口，进而生成路由接口列表。在路由接口列表中还记录了接口连接的VXLAN的ID。在确定路由接口之后，生成记录有路由接口信息的路由接口列表。
如图5所示，接口2和接口4都接收到组播协议请求报文，接口2接收的组播协议请求报文携带的组播地址为225.0.0.1，接口4接收的组播协议请求报文携带的组播地址为225.0.0.2，这时认为该接口2和接口4连接请求端，接口2和接口4为用户接口。
由于接口2和接口4都接收到组播协议请求报文，所以需要记录组播地址与用户接口的对应关系，并将该对应关系添加到预设的组播转发列表中。又由于接口1和接口2属于ID为VXLAN10的VXLAN，接口3和接口4属于ID为VXLAN20的VXLAN，所以需要将VXLAN的ID也记录到组播转发表中。
如图6所示，在该组播协议报文为组播协议请求报文时，在记录组播地址和用户接口的对应关系之后，根据路由接口列表，将用户接口接收的该组播协议请求报文向同一VXLAN下的路由接口转发。本实施例对于组播协议请求报文只向组播数据源对应接口进行转发，其它接口方向不转发，替代将该组播协议请求进行泛洪的做法，减少了组播协议请求报文数量，节省了带宽资源。
如图7所示，在该组播协议报文为组播协议查询报文时，向除了接收到该组播协议查询报文的接口之外的同一VXLAN下的其他接口发送组播协议查询报文。例如：如果接收该组播协议查询报文的接口为接口1，则将该组播协议查询报文通过接口2转发。
如图8所示，本实施例可以预先设置转发列表，转发列表包括组播转发列表和洪泛转发列表的记录内容。
组播转发列表中记录用户接口和组播地址的对应关系，以及该用户接口所属的VXLAN的ID。
洪泛转发列表中记录VXLAN下的所有接口的信息。例如：记录VXLAN10下所有接口的信息以及VXLAN20下所有接口的信息。
在提取出组播数据的组播地址和VXLAN的ID之后，如果在转发列表中查询到两个条目，条目1仅包含与组播数据相同的VXLAN ID，条目2包含与组播数据的相同的VXLAN ID和组播地址，这时，采用条目2中的接口信息转发组播数据更加准确。
如图9所示，本实施例根据转发列表转发组播数据，使组播数据只向请求该组播数据的用户接口方向进行复制转发，其他接口方向不转发，从而达到节省带宽资源的目的。
实施例四
本实施例提供一种组播数据的转发装置。图10是根据本发明第四实施例的组播数据的转发装置的结构图。本实施例的所述装置可以设置在VTEP侧。
该装置包括：
侦听模块1010，用于侦听接口接收的组播协议请求报文。
记录模块1020，用于记录所述接口和所述组播协议请求报文的对应关系。
转发模块1030，用于转发所述组播协议请求报文，在接收到所述组播协议请求报文所请求的组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。
在一个实施例中，记录模块1020，用于提取所述组播协议请求报文中携带的组播地址；记录所述接口和所述组播地址之间的对应关系。
在另一实施例中，转发模块1030，用于提取所述组播数据中携带的组播地址；查询所述组播地址对应的接口；通过所述组播地址对应的接口转发所述组播数据。
在又一实施例中，所述装置还包括识别模块9(图中未示出)；所述识别模块，用于在侦听接口接收的组播协议请求报文之前，在VTEP的多个接口中，识别出用户接口和路由接口。
进一步地，侦听模块1010，用于侦听所述VTEP的用户接口接收的组播协议请求报文；转发模块1030，用于通过所述VTEP的路由接口转发所述组播协议请求报文。
本实施例所述的装置的功能已经在图1～图9所示的方法实施例中进行了描述，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种组播数据的转发方法，其特征在于，应用于虚拟扩展局域网隧道端点VTEP，包括：
侦听接口接收的组播协议请求报文；
提取所述组播协议请求报文中携带的组播IP地址，记录所述接口和所述组播IP地址之间的对应关系，并转发所述组播协议请求报文；
在接收到所述组播协议请求报文所请求的组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据，包括：
提取所述组播数据中携带的组播IP地址；
查询所述组播IP地址对应的接口；
通过所述组播IP地址对应的接口转发所述组播数据。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述侦听接口接收的组播协议请求报文之前，还包括：
在VTEP的多个接口中，识别出用户接口和路由接口。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述侦听接口接收的组播协议请求报文，包括：
侦听所述VTEP的用户接口接收的组播协议请求报文；
所述转发所述组播协议请求报文，包括：
通过所述VTEP的路由接口转发所述组播协议请求报文。
5.一种组播数据的转发装置，其特征在于，设置于虚拟扩展局域网隧道端点VTEP，包括：
侦听模块，用于侦听接口接收的组播协议请求报文；
记录模块，用于提取所述组播协议请求报文中携带的组播IP地址，记录所述接口和所述组播IP地址之间的对应关系；
转发模块，用于转发所述组播协议请求报文，在接收到所述组播协议请求报文所请求的组播数据之后，通过所述组播协议请求报文对应的所述接口转发所述组播数据。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述转发模块，用于：
提取所述组播数据中携带的组播IP地址；
查询所述组播IP地址对应的接口；
通过所述组播IP地址对应的接口转发所述组播数据。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括识别模块；
所述识别模块，用于在侦听接口接收的组播协议请求报文之前，在VTEP的多个接口中，识别出用户接口和路由接口。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述侦听模块，用于侦听所述VTEP的用户接口接收的组播协议请求报文；
所述转发模块，用于通过所述VTEP的路由接口转发所述组播协议请求报文。
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