CN110971517B - 一种pim-sm中汇聚点选举实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PIM‑SM中汇聚点选举实现方法，该方法包括：提出了一种RP Hello协议，用于PIM‑SM中汇聚点选举，该协议对于网络中的每一种组播组，PIM‑SM域中各个路由器通过周期性向相邻路由器发送RP Hello数据包，并接收来自邻居路由器的数据包，动态比较RP值及其对应的RP优先级，更新并维护组播RP选择表，并最终选举出RP优先级最大的RP值作为该组播组对应的汇聚点。本发明通过提出一种RP Hello协议，该协议操作简单，配置内容少，解决了传统自举协议配置量大、配置复杂的问题；同时采用扁平化网络结构，避免自举协议中自举路由器的单点故障问题。

Description

一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法

技术领域

本发明涉及计算机网络组播领域，尤其涉及一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法。

背景技术

汇聚点(Rendezvous Point，RP)是PIM-SM运行的关键，RP可以通过静态指定也可以通过动态选举。静态指定无法实现RP的冗余备份，适合小型网络；若网络规模较大，则需采用动态选举方式，在网络中使用自举(Boot Strap，BS)协议，但当前广泛使用的自举协议有以下缺点：

需要在PIM-SM域中手动配置多个C-RP(Candidate-RP，候选RP)，配置包括优先级及其服务的组播组范围；

同时需要在域中配置一个且只能有一个BSR(BootStrap Router，自举路由器)，为了防止单点故障，还需配置多个C-BSR(Candidate-BSR，候选BSR)，一旦BSR发生故障，重新选举BSR，确保业务不受中断。

可见，现有技术中的汇聚点选举存在配置量大、配置复杂的问题；同时自举协议采用层次化网络结构，自举路由器作为核心设备容易出现单点故障问题。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法，解决现有技术中的汇聚点选举存在配置量大、配置复杂的问题；同时采用扁平化网络结构，避免自举协议中自举路由器的单点故障问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术思路包括：

本发明剔除掉自举协议中BSR、C-BSR、C-RP的配置，自举协议中C-RP周期性单播发送宣告数据包给BSR，BSR将收到的信息汇总为RP集(RP-Set)，封装成自举数据包并以组播方式发布到整个PIM-SM域，网络中的各个路由器根据RP集提供的信息，为特定组播组选择其对应的RP。从该协议可看出，在选择RP时采用的是层次化结构，BSR处于核心层，容易造成单点故障问题。

本发明采用扁平化的网络结构，PIM-SM域中的各个路由器地位相同，周期性与相邻路由器发送RP Hello数据包，动态实现RP的自动选举。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明一实施例提供一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法，包括：

提出了一种RP Hello协议，该协议提供了一种新的数据包结构，称为RP Hello数据包，用于PIM-SM中汇聚点选举，RP Hello数据包可封装在PIM报文的通用格式中，需要在PIM报文首部格式中的Type字段中添加新的类型进行标识，随后PIM报文的数据部分添加RPHello数据包内容；

基于PIM-SM域中各个路由器，其上均设置一个RP本地优先级，并维护一张组播RP选择表，表中包括所能提供服务的组播组地址，及其对应的RP值、RP优先级以及RP版本号；

本发明的一个实施例中，所述RP Hello数据包的内容，包括：

邻居接口IP：因为只与相邻路由器发送消息，此处IP地址为连接该路由器的接口IP；

域号：标识PIM-SM域号，先设为0；

组播项个数：标识在该域中组播组的个数，该数值指明其后组播项的数量；

组播项信息：包含一个组播组的RP信息，每个RP Hello数据包中可包含多个组播项信息。

本发明的一个实施例中，所述RP Hello数据包中组播项信息的内容，包括：

组播地址：PIM-SM域中可提供服务的组播组地址；

RP值：邻居路由器发送来的RP值；

RP优先级：邻居路由器发送来的RP值对应的优先级；

RP版本号：邻居路由器发送来的RP取值版本号。

本发明的一个实施例中，所述PIM-SM中汇聚点选举步骤，包括：

步骤1，路由器初始化组播RP选择表，将自己的路由器ID填入到RP值中，将自己的RP本地优先级填入RP优先级，RP版本号置0；

步骤2，在下一个周期开始时，路由器根据维护的组播RP选择表的内容封装成RPHello数据包，发送给所有的邻居路由器；

步骤3，接收邻居路由器发来的RP Hello数据包，将收到的所有邻居路由器RPHello数据包内容取出，并和自身的组播RP选择表中的内容进行比对，选择RP优先级最高的信息内容填入到组播RP选择表，将最高优先级RP值填入到RP值中，将对应的优先级填入RP优先级，如果组播RP选择表中的RP值发生变化，RP版本号加1，否则不变；若RP优先级最高的项目数不止一条，则比较对应的RP值，选其中RP值最大者信息填入组播RP选择表中；

步骤4，检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化，若未发生变化，则执行步骤5，若发生变化，则执行步骤2；

步骤5，选举出组播RP汇聚点，组播RP汇聚点为路由器维护的组播RP选择表中的RP值。

本发明的一个实施例中，所述RP本地优先级，还包括：

RP本地优先级用来标识选举RP时本路由器使用的优先级，取值为1到255，其中254为最高优先级，252为次高优先级，优先级254和252留做管理员手工配置使用，如若不进行手工配置，则本地优先级在1到250之间随机产生，优先级253和255预留用于以后扩展。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的PIM-SM中汇聚点选举实现方法，通过提出了RP Hello协议，用于PIM-SM中汇聚点选举，解决了传统自举协议配置量大、配置复杂的问题，使PIM-SM中的汇聚点选举更简单化、自动化；同时，提出的扁平化网络结构，PIM-SM域中各个路由器地位相同，解决了自举协议采用层次化网络结构带来的自举路由器容易出现单点故障的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法流程图；

图2为本发明一实施例中PIM-SM域中提供RP信息的路由器连接拓扑图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明相关实施例中，摒弃了传统的自举协议采用的层次化网络结构。层次化网络结构中BSR为核心设备，C-RP周期性单播发送宣告数据包给BSR，BSR将收到的信息汇总为RP集(RP-Set)，封装成自举数据包并以组播方式发布到整个PIM-SM域，网络中的各个路由器根据RP集提供的信息为特定组播组选择其对应的RP。从该协议可看出，BSR容易造成单点故障问题。本发明采用扁平化的网络结构，PIM-SM域中各个路由器地位相同，周期性向相邻路由器发送RP Hello数据包，并接收来自邻居路由器的数据包，动态比较RP值及其对应的RP优先级，更新并维护组播RP选择表，并最终选举出RP优先级最大的RP值作为该组播组对应的汇聚点。因此本发明中设计一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法，并不能套用原有的架构和选举方法，而是要重新设计其架构和选举方法，以满足汇聚点选举简单化、自动化和无单点故障的要求。

图1为本发明一实施例提供的一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

如图1所示，在步骤S110中，初始化组播RP选择表；

如图1所示，在步骤S120中，封装并发送RP Hello数据包；

如图1所示，在步骤S130中，接收RP Hello数据包更新组播RP选择表；

如图1所示，在步骤S140中，检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化；

如图1所示，在步骤S150中，选举出组播RP汇聚点。

在图1所示本发明实施例所提供的技术方案中，通过采用扁平化的网络结构，使PIM-SM域中的各个路由器地位相同，周期性与相邻路由器发送RP信息，即可动态实现RP的自动选举，能够满足汇聚点选举简单化、自动化和无单点故障的要求。

以下对图1所示实施例的各个步骤的具体实现进行详细阐述：

在步骤S110中，路由器初始化组播RP选择表。

本发明的一个实施例中，路由器在初始化组播RP选择表时，将自己的路由器ID填入到RP值中，将自己的RP本地优先级填入RP优先级，RP版本号置0。

本发明的一个实施例中，该步骤中的RP本地优先级，用来标识选举RP时本路由器使用的优先级，取值为1到255，其中254为最高优先级，252为次高优先级，优先级254和252留做管理员手工配置使用，如若不进行手工配置，则本地优先级在1到250之间随机产生，优先级253和255预留用于以后扩展。

在步骤S120中，封装并发送RP Hello数据包。

本发明的一个实施例中，在下一个周期开始时，路由器根据维护的组播RP选择表的内容封装成RP Hello数据包，发送给所有的邻居路由器。

本发明的一个实施例中，该步骤中的RP Hello数据包，可封装在PIM报文的通用格式中进行传送，通过在PIM消息头格式中的Type字段中添加新的类型进行标识，随后PIM报文的数据部分添加RP Hello数据包内容，RP Hello数据包格式如表1所示。

表1 RP Hello数据包格式

本发明的一个实施例中，所述RP Hello数据包的内容，包括：

邻居接口IP：因为只与相邻路由器发送消息，此处IP地址为连接该路由器的接口IP；

域号：标识PIM-SM域号，先设为0；

组播项个数：标识在该域中组播组的个数，该数值指明其后组播项的数量；

组播项信息：包含一个组播组的RP信息，每个RP Hello数据包中可包含多个组播项信息。

本发明的一个实施例中，该步骤中的组播项信息格式如表2所示，包括：

组播地址：PIM-SM域中可提供服务的组播组地址；

RP值：邻居路由器发送来的RP值；

RP优先级：邻居路由器发送来的RP值对应的优先级；

RP版本号：邻居路由器发送来的RP取值版本号。

表2 RP Hello中组播项信息格式

组播地址	RP值
		RP优先级	RP版本号

在步骤S130中，接收RP Hello数据包更新组播RP选择表。

本发明的一个实施例中，路由器接收邻居路由器发来的RP Hello数据包，将收到的所有邻居路由器RP Hello数据包内容取出，并和自身的组播RP选择表中的内容进行比对，选择RP优先级最高的信息内容填入到组播RP选择表，将最高优先级RP值填入到RP值中，将对应的优先级填入RP优先级，如果组播RP选择表中的RP值发生变化，RP版本号加1，否则不变；若RP优先级最高的项目数不止一条，则比较对应的RP值，选其中RP值最大者信息填入组播RP选择表中。

在步骤S140中，检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化。

本发明的一个实施例中，路由器检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化，若未发生变化，则执行步骤S150，若发生变化，则执行步骤S120。

在步骤S150中，选举出组播RP汇聚点。

本发明的一个实施例中，选举出组播RP汇聚点，组播RP汇聚点为路由器维护的组播RP选择表中的RP值。

以下对图1所示实施例进行汇聚点选举的各个步骤的具体实现举例说明：

图2为本发明一实施例中PIM-SM域中提供RP信息的路由器连接拓扑图。如图2所示，图中有4台路由器相连，分别是路由器A、路由器B、路由器C和路由器D，分别用A、B、C、D标识每台路由器的Router ID，每台路由器针对组播组228.2.2.2产生本地RP优先级，其中路由器C的本地RP优先级提前手动配置为254，即为最高优先级，其余路由器本地RP优先级随机产生，产生的路由器A的本地RP优先级为233、路由器B的本地RP优先级为46、路由器D的本地RP优先级为216。

首先，按步骤S110，初始化组播RP选择表。本实施例中，初始化后的路由器组播RP选择表举例如下：

路由器A的组播RP选择表内容为，组播组＝228.2.2.2，RP值＝A，RP优先级＝233，RP版本号＝0；

路由器B的组播RP选择表内容为，组播组＝228.2.2.2，RP值＝B，RP优先级＝46，RP版本号＝0；

路由器C的组播RP选择表内容为，组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝0；

路由器D的组播RP选择表内容为，组播组＝228.2.2.2，RP值＝D，RP优先级＝216，RP版本号＝0。

其次，按步骤S120，封装并发送RP Hello数据包。本实施例中，路由器A将RP Hello数据包发给路由器B和路由器D，路由器D将RP Hello数据包发给路由器A、路由器B和路由器C。

再次，按步骤S130，接收RP Hello数据包更新组播RP选择表。本实施例中，第1次更新：

路由器A收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表3所示，和自身的组播RP选择表内容做对比，选择最高RP优先级，因自身RP优先级最高，组播RP选择表更新为组播组＝228.2.2.2，RP值＝A，RP优先级＝233，RP版本号＝0；

表3第1周期路由器A收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				B	B	46	0
D	D	216	0

路由器B收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表4所示，和自身的组播RP选择表内容做对比，选择最高RP优先级，因路由器A的RP优先级最高，组播RP选择表更新为组播组＝228.2.2.2，RP值＝A，RP优先级＝233，RP版本号＝1；

表4第1周期路由器B收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				A	A	233	0
D	D	216	0

路由器C收到邻居路由器D发来的RP Hello数据包，因自身RP优先级254高于路由器D的RP优先级，组播RP选择表不变，内容为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝0；

路由器D收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表5所示，和自身的组播RP选择表内容做对比，选择最高RP优先级，因路由器C的RP优先级最高，组播RP选择表更新为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1。

表5第1周期路由器D收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				A	A	233	0
B	B	46	0
				C	C	254	0

至此，图2中所示的4个路由器完成了第1次组播RP选择表的更新。在下一个周期开始时，各个路由器根据更新后组播RP选择表的内容再次封装成RP Hello数据包发送给所有的邻居路由器；同时，各个路由器接收邻居路由器发来的更新后的RP Hello数据包，根据步骤S130第2次更新组播RP选择表。

本实施例中，第2次更新：

路由器A收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表6所示，自身的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝A，RP优先级＝233，RP版本号＝0，因路由器D发来的RP优先级最高，更新本路由器的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1；

表6第2周期路由器A收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				B	A	233	1
D	C	254	1

路由器B收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表7所示，自身的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝A，RP优先级＝233，RP版本号＝1，因路由器D发来的RP优先级最高，更新本路由器的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝2；

表7第2周期路由器B收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				A	A	233	0
D	C	254	1

路由器C再次收到邻居路由器D发来的RP Hello数据包，因其RP值就是自身，则组播RP选择表不变，内容仍为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝0；

路由器D收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表8所示，自身的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1，因路由器C的RP优先级最高，组播RP选择表保持不变，仍为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1。

表8第2周期路由器D收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				A	A	233	0
B	A	233	1
				C	C	254	0

至此，图2中所示的4个路由器完成了第2次组播RP选择表的更新。在下一个周期开始时，各个路由器根据更新后组播RP选择表的内容再次封装成RP Hello数据包发送给所有的邻居路由器；同时，各个路由器接收邻居路由器发来的更新后的RP Hello数据包，根据步骤S130第3次更新组播RP选择表。

本实施例中，第3次更新：

路由器A收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表9所示，自身的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1，因所有路由器的RP值均为C，组播RP选择表保持不变，为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1；

表9第3周期路由器A收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				B	C	254	2
D	C	254	1

路由器B收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表10所示，自身的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝2，因RP值为C时RP优先级最高，组播RP选择表保持不变，为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝2；

表10第3周期路由器B收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				A	C	254	1
D	C	254	1

路由器C再次收到路由器D发来的RP Hello数据包，因RP值仍然是自身，则组播RP选择表不变，内容仍为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝0；

路由器D收到邻居路由器发来的RP Hello数据包，该RP Hello数据包的内容如表11所示收到，自身的组播RP选择表为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1，因路由器C的RP优先级最高，组播RP选择表保持不变，仍为组播组＝228.2.2.2，RP值＝C，RP优先级＝254，RP版本号＝1。

表11第3周期路由器D收到的RP Hello数据包的内容

邻居路由器	RP值	RP优先级	RP版本
				A	C	254	1
B	C	254	2
				C	C	254	0

至此，图2中所示的4个路由器完成了第3次组播RP选择表的更新。

然后，按步骤S140，检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化。本实施例中，路由器C的组播RP选择表的内容3个周期时间内未发生变化，执行步骤S150；路由器A、路由器B和路由器D的组播RP选择表的内容3个周期时间内发生变化，执行步骤S120。

最后，按步骤S150，选举出组播RP汇聚点。本实施例中，选定RP值为C作为组播组228.2.2.2的汇聚点。

重复上述汇聚点选举步骤，针对不同的组播组，均可选出各自的汇聚点，最终完成整个PIM-SM汇聚点的选举。

综上所述，本发明实施例提供的方法，提出了一种RP Hello协议，用于PIM-SM中汇聚点选举，解决现有技术中的汇聚点选举存在配置量大、配置复杂的问题；同时，提出的扁平化网络结构，解决了自举协议采用层次化网络结构带来的自举路由器容易出现单点故障的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种PIM-SM中汇聚点选举实现方法，其特征在于，包括：

提出了一种RP Hello协议，该协议提供了一种新的数据包结构，称为RP Hello数据包，用于PIM-SM中汇聚点选举；

基于PIM-SM域中各个路由器，其上均设置一个RP本地优先级，并维护一张组播RP选择表，表中包括所能提供服务的组播组地址，及其对应的RP值、RP优先级以及RP版本号；

具体包括以下步骤：

在步骤S110中，路由器初始化组播RP选择表：路由器在初始化组播RP选择表时，将自己的路由器ID填入到RP值中，将自己的RP本地优先级填入RP优先级，RP版本号置0；

在步骤S120中，封装并发送RP Hello数据包：在下一个周期开始时，路由器根据维护的组播RP选择表的内容封装成RP Hello数据包，发送给所有的邻居路由器；

在步骤S130中，接收RP Hello数据包更新组播RP选择表：路由器接收邻居路由器发来的RP Hello数据包，将收到的所有邻居路由器RP Hello数据包内容取出，并和自身的组播RP选择表中的内容进行比对，选择RP优先级最高的信息内容填入到组播RP选择表，将最高优先级RP值填入到RP值中，将对应的优先级填入RP优先级，如果组播RP选择表中的RP值发生变化，RP版本号加1，否则不变，若RP优先级最高的项目数不止一条，则比较对应的RP值，选其中RP值最大者信息填入组播RP选择表中；

在步骤S140中，检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化：路由器检测3个周期时间内路由器中组播RP选择表的RP值和RP版本号是否发生变化，若未发生变化，则执行步骤S150，若发生变化，则执行步骤S120；

在步骤S150中，选举出组播RP汇聚点：选举出组播RP汇聚点，组播RP汇聚点为路由器维护的组播RP选择表中的RP值。

2.如权利要求1所述的PIM-SM中汇聚点选举实现方法，其特征在于，RP Hello数据包的内容包括：

邻居接口IP：因为只与相邻路由器发送消息，此处IP地址为连接该路由器的接口IP；

域号：标识PIM-SM域号，先设为0；

组播项个数：标识在该域中组播组的个数，该数值指明其后组播项的数量；

组播项信息：包含一个组播组的RP信息，每个RP Hello数据包中包含多个组播项信息。

3.如权利要求2所述的PIM-SM中汇聚点选举实现方法，其特征在于，RP Hello数据包中组播项信息的内容包括：

组播地址：PIM-SM域中可提供服务的组播组地址；

RP值：邻居路由器发送来的RP值；

RP优先级：邻居路由器发送来的RP值对应的优先级；

RP版本号：邻居路由器发送来的RP取值版本号。

4.如权利要求1所述的PIM-SM中汇聚点选举实现方法，其特征在于，所述RP本地优先级包括：

RP本地优先级用来标识选举RP时本路由器使用的优先级，取值为1到255，其中254为最高优先级，252为次高优先级，优先级254和252留做管理员手工配置使用，如若不进行手工配置，则本地优先级在1到250之间随机产生，优先级253和255预留用于以后扩展。

Images