CN109218187B - 一种二层组播转发表更新方法及装置 - Google Patents

一种二层组播转发表更新方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种二层组播转发表更新方法及装置，该方法包括：实施该方法的网络设备之间具有至少两条冗余路径；网络拓扑发生变化时，检查原主用路径端口在组播二层转发表中的角色；如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；如果所述原主用路径端口属于路由器端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查二层组播转发表成员端口列表，如果存在有成员的组播组，生成组播组成员报告；主动从新加入的组播路由器端口发送新生成的组播组成员报告。所述装置执行所述方法的步骤。本发明实现了主备路径切换时二层组播转发表的快速更新，属于网络技术领域。

Description

一种二层组播转发表更新方法及装置
技术领域
本发明属于网络技术领域，具体涉及一种主备冗余网络拓扑结构中，主备路径切换时二层组播转发表的更新方法及装置。
背景技术
IP组播是多媒体传输和实时信息分发的主要通信模式，广泛应用于军事信息、工业控制信息等重要的信息传输，此类信息传输对网络的中断时间有严格要求，在此类网络中，网络设备之间通常设计了冗余的备份路径，因此在故障切换或拓扑变化过程中实现组播转发表的快速更新是减小网络中断时间的基础。
所述网络设备可以是交换机等设备。
图1是典型IP组播网络中的二层组播转发表示意图，当二层交换机的端口链路发生故障后，拓扑结构发生改变，图2是拓扑结构发生变化后重新收敛的二层组播转发表示意图。链路发生故障或拓扑结构发生改变后，网络经一定的中断时间达到新的收敛状态，为了实现从图1到图2的收敛状态，标准协议的实现通过组播组管理协议IGMP(Internet GroupManagement Protocol，网际组管理协议)或MLD(Multicast Listener Discover，组播侦听发现协议)周期性的查询和响应机制可以完成，其收敛时间依赖于查询间隔时间和响应时间，在大规模网络中查询间隔和响应时间都会比较大，通常达到数十秒钟，因此收敛时间较长。
一些改进实现方法主要通过拓扑结构变化触发生成新的查询响应实现，也依赖于查询响应机制，同时需要分布在多个设备上实现。此类方法可以快速的更新网络中的组播路由器端口和成员端口，但需要在网络中传播拓扑变化信息，并选择生成查询报文的节点。
另外一些实现方法采用特殊的组播数据冗余方法，让上游即离组播源近的交换机同时向备份的链路上发送数据，在阻塞端口的节点上实现转发数据的选择。该方法可以实现单向传输情况下组播组数据的快速切换，但是其冗余的数据传输增加了网络负担，且其无法实现双向传输组播网络中的快速切换。
发明内容
本发明针对具有主备路径冗余的网络拓扑中，网络路径切换时IP组播通信的收敛时间长的问题，提出一种二层组播转发表的更新方法，在状态变化节点上实现上行、下行同步切换。
本发明实施例的第一方面，提出了一种二层组播转发表的更新方法，具体包括如下技术方案：
S1、实施该方法的网络设备之间具有至少两条冗余路径，其中主用路径端口处于活动状态转发数据，备用路径端口处于备用或关闭状态不接收和发送用户数据；
S2、网络拓扑发生变化时，在主备路径端口状态切换的节点，检查原主用路径端口在组播第二层转发表中的角色；
S3、如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，删除所述组播组成员端口中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；
S4、如果所述原主用路径端口属于路由器端口，删除所述路由器端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查二层组播转发表成员端口列表，如果存在有成员的组播组，则生成包含所述有成员的组的组播组成员报告；
S5、完成主备路径端口状态切换后，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新生成的组播组成员报告。
在上述技术方案中，步骤S1中所述主用路径和备用路径是预知的，可以是静态设置或由协议动态计算得出。
在上述技术方案中，步骤S1中所述网络设备运行包括IGMP/MLD Snooping在内的组播成员监听协议，建立包含端口信息的第二层组播转发表。
在上述技术方案中，所述步骤S5中，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新生成的组播组成员报告之后还包括：新进入转发状态的端口所连接的上游设备接收到所述新的组播组成员报告信息，刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表。
在上述技术方案中，所有节点的组播组管理协议可以采用标准的IGMP或MLD实现。
本发明实施例的第二方面，提出了一种二层组播转发表的更新装置，包括如下模块：
冗余路径模块：实施该方法的网络设备之间具有至少两条冗余路径，其中主用路径端口处于活动状态转发数据，备用路径端口处于备用或关闭状态不接收和发送用户数据；
角色检查模块：网络拓扑发生变化时，在主备路径端口状态切换的节点，检查原主用路径端口在组播第二层转发表中的角色；
成员端口更新模块：如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，删除所述组播组成员端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；
路由器端口更新模块：如果所述原主用路径端口属于路由器端口，删除所述路由器端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查所述二层组播转发表的成员端口列表，如果存在有成员的组播组，则生成包含所述有成员的组的新的组播组成员报告；
成员报告发送模块：成员完成主备路径端口状态切换后，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新的组播组成员报告。
在上述装置中，所述冗余路径模块中所述主用路径和备用路径是预知的，可以是静态设置或由协议动态计算得出。
在上述装置中，所述冗余路径模块中所述网络设备运行包括IGMP/MLD Snooping在内的组播成员监听协议，建立包含端口信息的二层组播转发表。
在上述装置中，所述成员报告发送模块中，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新生成的组播组成员报告之后还包括：新进入转发状态的端口所连接的上游设备接收到所述新的组播组成员报告信息，刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表。
本发明针对具有主备路径冗余的网络拓扑中，网络路径切换时IP组播通信的收敛时间长的问题，提出一种二层组播转发表的快速更新方法及装置，在状态变化节点上实现上行、下行同步切换，实现了转发表的快速收敛，减少了网络中断时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是典型IP组播网络中的二层组播转发表示意图；
图2是图1的拓扑结构发生变化后重新收敛的二层组播转发表示意图；
图3是本发明方法实施的流程示意图；
图4是本发明方法实施的网络结构一种部署示意图；
图5是本发明提供的装置示意图。
具体实施方式
本发明提出一种二层组播转发表的更新方法及装置，在状态变化节点上实现上行、下行同步切换，实现了转发表的快速收敛，减少了网络中断时间。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路、以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。
图1与图2的原理和结构已经在背景技术中已有相关介绍，在此不再赘述。
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图3，本发明提出了一种二层组播转发表的更新方法，下面结合图1、图2对该方法的具体步骤作出说明：
S1、实施该方法的网络设备之间具有至少两条冗余路径，其中主用路径端口处于活动状态转发数据，备用路径端口处于备用或关闭状态不接收和发送用户数据；
可选的，步骤S1中所述主用路径和备用路径是预知的，可以是静态设置或由协议动态计算得出。
可选的，步骤S1中所述网络设备运行包括IGMP/MLD Snooping在内的组播成员监听协议，建立包含端口信息的第二层组播转发表；S2、网络拓扑发生变化时，在主备路径端口状态切换的节点，检查原主用路径端口在组播二层转发表中的角色；
在图1的是典型IP组播网络中，二层交换机3的端口2处于备用或阻塞状态，其余端口处于活动状态，当二层交换机的端口1链路发生故障后，拓扑结构发生改变，检查端口1在原组播第二层转发表中的角色，看端口1是属于某个组播组的成员端口还是属于路由器端口。
S3、如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，删除所述组播组成员端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；
在图1组播网络中，二层交换机3的原端口1不是成员端口。
S4、如果所述原主用路径端口属于路由器端口，删除所述路由器端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查二层组播转发表的成员端口列表，如果存在有成员的组播组，则生成包含所述有成员的组的组播组成员报告；
在图1组播网络中，二层交换机3的原端口1属于路由器端口，因此二层交换机3二层组播转发表的路由器端口列表中的端口1删除，将新进入转发状态的端口2加入此路由器端口列表。
如果原来主端口是路由器端口，交换机检查二层组播转发表的成员端口列表，在图1所示的网络中二层交换机3检测到端口1属于路由器端口，检查二层组播转发表的成员端口列表，发现G1存在组播组成员，生成包含组播组G1的成员报告。
S5、完成主备路径端口状态切换后，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新生成的组播组成员报告。
可选的，所述步骤S5中，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新生成的组播组成员报告之后还包括：新进入转发状态的端口所连接的上游设备接收到所述新的组播组成员报告信息，刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表。
可选的，所有节点的组播组管理协议可以采用标准的IGMP或MLD实现。
在图1所示的网络中交换机3，从端口2发送所述生成的包含组播组G1的成员报告，端口2连接上游设备接收到新的成员报告并刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表，达到图2所示的重新收敛状态。
下面结合图4对上述二层组播转发表的更新方法做进一步说明。
在图4所示的网络中交换机1检测到端口2链路故障，并切换端口状态，将端口3迁移到转发状态。
交换机检查二层组播转发表的成员端口列表，如图4的网络中，二层交换机1检测到端口2属于组播组G1的成员端口，因此在组播组G1的成员端口中将端口2删除，将端口3加入，更新本地二层组播转发表，当接收到用户数据，下游所有设备向路由器端口和成员端口转发数据，随着来自路由器的IGMP/MLD查询报文扩散，转发表随之自动切换实现网络收敛。
请参见图5，本发明提供了一种二层组播转发表更新装置，包括如下模块：
冗余路径模块510：实施该方法的网络设备之间具有至少两条冗余路径，其中主用路径端口处于活动状态转发数据，备用路径端口处于备用或关闭状态不接收和发送用户数据；
角色检查模块520：网络拓扑发生变化时，在主备路径端口状态切换的节点，检查原主用路径端口在组播二层转发表中的角色；
成员端口更新模块530：如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，删除所述组播组成员端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；
路由器端口更新模块540：如果所述原主用路径端口属于路由器端口，删除所述路由器端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查所述二层组播转发表的成员端口列表，如果存在有成员的组播组，则生成包含所述有成员的组的新的组播组成员报告；
成员报告发送模块550：成员完成主备路径端口状态切换后，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新的组播组成员报告。
在上述装置中，所述冗余路径模块中所述主用路径和备用路径是预知的，可以是静态设置或由协议动态计算得出。
在上述装置中，所述冗余路径模块中所述网络设备运行包括IGMP/MLD Snooping在内的组播成员监听协议，为每个网络设备建立包含端口信息的二层组播转发表。
在上述装置中，所述成员报告发送模块中，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新生成的组播组成员报告之后还包括：新进入转发状态的端口所连接的上游设备接收到所述新的组播组成员报告信息，刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例没有详述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种二层组播转发表更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、实施该方法的网络设备之间具有至少两条冗余路径，其中主用路径端口处于活动状态转发数据，备用路径端口处于备用或关闭状态不接收和发送用户数据；
S2、网络拓扑发生变化时，在主备路径端口状态切换的节点，检查原主用路径端口在组播二层转发表中的角色；
S3、如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，删除所述组播组成员端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；
S4、如果所述原主用路径端口属于路由器端口，删除所述路由器端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查二层组播转发表成员端口列表，如果存在有成员的组播组，则生成包含所述有成员的组的组播组成员报告；
S5、完成主备路径端口状态切换后，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述组播组成员报告；新进入转发状态的端口所连接的上游设备接收到所述组播组成员报告信息，刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表。
2.根据权利要求1所述一种二层组播转发表更新方法，其特征在于，步骤S1中所述主用路径和备用路径是预知的，可以是静态设置或由协议动态计算得出。
3.根据权利要求1所述一种二层组播转发表更新方法，其特征在于，步骤S1中所述网络设备运行包括IGMP/MLD Snooping在内的组播成员监听协议，为每个网络设备建立包含端口信息的二层组播转发表。
4.根据权利要求1所述一种二层组播转发表更新方法，其特征在于，所有节点的组播组管理协议可以采用标准的IGMP或MLD实现。
5.一种二层组播转发表更新装置，其特征在于，具体包括以下内容：
冗余路径模块：所述装置的网络设备之间具有至少两条冗余路径，其中主用路径端口处于活动状态转发数据，备用路径端口处于备用或关闭状态不接收和发送用户数据；
角色检查模块：网络拓扑发生变化时，在主备路径端口状态切换的节点，检查原主用路径端口在组播第二层转发表中的角色；
成员端口更新模块：如果所述原主用路径端口是一个组播组的成员端口，删除所述组播组成员端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入所述组播组的成员端口列表；
路由器端口更新模块：如果所述原主用路径端口属于路由器端口，删除所述路由器端口列表中的所述原主用路径端口，将新进入转发状态的备用路径端口加入到所述路由器端口列表，同时检查所述二层组播转发表的成员端口列表，如果存在有成员的组播组，则生成包含所述有成员的组的新的组播组成员报告；
成员报告发送模块：成员完成主备路径端口状态切换后，网络设备主动从新加入的组播路由器端口发送所述新的组播组成员报告；新进入转发状态的端口所连接的上游设备接收到所述新的组播组成员报告信息，刷新其组播转发表，实现转发表的收敛，同时向其路由器端口转发接收到的成员报告，更新上游设备转发表。
6.根据权利要求5所述一种二层组播转发表更新装置，其特征在于，所述冗余路径模块中所述主用路径和备用路径是预知的，可以是静态设置或由协议动态计算得出。
7.根据权利要求5所述一种二层组播转发表更新装置，其特征在于，所述冗余路径模块中所述网络设备运行包括IGMP/MLD Snooping在内的组播成员监听协议，为每个网络设备建立包含端口信息的二层组播转发表。
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