CN109075984B - 计算的spring组播的多点到多点树 - Google Patents

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Abstract

一种方法和装置由源分组路由(SPRING)网络中的网络设备执行。该方法用于建立多点到多点组播分发树，其中网络设备被选择作为多点到多点组播分发树的汇聚点。该方法包括经由控制平面协议利用组播组标识符和组播段标识符通告汇聚点，经由控制平面协议从组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，以及使用单播隧道和复制点构建多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中汇聚点作为根并且每个接收方作为叶。

Description

计算的SPRING组播的多点到多点树
技术领域
本发明的实施例涉及实现组播通信网络的领域；更具体地说，涉及支持源分组路由(SPRING)网络中的多点到多点组播分发树。
背景技术
存在许多用于配置网络以处理组播业务的技术和协议。对于互联网协议(IP)和/或多协议标签交换(MPLS)实现方式，现有的组播解决方案基于组播标签分发协议(mLDP)或协议无关组播(PIM)。这些都是取决于单播最短路径优先(SPF)计算然后在对等体之间握手来为每个组播源挑选无循环组播分发树(MDT)的技术。在这些方法中，在节点级别不存在组播连接的综合视图，所有决策完全是本地的，并且由从路由信息导出的单播转发解决方案和与直接对等方的交互的组合来驱动。
最短路径桥接(SPB)是与计算机网络相关的协议，用于配置能够实现多路径路由的计算机网络。在一个实施例中，该协议由电气和电子工程师协会(IEEE)802.1aq标准规定。该协议取代了先前的标准，诸如生成树协议。SPB使计算网络中的所有路径都处于活动状态，并通过负载共享和类似技术利用多个相等的成本路径。该标准使得能够使用链路状态协议在以太网基础设施中实现逻辑以太网网络，以向网络中的节点通告拓扑和逻辑网络成员资格。SPB作为实现虚拟化广播域的一部分实现大规模组播。SPB标准的关键区别特征是MDT是根据路由系统的链路状态数据库中的信息经由全对最短路径算法计算出来的，该算法最小化了控制消息传递以收敛组播的数量；唯一的实时对等交互是对IGP数据库的拓扑更改的通告。
SPRING是使用MPLS技术的示例性简档，其中全局标识符以用于转发到标签交换路由(LSR)的针对每个标签交换路由(LSR)分配的全局标签的形式使用。经由网络中的每个节点构建全网状的单播隧道，计算到每个其它节点的最短路径并相应地安装相关的全局标签。在SPRING的情况下，这还允许经由在网络入口处通过应用标签栈来建立显式路径。与该方法一起使用的是严格(指定每一跳)或松散(指定某些路点)路由的概念，该路由取决于入口应用的标签栈指定路径的详尽程度。
已经提出提议以使用数据平面中的全局标识符并结合在内部网关协议(IGP)中通告组播注册的IEEE 802.1aq技术，以及复制IEEE 802.1aq的“所有对最短路径”方法以计算MDT，而不使用与传统的组播方法相关的额外握手。这种方法将继承IEEE 802.1aq方法中具体实施的许多所需特性，主要是简化收敛网络所需的控制平面交换量。已经提出了进一步的提议以将IEEE802.1aq方法与SPRING隧道结合，使得组播分发树构造是稀疏部署的组播状态和单播隧道的混合，从而显著减少网络中的组播状态的总量。
鉴于上述背景，SPRING网络中的节点可以仅根据IGP中的信息计算其在实现任何给定组播(S、G)树中的作用。每个节点可以采用以用算法增强的所有对最短路径计算开始的算法，以识别具有源、叶和/或复制点的特定作用的节点。可以在MDT的源、复制点和叶之间使用现有的单播隧道，使得网络中的总状态量最小化。然而，SPRING网络不支持实现多点到多点组播分发树，其通过利用单个树来服务组播组中的所有源来提供由于状态和计算最小化而增加的可扩展性的益处。因此，在需要这种功能的情况下，需要使用替代的组播实现方式，诸如PIM双向(BI_DIR)或mLDP。这些技术利用汇聚点，发送方发送要分发的业务，以及其中MDT以汇聚点为根。然而，这些技术不会以进一步的状态减少、增加的弹性和增加的带宽效率的形式提供计算树的益处。因此，为SPRING提供计算/混合树构造双向树构造选项具有相当大的益处。
发明内容
在一个实施例中，一种方法由源分组路由(SPRING)网络中的网络设备执行。该方法要建立多点到多点组播分发树，其中网络设备被选择作为多点到多点组播分发树的汇聚点。该方法包括经由控制平面协议利用组播组标识符和组播段标识符通告汇聚点，经由控制平面协议从组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，以及使用单播隧道和复制点构建多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中汇聚点作为根并且每个接收方作为叶。
在另一实施例中，一种方法由源分组路由(SPRING)网络中的网络设备执行。该方法还为组播组建立多点到多点组播分发树。网络设备用作多点到多点组播分发树中的节点。该方法包括经由控制平面协议接收汇聚点的通告，经由控制平面协议发送针对组播组的接收兴趣，经由控制平面协议接收针对组播组的接收兴趣，以及确定在所述多点到多点组播分发树中的角色，在所述多点到多点组播分发树中汇聚点作为根并且每个接收兴趣作为叶。
在另一实施例中，一种源分组路由(SPRING)网络中的网络设备被配置成实现建立多点到多点组播分发树的方法。网络设备被选择作为多点到多点组播分发树的汇聚点。网络设备包括非暂时性机器可读存储介质，其中存储有多点组播管理器和处理器。处理器耦接到非暂时性机器可读存储介质。处理器被配置成执行多点组播管理器。多点组播管理器经由控制平面协议利用组播标识符和组播段标识符通告汇聚点，经由控制平面协议从组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，并使用单播隧道和复制点构建多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中汇聚点作为根并且每个接收方作为叶。
在一个实施例中，一种计算设备被配置成执行多个虚拟机。多个虚拟机实现网络功能虚拟化(NFV)。计算设备与网络设备通信。网络设备位于源分组路由(SPRING)网络中。该网络设备被配置成实现建立多点到多点组播分发树的方法，其中该网络设备被选择作为多点到多点组播分发树的汇聚点。计算设备是非暂时性机器可读存储介质，其中存储有多点组播管理器和处理器。处理器耦接到非暂时性机器可读存储介质。处理器执行多个虚拟机中的虚拟机。该虚拟机用于执行多点组播管理器。多点组播管理器通过控制平面协议利用组播标识符和组播段标识符通告汇聚点，经由控制平面协议从组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，并使用单播隧道和复制点构建多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中汇聚点作为根并且每个接收方作为叶。
在一个实施例中，控制平面设备被配置成实现包括网络设备的软件定义网络(SDN)网络的控制平面。网络设备处于源分组路由(SPRING)网络中。网络设备被配置成实现建立多点到多点组播分发树的方法，其中该网络设备被选择作为多点到多点组播分发树的汇聚点。计算设备是非暂时性机器可读存储介质，其中存储有多点组播管理器和处理器。处理器耦接到非暂时性机器可读存储介质。处理器被配置成执行多点组播管理器。多点组播管理器经由控制平面协议利用标识符和组播段标识符通告汇聚点，经由控制平面协议从组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，并使用单播隧道和复制点构建多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中汇聚点作为根并且每个接收方作为叶。
附图说明
通过参考用于说明本发明实施例的以下描述和附图，可以最好地理解本发明。在附图中：
图1是使用汇聚点配置用于多点到多点组播的网络的一个实施例的图。
图2是用于汇聚点建立多点到多点组播分发树的过程的一个实施例的流程图。
图3是用于使节点在多点到多点组播分发树中具有角色的过程的一个实施例的流程图。
图4A示出了根据本发明一些实施例的示例性网络内的网络设备(ND)之间的连接性，以及ND的三个示例性实现方式。
图4B示出了根据本发明一些实施例的实现专用网络设备的示例性方式。
图4C示出了根据本发明一些实施例的可以耦接虚拟网络元件(VNE)的各种示例性方式。
图4D示出了根据本发明一些实施例的在每个ND上具有单个网络元件(NE)的网络，并且在该直接转发方法中将传统的分布式方法(通常由传统路由器使用)与用于维持可达性和转发信息的集中式方法(也称为网络控制)进行对比。
图4E示出了根据本发明一些实施例的每个ND实现单个NE的简单情况，但是集中控制平面已经将不同ND中的多个NE抽象为(表示为)一个虚拟网络中的单个NE。
图4F示出了本发明一些实施例的其中多个VNE在不同的ND上实现并且彼此耦接的情况，并且其中集中控制平面已经抽象出这些多个VNE，使得它们在一个虚拟网络中表现为单个VNE。
图5示出了根据本发明一些实施例的具有集中控制平面(CCP)软件550的通用控制平面设备。
具体实施方式
以下描述说明了用于在源分组路由(SPRING)网络中建立多点到多点组播分发树的方法和装置，其中使用单播隧道和复制点构建组播分发树，并且单个MDT服务于组播组中的所有发送方和接收方。该方法和装置利用SPRING网络中的所选汇聚点作为点到多点组播分发树的根，所述点到多点组播分发树以这样的方式配置：源可以使用单播隧道以经由汇聚点向该组中的所有接收方发送业务。网络中的每个节点可以通告针对组播组的接收兴趣，并且每个节点可以通过利用作为SPRING操作的正常工件先验存在的一组单播隧道来将组业务隧道传输到根而向该组发送业务。基于SPRING网络的特性，每个节点然后可以独立且确定地确定它们在构建每个组播组的多点到多点组播分发树中的角色。可以使用任何过程选择汇聚点。在一些实施例中，汇聚点通告其用作汇聚点的组播组和组播段标识符(SID)。利用该信息连同分布式接收兴趣以及SPRING网络的已知拓扑，网络中的每个节点具有足够的信息来确定每个组播组的多点到多点组播分发树并相应地配置本地转发信息库。在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如逻辑实现方式、操作码、指定操作数的装置、资源划分/共享/复制实现方式、系统组件的类型和相互关系，以及逻辑划分/集成选择，以便提供对本发明更彻底的了解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它情况下，没有详细示出控制结构、门级电路和完整软件指令序列，以免模糊本发明。在所包括的描述下，本领域普通技术人员将能够实现适当的功能而无需过多的实验。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括特定的特征、结构或特性。而且，这些短语不一定指的是同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为本领域技术人员知晓结合不论是否明确描述的其它实施例来实现这样的特征、结构或特性。
带括号的文本和具有虚线边框(例如，大破折号、小破折号、点划线和点)的方框可以在本文中用于说明向本发明的实施例添加附加特征的可选操作。然而，这种符号不应被理解为这些是唯一的选项或可选操作，和/或具有实线边框的方框在本发明的某些实施例中不是可选的。
在以下描述和权利要求中，可以使用术语“耦接”和“连接”以及它们的派生词。应该理解的是，这些术语并非旨在作为彼此的同义词。“耦接”用于指示两个或更多个元件，它们可以或可以不彼此直接物理或电接触，彼此协作或相互作用。“连接”用于指示在彼此耦接的两个或更多个元件之间建立通信。
将参考其它附图的示例性实施例来描述流程图中的操作。然而，应该理解，流程图的操作可以由不同于参考其它附图所讨论的那些实施例的本发明的实施例执行，并且参考这些其它附图讨论的本发明的实施例可以执行不同于那些参考流程图讨论的那些操作。
电子设备使用机器可读介质(也称为计算机可读介质)，诸如机器可读存储介质(例如，磁盘、光盘、只读存储器(ROM)、闪存设备、相变存储器)和机器可读传输介质(也称为载波)(例如，电、光、无线电、声学或其它形式的传播信号——诸如载波、红外信号)，存储和传输(在网络内部和/或与其它电子设备一起)代码(其由软件指令组成并且有时被称为计算机程序代码或计算机程序)和/或数据。因此，电子设备(例如，计算机)包括硬件和软件，诸如一一个或多个处理器的集合，其耦接到一个或多个机器可读存储介质以存储用于在该组处理器上执行和/或存储数据的代码。例如，电子设备可以包括包含代码的非易失性存储器，因为即使当电子设备关闭时(当电源被移除时)，非易失性存储器也可以保持代码/数据，并且当电子设备开启时通常将由该电子设备的处理器执行的代码的一部分从较慢的非易失性存储器复制到该电子设备的易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)中。典型的电子设备还包括一组或一个或多个物理网络接口，以与其它电子设备建立网络连接(以使用传播信号传输和/或接收代码和/或数据)。可以使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现本发明的实施例的一个或多个部分。
网络设备(ND)是通信地互连网络上的其它电子设备(例如，其它网络设备、终端用户设备)的电子设备。一些网络设备是“多服务网络设备”，其提供对多个网络功能(例如，路由、桥接、交换、第2层聚合、会话边界控制、服务质量和/或订户管理)的支持，和/或提供多种应用服务(例如，数据、语音和视频)的支持。
概述
多点到多点组播分发树(MDT)是利用中央复制点(称为汇聚节点)的组播分发树的变体，并且将数据业务发送到特定组播组的所有节点将数据业务发送到汇聚节点，然后该汇聚节点使用单个MDT将其复制到接收方集，该汇聚节点也是单个MDT的根。发送到汇聚点的数据业务可以经由单播隧道从每个发送节点或经由类似机制发送。结构存在于协议无关组播(PIM)(例如，PIM双向(BI-DIR)和组播标签分发协议(mLDP))中以支持多点到多点MDTs，然而，与这些协议相关联的开销使得它们效率较低并且需要额外的网络资源。因此，实施例提供了用于多点到多点MDT的过程和装置，以与资源较少的计算SPRING网络架构一起使用。
多点到多点(MP2MP)标签交换路径(LSP)
LSP是多协议标签交换(MPLS)协议中的路径或与SPRING网络结合使用的类似协议，以使用网络上的标签转发数据分组。MP2MP LSP是具有以位于SPRING网络中的“汇聚点”为根的单个MDT的LSP以及一组源和将源连接到汇聚点的单播隧道。作为针对组播组的发送方的节点将组播数据业务隧道传送到以某个标识符标记的汇聚点(RP)，以允许RP将业务与MDT和组播组相关联，在SPRING情况下该标识符为组播SID。RP将业务反映到MDT上，MDT中的节点将其复制并转发到该组接收方。在一些实施例中，发送方将接收其发送到组播组的任何业务的副本。
实施例提供克服现有技术限制的方法和装置。在实施例中，SPRING网络中的节点被选择并配置成给定组播组的汇聚点。可以利用任何集中式或分布式过程，使用用于选择最佳或次优汇聚点的任何标准和输入信息来确定汇聚点。一旦被选择，汇聚点就使用内部网关协议(IGP)或标识组播组的组播组标识符和/或段标识符(SID)的类似协议将其自身通告为组播组的汇聚点。汇聚点将自身配置成将标记有SID的传入分组映射到与此SID关联的MDT，其中汇聚点服务作为此MDT的根。
在实施例中，SPRING网络中作为给定组播组的数据业务的源或发送方的节点将标记有SID的业务发送到封装在汇聚点单播SID中的汇聚分组(例如，利用先验存在的MP2P隧道传输到RP)。类似地，在实施例中，SPRING网络中作为组播组的接收方或叶的节点通过使用IGP或类似协议对这样的接收兴趣泛洪(flood)来注册针对组播组的接收兴趣，使得SPRING网络的其它节点将具有足够信息以使用汇聚点作为根并且将通告接收兴趣的每个节点作为MDT的叶来构建MDT。多点到多点MDT的计算和构建或IGP的‘组播收敛’将像处理任何其它组播源一样处理汇聚通告，从而得到作为单播隧道和复制点的混合的MDT。对树构建过程的唯一修改是，任何汇聚点都将自己配置成在所有接口上混合接收组播SID，并将其适当地反映到MDT的所有下游接口(作为顶部标签或隧道封装)，使得该组的多个源可以由共同的MDT提供服务。
实施例可以提供具有多级弹性的MP2MP MDT。在一些实施例中，可以通过将多个节点标识为汇聚点来支持弹性，使得每个所选择的汇聚点将其自身通告为RP，RP具有优先级值，使得可以相对于较低优先级RP优先选择较高优先级RP作为发送数据业务的目的地。在一些实施例中，计算的SPRING网络可以实例化所有以RP为根的树的状态。如果所有RP路由树实际上相等，则发送方将选择当前在IGP数据库的本地副本中的一组节点中具有最高优先级值的节点，或者类似地选择RP。在另一实施例中，节点可以在其自身的标识符与优先级值在算法上组合之后选择作为最高节点的RP，例如，在目标是弹性和一些负载扩展的情况下。为了支持具有增强的弹性的这种实施例，状态量将介于单个MDT和完整(S、G)网格之间。源还可以具有足够的信息来了解节点故障是否影响一个RP MDT而不影响另一个，并且可以通过在发生故障的情况下发送到具有未受影响的MDT的RP来越权默认负载扩展以维持服务。
图1是使用汇聚点配置用于多点到多点组播的网络的一个实施例的图。该图示出了示例和简化的SPRING网络，其中一组节点A-B是组播组的发送方和/或接收方，其中RP节点是汇聚点。节点A-B中的任何一个可以是通过将标记有组播SID的要发送到组播组的数据业务隧道传输到RP的发送方。类似地，节点A-B中的任何一个都能够通过注册兴趣从以RP为根的多点到多点组播分发树接收数据业务，从而被包括以用于经由mp2mp MDT进行分发。可以使用任何集中式或分布式算法或通过SPRING网络的节点之间的手动配置或协商来选择RP。通过提供清晰度简化了所示网络。本领域技术人员将理解，网络中可以存在任何数量的节点，并且这些节点可以参与任何数量和组合的MDT，包括mp2mp MDT。未直接示出诸如mp2mp MDT的复制点之类的中间节点。
图2是用于汇聚点建立多点到多点组播分发树的过程的一个实施例的流程图。可以使用任何算法或过程将汇聚点(RP)通知或配置成RP(方框201)。可以利用任何集中式、分布式的或类似的过程来从计算的SPRING网络中的节点中选择汇聚点。所示的序列是作为示例提供的，然而，本领域技术人员将理解，所示序列不是严格的序列，并且步骤可以以不同的顺序执行。
在选择时，汇聚点可以通告它是特定组播组的RP(方框203)。可以使用任何协议控制平面协议来进行通告，例如内部网关协议(IGP)。通告可以使用包括关联的组播段标识符(SID)的任何组播组标识符来标识组播组。组播组标识符可以被计算的SPRING网络中的其它节点用来识别RP并且在计算该组播组的mp2mp MDT时离开并且在安装状态时利用SID来实现mp2mp MDT。
在任何时候，网络中的其它节点可以使用控制平面协议(例如，IGP)或类似协议来注册组播组中的接收兴趣以发布接收兴趣的加入或类似通告(方框205)。这些通告被分发到计算的SPRING网络的节点。因此，计算的SPRING网络中的每个节点具有足够的信息来确定每个组播组的mp2mp MDT。连同已经通告的任何已发送的发送兴趣和RP的已知位置，节点然后使用RP作为根计算mp2mp MDT，并且包括已经通告接收兴趣的每个节点作为MDT的叶，其中使用单播隧道将发送方连接到RP，将RP连接到复制点，并继而将复制点连接到另外复制点和叶，来构造mp2mp MDT(方框207)。这可以称为组播收敛。计算mp2mp MDT的过程可以通过网络拓扑或组播组成员资格的选区的任何改变来重新启动。
然后，RP可以在组播收敛之后从组播组的发送方(即，源)接收数据业务(方框209)。可以使用组播SID或类似的组播组标识符来标识所接收的数据业务。然后，RP可以将已隧道传输到RP的接收的数据业务与相应的mp2mp MDT相关联。一旦与正确的mp2mp MDT相关联，则可以使用p2mp MDT转发和分发这样的数据业务，以将数据业务发送到已经注册了针对组播组的接收兴趣的每个订户或叶节点(方框211)。
图3是用于使节点在多点到多点组播分发树中具有角色的过程的一个实施例的流程图。可以使用IGP或类似协议经由来自RP的通告向节点通知所选择或配置的RP(方框301)。所示的序列是作为示例提供的，然而，本领域技术人员将理解，所示序列不是严格的序列，并且步骤可以以不同的顺序执行。所接收的RP的通告可以包括组播组标识符和组播SID，当构造针对该组播组的mp2mp MDT时，该组播组标识符和组播SID可以被节点用来标识RP并将其与组播组相关联。RP是唯一通告针对相关组播组的发送兴趣的节点。
节点可以确定其是其成员的组播组中的每一个组播组或者其被配置成加入并发布对应的接收兴趣通告所针对的组播组(方框303)。在一些实施例中，如果节点是源，则它可以通告发送兴趣。然而，在其它实施例中，节点不注册发送兴趣，并且RP被配置成接受来自任何节点的业务。可以使用控制平面协议(例如，IGP)或类似协议来分发接收兴趣。在任何时候，网络中的其它节点还可以使用控制平面协议(例如，IGP)或类似协议来注册组播组中的接收兴趣，以发布接收兴趣的加入或类似通告(方框305)。这些通告被分发到计算的SPRING网络的节点。因此，计算的SPRING网络中的每个节点具有足够的信息来确定它们在每个组播组的mp2mp MDT中的角色(方框307)。节点可以接收任何数量的接收兴趣。撤销这些接收兴趣也可能是节点正在退出组播组或离开的通知。使用已通告的任何接收兴趣和RP的已知位置，节点然后使用RP作为根并且包括已经通告接收兴趣的每个节点作为MDT的叶来计算p2mp MDT，其中使用单播隧道将发送方连接到RP，单播隧道将RP连接到复制点，复制点继而连接到另外复制点和叶，来构建mp2mp MDT。根自身将FIB配置成从任何接口混合接收和反映组播SID。参与MDT的所有节点完成状态安装可以称为组播收敛。计算mp2mp MDT的过程可以通过网络拓扑或组播组成员资格的选区的任何改变来重新启动。
然后，节点可以在组播收敛之后从针对组播组的发送方(即，源)接收来自mp2mpMDT的数据业务(方框309)。可以使用组播SID或类似的组播组标识符来标识所接收的数据业务。类似地，如果节点是发送方，则它可以使用SID或类似的组播标识符经由单播隧道向RP发送目的地为组播组的数据业务，然后RP将该数据业务反映回该组播组的mp2mp MDT。
通过提供作为PIM-BIDIR或mLDP MP2MP LSP的替代的较低开销mp2mp组播，实施例提供优于现有技术的优点。与这些技术相反，实施例提供了在IGP中通告RP而不是使用单独的协议。此外，RP与任何其它源特定树的区别在于，RP将对其FIB进行编程以在所有接口上接收MDT的SID。在一些实施例中，RP不依赖于对它作为树的根的一组源的了解。RP通告(例如，可能看起来像具有位组的源特定通告，表明该节点愿意成为该组的RP，或类似信息)还告知该组发送方在向RP以及网络中的其它节点发送时使用的组播SID，以用于MDT构建。实施例还包括弹性机制和RP的IGP通告实现。
架构
图4A示出了根据本发明一些实施例的示例性网络内的网络设备(ND)之间的连接性，以及ND的三个示例性实现方式。图4A示出了ND 400A-H，以及它们通过400A-400B、400B-400C、400C-400D、400D-400E、400E-400F、400F-400G和400A-400G，以及400H与400A、400C、400D和400G中的每一个之间的线路的连接。这些ND是物理设备，这些ND之间的连接可以是无线的或有线的(通常称为链路)。从ND 400A、400E和400F延伸的附加线示出了这些ND充当网络的入口和出口点(因此，这些ND有时被称为边缘ND；而其它ND可以被称为核心ND)。
图4A中的两个示例性ND实现方式是：1)使用定制的专用集成电路(ASIC)和专用操作系统(OS)的专用网络设备402；以及2)使用普通现成(COTS)处理器和标准OS的通用网络设备404。
专用网络设备402包括联网硬件410，其包括计算资源412(其通常包括一个或多个处理器的集合)、转发资源414(其通常包括一个或多个ASIC和/或网络处理器)、以及物理网络接口(NI)416(有时称为物理端口)、以及其中存储有联网软件420的非暂时性机器可读存储介质418。物理NI是ND中的硬件，网络通过其连接(例如，无线地通过无线网络接口控制器(WNIC)或通过将电缆插入连接到网络接口控制器(NIC)的物理端口)，诸如ND 400A-H之间的连接所示的那些连接。在操作期间，联网软件420可以由联网硬件410执行以实例化一个或多个网络软件实例422的集合。联网软件实例422中的每一个以及联网硬件410中执行该网络软件实例的那部分(无论是专用于该网络软件实例的硬件和/或该联网软件实例与其它联网软件实例422临时共享的硬件的时间片)形成单独的虚拟网络元件430A-R。每个虚拟网络元件(VNE)430A-R包括控制通信和配置模块432A-R(有时称为本地控制模块或控制通信模块)和转发表434A-R，使得给定虚拟网络元件(例如，430A)包括控制通信和配置模块(例如，432A)、一个或多个转发表(例如，434A的集合)、以及联网硬件410中执行虚拟网络元件(例如，430A)的那部分。联网软件实例422可以实现应用程序464A-R，具体地在这种情况下是多点组播管理器464A-R，其实现如上所述的用于实现RP或SPRING网络中的其它节点的方法的功能。
通常在物理上和/或逻辑上认为专用网络设备402包括：1)ND控制平面424(有时称为控制平面)，其包括执行控制通信和配置模块432A-R的计算资源412；以及2)ND转发平面426(有时称为转发平面、数据平面或媒体平面)，其包括利用转发表434A-R和物理NI 416的转发资源414。作为示例，在ND是路由器(或正在实现路由功能)的情况下，ND控制平面424(执行控制通信和配置模块432A-R的计算资源412)通常负责参与控制如何路由数据(例如，分组)(例如，数据的下一跳和该数据的输出物理NI)并将该路由信息存储在转发表434A-R中，以及ND转发平面426负责在物理NI 416上接收该数据，并基于转发表434A-R将该数据转发出适当的物理NI 416。
图4B示出了根据本发明一些实施例的实现专用网络设备402的示例性方式。图4B示出了包括卡438(通常是可热插拔的)的专用网络设备。虽然在一些实施例中，卡438具有两种类型(一个或多个用作ND转发平面426(有时称为线卡)，并且一个或多个用于实现ND控制平面424(有时称为控制卡))，替代实施例可以将功能组合到单个卡上和/或包括附加卡类型(例如，一种附加类型的卡被称为服务卡、资源卡或多应用卡)。服务卡可以提供专门的处理(例如，第4层到第7层服务(例如，防火墙、互联网协议安全(IPsec)、安全套接字层(SSL)/传输层安全(TLS)、入侵检测系统(IDS)、对等(P2P)、IP语音(VoIP)会话边界控制器、移动无线网关(网关通用分组无线服务(GPRS)支持节点(GGSN)、演进分组核心(EPC)网关))。作为示例，服务卡可用于端接(terminate)IPsec隧道并执行伴随认证和加密算法。这些卡通过示出为底板436(例如，耦接线卡的第一全网和耦接所有卡的第二全网)的一个或多个互连机制耦接在一起。
返回到图4A，通用网络设备404包括硬件440，该硬件包括一个或多个处理器442(通常是COTS处理器)的集合和网络接口控制器444(NIC；也称为网络接口卡)(包括物理NI446)、以及其中存储有软件450的非暂时性机器可读存储介质448。在操作期间，处理器442执行软件450以实例化一组或多组的一个或多个应用程序464A-R。虽然一个实施例不实现虚拟化，但是替代实施例可以使用不同形式的虚拟化。例如，在一个这样的替代实施例中，虚拟化层454表示操作系统的内核(或在基本操作系统上执行的垫片)，操作系统的内核允许创建称为软件容器的多个实例462A-R，每个实例462A-R可用于执行一组(或多组)应用程序464A-R；其中多个软件容器(也称为虚拟化引擎、虚拟专用服务器或jail)是用户空间(通常是虚拟内存空间)，它们彼此分离并与运行操作系统的内核空间分开；并且除非明确允许，否则在给定用户空间中运行的该组应用程序不能访问其它进程的内存。在另一这样的替代实施例中，虚拟化层454表示管理程序(有时称为虚拟机监视器(VMM))或在主机操作系统之上执行的管理程序，并且每组应用程序464A-R在称为虚拟机(在某些情况下可能被认为是一种严格隔离的软件容器形式)的实例462A-R中的客户操作系统之上运行，其中虚拟机在管理程序之上运行——客户操作系统和应用程序可能不了解它们在虚拟机上运行而不是在“裸机”主机电子设备上运行，或者通过半虚拟化操作系统和/或应用程序可能意识到存在虚拟化以用于优化目的。在其它替代实施例中，应用程序中的一个、一些或全部被实现为单核，其可以通过直接用应用程序仅编译有限的一组库(例如，来自包括OS服务的驱动程序/库的库操作系统(LibOS))来生成，该组库提供应用程序所需的特定OS服务。由于单核可以实现为直接在硬件440上运行，直接在管理程序上运行(在这种情况下，单核有时被描述为在LibOS虚拟机内运行)，或者在软件容器中运行，实施例可以完全实现为单核直接在由虚拟化层454表示的管理程序上运行，单核在由实例462A-R表示的软件容器内运行，或者作为单核和上述技术的组合(例如，单核和虚拟机都直接在管理程序上运行，单核和该组应用程序在不同的软件容器中运行)。
一组或多组的一个或多个应用程序464A-R的实例化以及虚拟化(如果实现的话)统称为软件实例452。每组应用程序464A-R、对应的虚拟化构造(例如，实例462A-R)(如果实现的话)、以及硬件440中执行它们的部分(无论是专用于该执行的硬件和/或临时共享的硬件的时间片)形成单独的虚拟网络元件460A-R。软件实例452可以实现应用程序464A-R，具体地在这种情况下是多点组播管理器464A-R，其实现用于实现RP的方法或如上文所述的SPRING网络中的其它节点的功能。
虚拟网络元件460A-R执行与虚拟网络元件430A-R类似的功能——例如，类似于控制通信和配置模块432A和转发表434A(硬件440的这种虚拟化有时被称为网络功能虚拟化(NFV))。因此，NFV可用于将许多网络设备类型合并到行业标准的高容量服务器硬件、物理交换机和物理存储上，这些可以位于数据中心、ND和客户端设备(CPE)中。虽然本发明的实施例示出为其中每个实例462A-R对应于一个VNE 460A-R，但是替代实施例可以以更精细的级别粒度实现该对应关系(例如，线卡虚拟机虚拟化线卡，控制卡虚拟机虚拟化控制卡等)；应当理解，本文参考实例462A-R与VNE的对应关系描述的技术也适用于使用这种更精细级别的粒度和/或单核的实施例。
在某些实施例中，虚拟化层454包括虚拟交换机，其提供与物理以太网交换机类似的转发服务。具体地，该虚拟交换机在实例462A-R与NIC 444之间以及可选地在实例462A-R之间转发业务；此外，该虚拟交换机可以强制VNE 460A-R之间的网络隔离，其中通过策略不允许彼此通信(例如，通过尊重虚拟局域网(VLAN))。
图4A中的第三示例性ND实现方式是混合网络设备406，其包括单个ND中的定制ASIC/专用OS和COTS处理器/标准OS或ND内的单个卡。在这种混合网络设备的某些实施例中，平台VM(即，实现专用网络设备402的功能的VM)可以为混合网络设备406中存在的联网硬件提供半虚拟化。
无论ND的上述示例性实现方式如何，当考虑由ND实现的多个VNE中的单个VNE时(例如，仅VNE中的一个是给定虚拟网络的一部分)或者仅有单个VNE当前由ND实现，缩短的术语网络元件(NE)有时用于指代该VNE。同样在所有上述示例性实现方式中，每个VNE(例如，VNE 430A-R、VNE 460A-R和混合网络设备406中的那些)接收物理NI上的数据(例如，416、446)，并且将该数据转发出适当的物理NI(例如，416、446)。例如，实现IP路由器功能的VNE基于IP分组中的一些IP首部信息转发IP分组；其中IP首部信息包括源IP地址、目的地IP地址、源端口、目的地端口(其中“源端口”和“目的地端口”在本文指代协议端口，与ND的物理端口相对)、传输协议(例如，用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)和差异化服务(DSCP)值。
图4C示出了根据本发明一些实施例的可以耦接VNE的各种示例性方式。图4C示出了ND 400A中实现的VNE 470A.1-470A.P(以及可选地VNE470A.Q-470A.R)和ND 400H中的VNE 470H.1。在图4C中，VNE 470A.1-P在以下意义上彼此分离：它们可以从ND 400A外部接收分组并将分组转发到ND 400A外；VNE 470A.1与VNE 470H.1耦接，因此它们在它们各自的ND之间传送分组；VNE 470A.2-470A.3可以可选地在它们之间转发分组而不将它们转发到ND 400A外；并且VNE 470A.P可以可选地成为包括VNE470A.Q、其后是VNE 470A.R的VNE链中的第一个(这有时被称为动态服务链，其中VNE系列中的每个VNE提供不同的服务——例如，一个或多个层4-7网络服务)。虽然图4C示出了VNE之间的各种示例性关系，但是替代实施例可以支持其它关系(例如，更多/更少的VNE、更多/更少的动态服务链、具有一些共同VNE和一些不同VNE的多个不同动态服务链)。
例如，图4A的ND可以形成互联网或专用网络的一部分；以及其它电子设备(未示出；诸如终端用户设备，包括工作站、膝上型计算机、上网本、平板计算机、掌上计算机、移动电话、智能电话、平板手机、多媒体电话、互联网协议语音(VOIP)电话、终端、便携式媒体播放器、GPS单元、可穿戴设备、游戏系统、机顶盒、支持互联网的家用电器)可以耦接到网络(直接地或通过诸如接入网络的其它网络)以通过网络(例如，互联网或重叠在互联网(例如，通过互联网隧道连接)的虚拟专用网络(VPN))彼此进行通信(直接地或通过服务器)和/或访问内容和/或服务。这样的内容和/或服务通常由属于服务/内容提供商的一个或多个服务器(未示出)或参与对等(P2P)服务的一个或多个终端用户设备(未示出)提供，并且例如可以包括公共网页(例如，免费内容、商店前端、搜索服务)、私人网页(例如，提供电子邮件服务的用户/密码访问的网页)和/或VPN上的公司网络。例如，终端用户设备可以耦接(例如，通过耦接到接入网络(有线或无线)的客户端设备)到边缘ND，该边缘ND耦接(例如，通过一个或多个核心ND)到其它边缘ND，其它边缘ND耦接到充当服务器的电子设备。然而，通过计算和存储虚拟化，作为图4A中的ND操作的一个或多个电子设备也可以托管一个或多个这类服务器(例如，在通用网络设备404的情况下，一个或多个软件实例462A-R可以作为服务器运行；对于混合网络设备406也是如此；在专用网络设备402的情况下，一个或多个这类服务器也可以在由计算资源412执行的虚拟化层上运行)；在这种情况下，服务器被认为与该ND的VNE共处一地。
虚拟网络是提供网络服务(例如，L2和/或L3服务)的物理网络(诸如图4A中的网络)的逻辑抽象。虚拟网络可以实现为覆盖网络(有时称为网络虚拟化覆盖)，其通过底层网络(例如，L3网络，诸如使用隧道(例如，通用路由封装(GRE)、第2层隧道协议(L2TP)、IPSec)来创建覆盖网络的互联网协议(IP)网络)提供网络服务(例如，第2层(L2，数据链路层)和/或第3层(L3，网络层)服务)。
网络虚拟化边缘(NVE)位于底层网络的边缘并参与实现网络虚拟化；NVE的面向网络的一侧使用底层网络来隧道连接帧与其它NVE；NVE的面向外的一侧向网络外部的系统发送数据和从网络外部的系统接收数据。虚拟网络实例(VNI)是NVE上的虚拟网络的特定实例(例如，ND上的NE/VNE，ND上的NE/VNE的一部分，其中NE/VNE通过模拟被分成多个VNE)；可以在NVE上实例化一个或多个VNI(例如，作为ND上的不同VNE)。虚拟接入点(VAP)是NVE上用于将外部系统连接到虚拟网络的逻辑连接点；VAP可以是通过逻辑接口标识符(例如，VLANID)识别的物理或虚拟端口。
网络服务的示例包括：1)以太网LAN模拟服务(类似于互联网工程任务组(IETF)多协议标签交换(MPLS)或以太网VPN(EVPN)服务的基于以太网的多点服务)，其中外部系统通过底层网络由LAN环境跨网络互连(例如，NVE为不同的这种虚拟网络提供单独的L2 VNI(虚拟交换实例)，以及跨底层网络的L3(例如，IP/MPLS)隧道封装)；以及2)虚拟化IP转发服务(从服务定义的角度来看，类似于IETF IP VPN(例如，边界网关协议(BGP)/MPLS IPVPN))，其中外部系统通过底层网络由L3环境跨网络互连(例如，NVE为不同的这种虚拟网络提供单独的L3 VNI(转发和路由实例)、以及跨底层网络的L3(例如，IP/MPLS)隧道封装))。网络服务还可以包括服务质量能力(例如，业务分类标记、业务调节和调度)、安全能力(例如，用于保护客户端免受网络发起的攻击的过滤器，以避免格式错误的路由通告)和管理能力(例如，全面检测和处理)。
图4D示出了根据本发明一些实施例的在图4A的每个ND上具有单个网络元件的网络，并且在该直接转发方法中将传统的分布式方法(通常由传统路由器使用)与用于维持可达性和转发信息的集中式方法(也称为网络控制)进行对比。具体地，图4D示出了具有与图4A的ND 400A-H相同的连接性的网络元件(NE)470A-H。
图4D示出了分布式方法472，其在NE 470A-H上分发用于生成可达性和转发信息的责任；换句话说，分发邻居发现和拓扑发现的过程。
例如，在使用专用网络设备402的情况下，ND控制平面424的控制通信和配置模块432A-R通常包括可达性和转发信息模块以实现一个或多个路由协议(例如，外部网关协议，诸如边界网关协议(BGP)；内部网关协议(IGP)，例如，开放最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统(IS-IS)、路由信息协议)(RIP)、标签分发协议(LDP)；资源预留协议(RSVP)(包括RSVP-业务工程(TE)：用于LSP隧道的RSVP扩展和通用多协议标签交换(GMPLS)信令RSVP-TE))，其与其它NE通信以交换路由，然后基于一个或多个路由度量选择那些路由。因此，NE470A-H(例如，执行控制通信和配置模块432A-R的计算资源412)通过分布式地确定网络内的可达性并计算它们各自的转发信息来执行它们参与控制如何路由(例如，数据的下一跳和该数据的输出物理NI)数据(例如，分组)的责任。路由和邻接存储在ND控制平面424上的一个或多个路由结构(例如，路由信息库(RIB)、标签信息库(LIB)、一个或多个邻接结构)中。ND控制平面424利用基于路由结构的信息(例如，邻接和路由信息)对ND转发平面426进行编程。例如，ND控制平面424将邻接和路由信息编程到ND转发平面426上的一个或多个转发表434A-R(例如，转发信息库(FIB)、标签转发信息库(LFIB)和一个或多个邻接结构)。对于第2层转发，ND可以存储一个或多个桥接表，用于基于数据中的第2层信息转发该数据。虽然以上示例使用专用网络设备402，但是可以在通用网络设备404和混合网络设备406上实现相同的分布式方法472。
图4D示出了集中式方法474(也称为软件定义网络(SDN))，其解耦系统，该系统做出关于从将业务转发到所选目的地的底层系统发送业务的位置的决定。所示集中式方法474负责在集中控制平面476(有时称为SDN控制模块、控制器、网络控制器、OpenFlow控制器、SDN控制器、控制平面节点、网络虚拟化管理机构或管理控制实体)中生成可达性和转发信息，因此邻居发现和拓扑发现的过程是集中的。集中控制平面476具有与数据平面480(有时称为基础设施层、网络转发平面或转发平面(不应与ND转发平面混淆))的南边界接口482，数据平面480包括NE 470A-H(有时称为交换机、转发元件、数据平面元件或节点)。集中控制平面476包括网络控制器478，网络控制器478包括集中式可达性和转发信息模块479，集中式可达性和转发信息模块479确定网络内的可达性并通过南边界接口482(可以使用OpenFlow协议)将转发信息分发到数据平面480的NE 470A-H。因此，网络智能集中于在通常与ND分离的电子设备上执行的集中控制平面476中。
例如，在数据平面480中使用专用网络设备402的情况下，ND控制平面424的控制通信和配置模块432A-R中的每一个通常包括提供南边界接口482的VNE侧的控制代理。在这种情况下，ND控制平面424(执行控制通信和配置模块432A-R的计算资源412)执行其参与控制如何通过与集中控制平面476通信以从集中式可达性和转发信息模块479接收转发信息(并且在一些情况下，可达性)的控制代理来路由(例如，数据的下一跳和该数据的输出物理NI)数据(例如，分组)的责任(应当理解，在本发明一些实施例中，除了与集中控制平面476通信之外，控制通信和配置模块432A-R还可以在确定可达性和/或计算转发信息方面起一些作用——但比在分布式方法的情况下更少；这些实施例通常被认为属于集中式方法474，但也可以被认为是混合方法)。
虽然以上示例使用专用网络设备402，但是可以利用通用网络设备404和混合网络设备406来实现相同的集中式方法474(例如，VNE 460A-R中的每一个执行其控制如何通过与集中控制平面476通信以从集中可达性和转发信息模块479接收转发信息(以及在一些情况下，可达性信息)来路由(例如，数据的下一跳和该数据的输出物理NI)数据(例如，分组)的责任；应当理解，在本发明一些实施例中，除了与集中控制平面476通信之外，VNE 460A-R还可以在确定可达性和/或计算转发信息方面起一些作用——但比在分布式方法的情况下更少)。事实上，SDN技术的使用可以增强在通用网络设备404或混合网络设备406实现方式中使用的NFV技术，因为NFV能够通过提供可在其上运行SDN软件的基础设施来支持SDN，并且NFV和SDN都旨在利用商品服务器硬件和物理交换机。
图4D还示出了集中控制平面476具有到应用层486的北边界接口484，在应用层486中驻留着应用程序488。集中控制平面476具有形成应用程序488的虚拟网络492(有时被称为逻辑转发平面、网络服务或覆盖网络(数据平面480的NE 470A-H是底层网络))的能力。因此，集中控制平面476维持所有ND和配置的NE/VNE的全局视图，并且可以有效地将虚拟网络映射到底层ND(包括在通过硬件(ND、链路或ND组件)故障、添加或删除而导致的物理网络改变时维持这些映射)。
虽然图4D示出了与集中式方法474分离的分布式方法472，但是网络控制的操作可以以不同的方式分布，或者在本发明的某些实施例中组合两者。例如：1)实施例通常可以使用集中式方法(SDN)474，但是某些功能委托给NE(例如，分布式方法可以用于实现故障监视、性能监视、保护切换和/或邻居和/或拓扑发现的原语中的一个或多个)；或者2)本发明的实施例可以经由集中控制平面和分布式协议二者来执行邻居发现和拓扑发现，并且将结果进行比较以提出他们不一致的异常。这些实施例通常被认为属于集中式方法474，但也可以被认为是混合方法。
虽然图4D示出了ND 400A-H中的每一个实现单个NE 470A-H的简单情况，但是应当理解，参考图4D描述的网络控制方法也适用于其中一个或多个ND 400A-H实现多个VNE(例如，VNE 430A-R、VNE 460A-R、混合网络设备406中的那些)的网络。替代地或另外，网络控制器478还可以模拟单个ND中的多个VNE的实现方式。具体地，代替(或除了)在单个ND中实现多个VNE，网络控制器478可以将单个ND中的VNE/NE的实现方式呈现为虚拟网络492中的多个VNE(全部在同一个虚拟网络492中，每个在虚拟网络492中的不同虚拟网络中，或者某种组合)。例如，网络控制器478可以使ND在底层网络中实现单个VNE(NE)，然后在集中控制平面476内逻辑划分该NE的资源，以在虚拟网络中呈现不同的VNE 492(覆盖网络中的这些不同VNE共享底层网络中ND上的单个VNE/NE实现方式的资源)。
网络控制器478可以实现应用程序，具体地，在这种情况下是多点组播管理器481，多点组播管理器481实现用于实现RP或SPRING网络中的其它节点的方法的功能。在其它实施例中，多点组播管理器481可以在应用层486中与其它应用程序488一起实现。
另一方面，图4E和图4F分别示出了NE和VNE的示例性抽象，网络控制器478可以将NE和VNE呈现为虚拟网络492中的不同虚拟网络的一部分。图4E示出了根据本发明一些实施例的简单情况，其中每个ND 400A-H实现单个NE 470A-H(参见图4D)，但是集中控制平面476已经将不同ND中的多个NE(NE 470A-C和G-H)抽象为(表示为)图4D的一个虚拟网络492中的单个NE 470I。图4E示出了在该虚拟网络中，NE 470I耦接到NE 470D和470F，NE 470D和470F还耦接到NE 470E。
图4F示出了根据本发明一些实施例的多个VNE(VNE 470A.1和VNE470H.1)在不同的ND(ND 400A和ND 400H)上实现并且彼此耦接的情况，其中集中控制平面476已经抽象这些多个VNE使得它们在图4D的一个虚拟网络492内显示为单个VNE 470T。因此，NE或VNE的抽象可以跨越多个ND。
虽然本发明一些实施例将集中控制平面476实现为单个实体(例如，在单个电子设备上运行的单个软件实例)，但是备选实施例可以跨多个实体扩展功能以实现冗余和/或可扩展性目的(例如，在不同电子设备上运行的多个软件实例)。
类似于网络设备实现方式，运行集中控制平面476以及因此运行包括集中可达性和转发信息模块479的网络控制器478的电子设备可以以各种方式实现(例如，专用设备、通用(例如，COTS)设备或混合设备)。这些电子设备类似地包括计算资源、一组或一个或多个物理NIC、以及其上存储有集中控制平面软件的非暂时性机器可读存储介质。例如，图5示出了包括硬件540的通用控制平面设备504，该硬件540包括一个或多个处理器542(通常是COTS处理器)的集合和网络接口控制器544(NIC；也称为网络接口卡(包括物理NI 546)、以及其中存储有集中控制平面(CCP)软件550的非暂时性机器可读存储介质548。
在使用计算虚拟化的实施例中，处理器542通常执行软件以实例化虚拟化层554(例如，在一个实施例中，虚拟化层554表示操作系统的内核(或在基础操作系统上执行的垫片(shim))，操作系统的内核允许创建称为软件容器的多个实例562A-R(表示单独的用户空间，也称为虚拟化引擎、虚拟专用服务器或jail)，其中每个实例562A-R可用于执行一个或多个应用程序的集合；在另一实施例中，虚拟化层554表示管理程序(有时称为虚拟机监视器(VMM))或在主机操作系统之上执行的管理程序，并且应用程序在称为虚拟机(在一些情况下可能被认为是一种严格隔离的软件容器形式)的实例562A-R内的客户机操作系统之上运行，该虚拟机由管理程序运行；在另一实施例中，应用程序实现为单核，该单核可以通过直接用应用程序仅编译有限的一组库(例如，来自包括OS服务的驱动程序/库的库操作系统(LibOS))来生成，该组库提供应用程序所需的特定OS服务，并且单核可以直接在硬件540上运行，直接在由虚拟化层554表示的管理程序上运行(在这种情况下，单核有时被描述为在LibOS虚拟机内运行)，或者在由实例562A-R中的一个表示的软件容器中运行)。同样，在使用计算虚拟化的实施例中，在操作期间，在虚拟化层554上执行CCP软件550的实例(示出为CCP实例576A)(例如，在实例562A内)。在不使用计算虚拟化的实施例中，CCP实例576A作为单核或在主机操作系统之上，在“裸机”通用控制平面设备504上执行。SOC实例576A的实例化(以及虚拟化层554和实例562A-R(如果实现))统称为软件实例552。
在一些实施例中，CCP实例576A包括网络控制器实例578。网络控制器实例578包括集中式可达性和转发信息模块实例579(其是向操作系统提供网络控制器478的背景并与各种NE进行通信的中间件层)、以及在中间件层上的CCP应用层580(有时称为应用层)(提供各种网络操作所需的智能，诸如协议、网络态势感知和用户界面)。在更抽象的层面，集中控制平面476内的该CCP应用层580与虚拟网络视图(网络的逻辑视图)一起工作，并且中间件层提供从虚拟网络到物理视图的转换。
集中控制平面476基于每个流的CCP应用层580计算和中间件层映射将相关消息传输到数据平面480。流可以被定义为其首部与给定的比特模式匹配的一组分组；从这个意义上讲，传统的IP转发也是基于流的转发，其中流例如由目的地IP地址定义；然而，在其它实现方式中，用于流定义的给定比特模式可以包括分组首部中的更多字段(例如，10个或更多)。数据平面480的不同ND/NE/VNE可以接收不同的消息，从而接收不同的转发信息。数据平面480处理这些消息并在适当的NE/VNE的转发表(有时称为流表)中编程适当的流信息和对应的动作，然后NE/VNE将输入的分组映射到转发表中表示的流，并基于转发表中的匹配转发分组。
网络控制器实例578可以实现应用程序，具体地，在这种情况下是多点组播管理器581，多点组播管理器581实现用于实现RP或SPRING网络中的其它节点的方法的功能。在其它实施例中，这些功能可以在控制平面设备504的其它区域中实现。
诸如OpenFlow之类的标准定义了用于消息的协议，以及用于处理分组的模型。用于处理分组的模型包括首部解析、分组分类和做出转发决定。首部解析描述了如何基于众所周知的协议组来解释分组。一些协议字段用于构建将在分组分类中使用的匹配结构(或密钥)(例如，第一密钥字段可以是源媒体访问控制(MAC)地址，并且第二密钥字段可以是目的地MAC地址)。
分组分类涉及在存储器中执行查找以通过基于转发表条目的匹配结构或密钥来确定转发表中的哪个条目(也称为转发表条目或流条目)与分组最匹配而对分组进行分类。转发表条目中表示的许多流可能与分组对应/匹配；在这种情况下，系统通常被配置成根据定义的方案从多个转发表条目中确定一个转发表条目(例如，选择匹配的第一转发表条目)。转发表条目包括一组特定的匹配标准(一组值或通配符，或指示分组的哪些部分应与特定值/多个值/通配符进行比较，如匹配功能所定义——对于分组首部中的特定字段，或对于某些其它分组内容)、以及数据平面接收匹配分组所采取的一个或多个动作的集合。例如，动作可以是将首部推送到分组上，对于使用特定端口的分组，泛洪分组，或者简单地丢弃分组。因此，针对具有特定传输控制协议(TCP)目的地端口的IPv4/IPv6分组的转发表条目可以包含指定应该丢弃这些分组的动作。
基于在分组分类期间识别的转发表条目，通过对分组执行匹配的转发表条目中识别的一组动作，进行转发决定和执行动作。
然而，当未知分组(例如，“缺失的分组”或“OpenFlow用语中使用的“匹配缺失”)到达数据平面480时，分组(或分组首部和内容的子组)通常被转发到集中控制平面476。集中控制平面476然后将转发表条目编程到数据平面480中，以适应属于未知分组的流的分组。一旦特定转发表条目已被集中控制平面476编程到数据平面480中，具有匹配凭证的下一个分组将匹配该转发表条目并采取与该匹配条目相关联的一组动作。
虽然附图中的流程图示出了由本发明的某些实施例执行的特定操作顺序，但是应该理解，这种顺序是示例性的(例如，替代实施例可以以不同的顺序执行操作，结合某些操作，重叠某些操作等)。
虽然已经根据若干实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明不限于所描述的实施例，可以在所附权利要求的范围内通过修改和变更来实行。因此，该描述被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种由源分组路由SPRING网络中的网络设备执行的方法，所述方法用于建立多点到多点组播分发树，其中所述网络设备被选择作为所述多点到多点组播分发树的汇聚点，所述方法包括：
通过所述网络设备经由控制平面协议向所述SPRING网络中的每个节点通告(203)所述网络设备是组播组的汇聚点，其中所述通告使用组播组标识符和关联的组播段标识符标识所述组播组，所述组播段标识符使得所述汇聚点能够将接收到的具有所述组播段标识符的业务映射到组播组的所述多点到多点组播分发树，并且当经由单播隧道将关联的组播组的业务隧道传输到所述汇聚点时，所述SPRING网络中的节点使用所述组播段标识符来标识所述多点到多点组播分发树；
通过所述网络设备经由所述控制平面协议从所述组播组的接收方接收(205)至少一个兴趣注册；
通过所述网络设备使用单播隧道和复制点构建(207)所述多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中所述汇聚点作为根，并且每个所述接收方作为叶；
从所述组播组的发送方接收(209)隧道传输到所述汇聚点的数据业务；以及
将接收到的数据业务转发(211)到所述组播分发树。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制协议是内部网关协议。
3.一种由源分组路由SPRING网络中的网络设备执行的方法，所述方法用于针对组播组建立多点到多点组播分发树，所述网络设备用作所述多点到多点组播分发树中的节点，方法包括：
经由控制平面协议接收(301)发送到所述SPRING网络中的每个节点的汇聚点的通告，所述通告包括组播组标识符和组播段标识符，所述组播段标识符使得所述汇聚点能够将接收到的具有所述组播段标识符的业务映射到组播组的所述多点到多点组播分发树，并且当将关联的组播组的业务隧道传输到所述汇聚点时，所述SPRING网络中的节点使用所述组播段标识符来标识所述多点到多点组播分发树；
经由控制平面协议发送(303)针对所述组播组的接收兴趣；
从所述SPRING网络中的还使用所述控制平面协议来注册所述组播组中的接收兴趣的其他节点接收(305)所述接收兴趣；
确定(307)在所述多点到多点组播分发树中的角色，在所述多点到多点组播分发树中所述汇聚点作为根并且已经通告接收兴趣的每个节点作为所述多点到多点组播分发树的叶；
经由所述组播组的单播隧道将数据业务发送到所述汇聚点；以及
经由所述组播组的所述组播分发树从所述汇聚点接收数据业务。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述控制平面协议是内部网关协议。
5.一种源分组路由SPRING网络中的网络设备，所述网络设备被配置成实现建立多点到多点组播分发树的方法，其中所述网络设备被选择作为所述多点到多点组播分发树的汇聚点，所述网络设备包括：
非暂时性机器可读存储介质(418)，其中存储有多点组播管理器(464)；以及
处理器(412)，耦接到所述非暂时性机器可读存储介质，所述处理器被配置成执行所述多点组播管理器，所述多点组播管理器经由控制平面协议向所述SPRING网络中的每个节点通告所述网络设备是组播组的所述汇聚点，其中所述通告使用组播组标识符和关联的组播段标识符标识所述组播组，所述组播段标识符使得所述汇聚点能够将接收到的具有所述组播段标识符的业务映射到组播组的所述多点到多点组播分发树，并且当经由单播隧道将关联的组播组的业务隧道传输到所述汇聚点时，所述SPRING网络中的节点使用所述组播段标识符来标识所述多点到多点组播分发树，经由所述控制平面协议从所述组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，以及使用单播隧道和复制点构建所述多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中所述汇聚点作为根，并且每个所述接收方作为叶；其中当由所述处理器执行时，所述多点组播管理器还用于经由所述单播隧道从所述组播组的发送方接收隧道传输到所述汇聚点的数据业务；并且其中当由所述处理器执行时，所述多点组播管理器还将接收的数据业务转发到所述组播分发树。
6.根据权利要求5所述的网络设备，其中所述控制协议是内部网关协议。
7.一种被配置成执行多个虚拟机的计算设备，所述多个虚拟机实现网络功能虚拟化(NFV)，所述计算设备与网络设备通信，所述网络设备处于源分组路由SPRING网络中，所述网络设备被配置成实现建立多点到多点组播分发树的方法，其中所述网络设备被选择作为所述多点到多点组播分发树的汇聚点，所述计算设备包括：
非暂时性机器可读存储介质(448)，其中存储有多点组播管理器(481)；以及
处理器(442)，耦接到所述非暂时性机器可读存储介质，所述处理器被配置成执行所述多个虚拟机中的虚拟机，所述虚拟机执行所述多点组播管理器，所述多点组播管理器经由控制平面协议向所述SPRING网络中的每个节点通告组播组的所述汇聚点，其中所述通告使用组播组标识符和关联的组播段标识符标识所述组播组，所述组播段标识符使得所述汇聚点能够将接收到的具有所述组播段标识符的业务映射到组播组的所述多点到多点组播分发树，并且当经由单播隧道将关联的组播组的业务隧道传输到所述汇聚点时，所述SPRING网络中的节点使用所述组播段标识符来标识所述多点到多点组播分发树，经由所述控制平面协议从所述组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，以及使用单播隧道和复制点构建所述多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中所述汇聚点作为根，并且每个所述接收方作为叶；
其中当由所述处理器执行时，所述多点组播管理器还用于从所述组播组的发送方接收隧道传输到所述汇聚点的数据业务；并且
其中当由所述处理器执行时，所述多点组播管理器还将接收的数据业务转发到所述组播分发树。
8.根据权利要求7所述的计算设备，其中所述控制协议是内部网关协议。
9.一种被配置成实现软件定义联网(SDN)网络的控制平面的控制平面设备，所述网络包括网络设备，所述网络设备处于源分组路由SPRING网络中，所述网络设备被配置成实现一种建立多点到多点组播分发树的方法，其中所述网络设备被选择作为所述多点到多点组播分发树的汇聚点，所述控制平面设备包括：
非暂时性机器可读存储介质(548)，其中存储有多点组播管理器(581)；以及
处理器(542)，耦接到所述非暂时性机器可读存储介质，所述处理器被配置成执行所述多点组播管理器，所述多点组播管理器经由控制平面协议向所述SPRING网络中的每个节点通告组播组的所述汇聚点，其中所述通告使用组播组标识符和关联的组播段标识符标识所述组播组，所述组播段标识符使得所述汇聚点能够将接收到的具有所述组播段标识符的业务映射到组播组的所述多点到多点组播分发树，并且当经由单播隧道将关联的组播组的业务隧道传输到所述汇聚点时，所述SPRING网络中的节点使用所述组播段标识符来标识所述多点到多点组播分发树，经由所述控制平面协议从所述组播组的接收方接收至少一个兴趣注册，以及使用单播隧道和复制点构建所述多点到多点组播分发树，在所述多点到多点组播分发树中所述汇聚点作为根，并且每个所述接收方作为叶；
其中当由所述处理器执行时，所述多点组播管理器还用于从所述组播组的发送方接收隧道传输到所述汇聚点的数据业务；并且
其中当由所述处理器执行时，所述多点组播管理器还将接收的数据业务转发到所述组播分发树。
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