CN109195117B - 一种在广播型多跳无线网络中pim-sm的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过修改组播路由协议PIM‑SM使其能在广播型多跳无线网络上使用。广播型多跳无线网络和NBMA及以太网的物理特性都不相同，因此目前没有在广播型多跳无线网络上部署PIM‑SM的先例。本发明通过对PIM‑SM的适应性改造，使PIM‑SM能应用在广播型多跳无线网络上，为需要在广播型多跳无线网络中使用稀疏模式组播业务的环境提供了一种应用方法。

Description

一种在广播型多跳无线网络中PIM-SM的改进方法
技术领域
本发明涉及一种IP组播路由协议PIM-SM在广播型多跳无线网络中的改进方法。
背景技术
PIM-SM(Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)是符合稀疏拓扑结构的协议无关组播路由协议。
PIM-SM是一种显示加入模型，组播流量只发送到明确需要它的网络位置。在PIM-SM中，这是通过向树的根节点逐跳发送“PIM加入消息”来完成的。“加入消息”沿着树向上传输，路径上的路由器也相应的建立组播转发状态，以便组播流量沿着树向下转发。当不再需要组播流量时，路由器向树的根节点发送“PIM剪枝消息”以剪枝掉不需要的流量。PIM剪枝消息沿着树逐跳向上传输，路径上的路由器均更新其转发状态。
在显示加入模型中，路由器的转发状态是作为“加入消息”的结果而建立的，与PIM-DM这样的泛洪-剪枝协议相比，这是本质上的差别。
PIM-SM可以适应NBMA(Nonbroadcast Multi Access)链路和以太网链路，但是广播型多跳无线网络链路业界没有给出其使用方法。其原因是广播型多跳无线网络物理特性复杂，既有NBMA链路的特点(一发多收)和以太网链路的特点(支持广播)，但又有NBMA链路和以太网链路不具有的新特性：一个节点发送某些节点需要中继转发后才能接收。
如果在广播型多跳无线网络中使用NBMA链路的方法既不支持多跳特性，又不满足广播特性，如果使用以太网链路的方法不支持多跳特性。
在广播型多跳无线网络中运行PIM-SM存在的问题包括：
1.BSR(Bootstrap Router)选举时通过逐跳泛洪方式在网络内传递BSR消息，接收节点向“其他”接口(非接收接口)扩散该消息。在广播型多跳无线网络中，接收接口不作为转发接口，那么需要通过该节点多跳中继才能接收消息的节点将无法收到BSR消息，导致BSR选举失败；
2.关于组播数据转发时的RPF(Reverse Path Forwarding)检查，标准的做法是检查入向接口是否是组播转发表项的入接口，但是在广播型多跳无线网络中，仅检查入向接口不能完全确定是正确的邻居转发的数据，可能造成多余的组播流量；
3.关于组播转发条目的通用规则之一：入向接口不能出现在外出接口列表中，则当组播数据经过广播型多跳无线网络时无法通过多跳进行无线中继，因为无线的多跳中继的入向接口和外出接口是同一个接口；
4.关于剪枝(Prune)及剪枝否决(Prune Override)，在广播型多跳无线网络中，节点C和节点B都是节点A的下游节点但是互相不通，当节点C因为接收组离开等原因向节点A发送剪枝消息时，节点A将等待节点B发出剪枝否决以避免剪枝该接口，但是因为节点B收不到节点C发出的剪枝消息，也不会发送剪枝否决，因此节点A将在等待时间后剪枝该接口，直到节点B周期发送加入消息之前，节点B都无法接收组播流量；
5.关于共享树(RPT)切换(Switchover)最短路径树(SPT)的检测方法，通用规则是RPF检查失败告知协议层从共享树切换到最短路径树，因为RPF检查仅针对接口，则广播型多跳无线网络内的不同上游邻居的切换是无法检测的，无法触发最短路径树的切换。
发明内容
基于背景技术中述及的实际问题，本发明提出了一种PIM-SM的改进方法。该方法利用以下内容的组合完成PIM-SM在广播型多跳无线网络中的应用。
此方法包括：
1.通过在广播型多跳无线网络链路的BSR消息中继转发实现BSR选择；
2.执行带邻居检测的RPF(Reverse Path Forwarding)检查判断组播数据报文能否被转发，同时该RPF检查失败也会触发协议层将共享树切换到最短路径树；
3.在广播型多跳无线网络链路中的组播转发表项的通用规则是RPF邻居不能出现在出接口的邻居列表中，以避免不能中继转发组播数据；
4.接收广播型多跳无线网络链路的剪枝消息仅取消特定的下游邻居，当所有邻居都消失才剪枝该接口，避免错误剪枝导致下游邻居周期时间内收不到组播数据；
5.重新设计的转发表表示方法，便于确认上下游邻居状态。
本发明的有益效果是：通过这些方法的组合使用可以使PIM-SM在广播型多跳无线网络中得到利用。
附图说明
图1转发表结构图。
具体实施方式
具体实施方式从5个方面来描述：
1.BSR(Bootstrap Router)选择
BSR消息的报文格式和标准消息完全一致，选择方式和处理方式也一致，唯一不同之处在于当从广播型多跳无线网络链路上收到BSR消息，且此BSR会成为首选BSR，则需要在其他接口及接收接口上均转发该BSR消息，如果此BSR未成为首选BSR，则不再转发。这样在广播型多跳无线网络中，所有通过无线中继才能到达的邻居都将收到BSR消息，确保BSR选择的正确性。
2.RPF(Reverse Path Forwarding)入向接口及邻居检查
RPF检查是接收节点判断组播流量是否按照组播树的方向转发的方法，标准做法仅检查入向接口。因为广播型多跳无线网络链路的多跳特性，当组播流量需要在网内无线中继转发时，仅检查入向接口不能确认是组播转发表的上游邻居转发来的数据。因此，RPF入向接口检查时，除了要判断组播数据的入向接口是否和组播转发表的入向接口一致，还需要判断广播型多跳无线网络的二层网络源发送节点的发送接口IP地址是否和组播转发表的RPF邻居一致。检查方法是通过组播数据的二层物理源地址查表检索邻居地址，再判断该邻居地址是否是组播转发表的RPF邻居。如果地址一致，则通过检查，组播数据可以被转发。如果地址不一致，则产生RPF入接口检查错误事件供PIM-SM协议层处理发送“剪枝消息”或者触发共享树到最短路径树的切换。
3.组播转发表的通用规则
组播转发表通用规则之一是入向接口不能出现在外出接口列表中，但是因为广播型多跳无线网络链路的多跳特性，当组播流量需要在网内无线中继转发时，入向接口和外出接口将是同一个接口。因此该规则应修改为在组播转发表中，如果入向接口为广播型多跳无线接口，允许入向接口出现在外出接口列表中，但是不允许RPF邻居出现在外出接口的邻居列表中。
4.剪枝及剪枝否决
PIM-SM剪枝的通用做法是当下游节点不再需要组播流量时，向上游节点发送“剪枝消息”以使上游节点剪枝掉该转发接口。如果网络接口为以太网类型，则上游节点需要等待规定时间以确定该网络内是否还有其它节点需要接收组播流量。该以太网上如果还有节点需要此组播流量，则该节点接收到剪枝消息后立刻向该接口发送“加入消息”以此让上游节点否决剪枝行为。规定时间内上游节点未收到“加入消息”，则接收“剪枝消息”的接口将被剪枝，组播流量不再转发到该接口。因为广播型多跳无线网络内各节点是中继互联的，各节点之间不是全连通关系，则必然有节点收不到该网络的“剪枝消息”，也无法作出剪枝否决的行为。因此，当上游节点收到“剪枝消息”后仅删除组播转发表项中外出接口的该邻居，仅当所有邻居均已不在该广播型多跳无线接口上才能剪枝该接口。
5.组播转发表
综合上面的各种改进，需要重新设计组播转发表的内容，表的数据结构与标准结构的不同之处在于增加外出接口的邻居列表信息，如图1所示。每个邻居也存在两个时间信息，前面的时间信息代表该邻居已存在的时间，后面的时间信息代表该邻居还能存活的时间。当收到下游节点第一次的“加入消息”时，开始启动“已存在时间”同时设置该邻居的“存活时间”(一般为3分30秒)。周期性的收到下游节点的“加入消息”将重新刷新该邻居的“存活时间”。当邻居的“存活时间”为零后，该邻居将从邻居列表中删除。

Claims (1)

1.一种PIM-SM改进方法，使得该协议可应用于广播型多跳无线网络中，其技术特征为“BSR(Bootstrap Router)选择”、“RPF(Reverse Path Forwarding)入向接口及邻居检查”、“组播转发表的通用规则”、“剪枝及剪枝否决”、“组播转发表”五个步骤的改进；其中，“BSR(Bootstrap Router)选择”改进方法为当从广播型多跳无线网络链路上收到BSR消息，且此BSR会成为首选BSR，则需要在其他接口及接收接口上均转发该BSR消息以完成BSR选择；“RPF(Reverse Path Forwarding)入向接口及邻居检查”的改进方法为RPF入向接口检查时，除了要判断组播数据的入向接口是否和组播转发表的入向接口一致，还需要判断广播型多跳无线网络的二层网络源发送节点的发送接口IP地址是否和组播转发表的RPF邻居一致；检查方法是通过组播数据的二层物理源地址查表检索邻居地址，再判断该邻居地址是否是组播转发表的RPF邻居；如果地址一致，则通过检查，组播数据可以被转发；如果地址不一致，则产生RPF入接口检查错误事件供PIM-SM协议层处理发送“剪枝消息”或者触发共享树到最短路径树的切换；“组播转发表的通用规则”的改进方法为在组播转发表中，如果入向接口为广播型多跳无线接口，允许入向接口出现在外出接口列表中，但是不允许RPF邻居出现在外出接口的邻居列表中；“剪枝及剪枝否决”的改进方法是当上游节点收到“剪枝消息”后仅删除组播转发表项中外出接口的该邻居，仅当所有邻居均已不在该广播型多跳无线接口上才能剪枝该接口；“组播转发表”的改进方法为在广播型多跳无线网络链路上增加外出接口的邻居列表信息，每个邻居存在两个时间信息：已存在时间和存活时间。
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