CN113364695B - 一种bier组播在bier域内的单播传输方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BIER组播在BIER域内的单播传输方法及系统，涉及BIER组播技术领域，本发明通过BIER域内设备得到BIER组播报文时，若当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项；将下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，丢弃非法报文，实现了BIER组播的在BIER域内的单播传输，减少了网络组播流量。结合组播单向传输的特点，单向生成下一跳单播MAC地址表项，节约空间资源。收端进行单播MAC地址校验，防止网络洪泛和攻击。
Description
技术领域
本发明涉及BIER组播技术领域，具体涉及一种BIER组播在BIER域内的单播传输方法及系统。
背景技术
随着互联网视频、VR、AR等大视频业务的开展，DC内部及DC之间组播流量复制需求飞速增长，传统组播技术已不能满足新业务发展需求。BIER(Bit Indexed ExplicitReplication，位索引显式复制)技术提供了一个非常简化的方式来实现中间网络的组播流量转发。在控制面，BIER为网络域内的每个节点分配唯一的bit位标识，并通过IGP扩展协议在BIER域内泛洪，每个节点根据IGP拓扑以及IGP的BIER扩展信息计算生成BIER转发表，本地BIER转发表项主要包含远端节点对应的bit位标识以及本节点到该远端节点的下一跳和出接口信息。在转发面，组播报文进入BIER域时为组播报文封装BIER头，BIER头包含表示该组播报文每个出口节点的bit位标识信息，组播报文在BIER域内转发时，通过BIER头中的bit位索引查找BIER转发表将组播报文向每个bit位索引相应的出口节点复制转发。
BIER技术可以应用于全局组播、L3VPN组播、L2VPN组播、EVPN组播等，相对于传统组播技术具有应用广泛、扩展性强、收敛速度快、维护简单等优点。然而，当三层组播业务进入BIER时，普通三层组播封装的二层MAC地址是由IP组播地址映射成的组播MAC地址，而BIER组播要求外层以太封装是单播形式。
在BIER域内，转发动作(终结、复制、简单转发，信令上送)都依赖于BIER头部，而不是二层头部或者三层头部。二层头部封装成单播形式主要是为了减少组播流量的洪泛和被攻击的风险，但是直接采用系统单播MAC形式进行封装，无法实现MAC地址验证，存在安全隐患。
因此，需要解决BIER组播如何安全地在BIER域内实现单播传输的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种BIER组播在BIER域内的单播传输方法及系统，减少了网络组播流量，防止网络洪泛和其他攻击。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种BIER组播在BIER域内的单播传输方法，包括以下步骤：
BIER域内入口设备收到普通三层组播报文时，进行BIER头部封装生成BIER组播报文；
BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；
下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，对合法报文进行处理，丢弃非法报文。
在上述技术方案的基础上，BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备，具体包括以下步骤：
若当前无该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则触发生成ARP MISS报文，向下一跳设备发送ARP Request报文，接收下一跳设备回复的携带自身MAC的ARPReply报文，得到对应的下一跳单播MAC地址，生成下一跳单播MAC地址表项；将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文头部并发出；
若已存在该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则直接将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文头部并发出。
在上述技术方案的基础上，所述方法还包括以下步骤：BIER域的出口设备将报文发出前，将BIER组播报文恢复至普通三层组播报文后再发出。
在上述技术方案的基础上，将BIER组播报文恢复至普通三层组播报文，具体包括以下步骤：
剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行封装，得到普通三层组播报文。
在上述技术方案的基础上，所述对合法报文进行处理，具体包括：对合法报文进行复制、转发或终结处理。
本发明还提供一种BIER组播在BIER域内的单播传输系统，包括：
头部封装模块，其用于：BIER域内入口设备收到三层组播报文时，进行BIER头部封装生成BIER组播报文；
MAC封装模块，其用于：BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；
校验处理模块，其用于：下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，对合法报文进行处理，丢弃非法报文。
在上述技术方案的基础上，所述MAC封装模块具体用于：
若当前无该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，触发生成ARP MISS报文，向下一跳设备发送ARP Request报文，接收下一跳设备回复的携带自身MAC的ARP Reply报文，得到对应的下一跳单播MAC地址，生成下一跳单播MAC地址表项；将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出；
若已存在该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则直接将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出。
在上述技术方案的基础上，所述系统还包括报文恢复模块，其用于：BIER域的出口设备将报文发出前，将BIER组播报文恢复至普通三层组播报文后再发出。
在上述技术方案的基础上，所述报文恢复模块具体用于：
剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行封装，得到普通三层组播报文。
在上述技术方案的基础上，所述校验处理模块对合法报文进行处理，具体包括：对合法报文进行复制、转发或终结处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过BIER域内设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，丢弃非法报文，实现了BIER组播的在BIER域内的单播传输，减少了网络组播流量。结合组播单向传输的特点，单向生成下一跳单播MAC地址表项，节约空间资源。收端进行单播MAC地址校验，防止网络洪泛和其他攻击。
附图说明
图1为本发明实施例的BIER组播的整体传输流程示意图；
图2为本发明实施例的BIER组播域内获得二层封装的MAC地址并封装转发的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种BIER组播在BIER域内的单播传输方法，包括以下步骤：
BIER域内入口设备收到普通L3组播报文时，进行BIER头部封装生成BIER组播报文；
BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；
下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，对合法报文进行复制、转发或终结处理，丢弃非法报文。
具体的说，BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MI SS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备，具体包括以下步骤：
若无该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，触发生成ARP MISS报文，向下一跳设备发送ARP Request报文，接收下一跳设备回复的携带自身MAC的ARP Reply报文，得到对应的下一跳单播MAC地址，生成下一跳单播MAC地址表项；将从该下一跳单播MAC地址表项读出的下一跳单播单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出；
若存在该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则直接将从该下一跳单播MAC地址表项读出的下一跳单播单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出。
优选的，所述方法还包括以下步骤：BIER域的出口设备将报文发出前，将BIER组播报文恢复至普通L3组播报文后再发出。
其中，将BIER组播报文恢复至普通L3组播报文，具体包括以下步骤：
剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行封装，得到普通L3组播报文。
如图1，INGRESS R1设备在①端口接收普通L3组播，根据I GP/BGP协议生成的BIER封装信息对L3组播进行BIER头部封装(M AC头部后面，IP头部前面。)，形成BIER组播报文。之后根据路由出口信息需要把BIER组播报文转发出去，转发之前封装二层单播M AC地址。图1中①⑥为普通L3组播根据IP地址映射MAC地址。②④处有下一跳单播MAC地址做BIER域内的单播封装，ARP的处理流程见图2。图1中③⑤根据组播单向特点，此处不需要下一跳单播MAC地址，节约空间。这两处需要做BIER组播的二层MAC地址校验，丢弃不符合的报文。
BIER组播报文如何封装和获得二层单播MAC地址，如图2所述。这里借助了成熟的ARP MISS/ARP技术。BIER组播报文转发发现无对应的ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)，则过滤和触发ARP MISS报文并上送主控A(图2中R1①)，主控A下发ARPRequest报文(图2中R1②)，该报文经链路传输到达R2，R2上送ARP Request报文(图2中R2③)，主控B回应ARP Repl y(图2中R2④)，该报文经链路传输到达R1，R1上送ARP Reply(图2中R1⑤)。主控A下发下一跳单播MAC地址(图2中R1⑥)。
图2中①为ARP MISS报文上送，②为ARP Request报文下发，③为ARP Request上送，④为ARP Reply下发，⑤为ARP Reply上送，⑥为下一跳单播MAC地址下发。
根据上述过程，BIER组播报文获得了对应的下一跳单播MAC地址。据此把该下一跳单播MAC地址作为二层头部进行封装，之后从出口图1中R1②发送出去。
带单播MAC地址封装形式的BIER组播报文到达R2，R2的处理不同于普通的组播报文，普通组播报文不校验二层组播MAC地址。R2校验单播MAC地址，如果发现是非法报文，则进行丢弃处理动作，减少网络的洪泛，降低网络攻击的风险。
BIER组播报文经过R2校验后，做BIER头部的Bitstring(位串)处理，如终结，如复制，如转发等。以下只描述转发行为。
R2处理完BIER组播报文头部后，如果确认要进行BIER域内继续转发，则需要重新封装下一跳二层单播MAC地址，这部分同R1。
BIER组播报文达到R3后，R3对二层单播MAC地址的检查和校验部分同R2。之后处理BIER头部信息时，发现需要终结(以尾站终结为例，如果转发则同R2)，则剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，转发前根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行二层封装。
报文离开R3后(图1中R3⑥)，离开BIER组播域，后续按照普通L3组播处理。
本发明实施例还提供一种BIER组播在BIER域内的单播传输系统，包括：
头部封装模块，其用于：BIER域内入口设备收到三层组播报文时，进行BIER头部封装生成BIER组播报文；
MAC封装模块，其用于：BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；
校验处理模块，其用于：下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，对合法报文进行复制、转发或终结处理，丢弃非法报文。
所述系统还包括报文恢复模块，其用于：BIER域的出口设备将报文发出前，将BIER组播报文恢复至普通L3组播报文后再发出。
作为优选的实施方式，MAC封装模块具体用于：
若无该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，触发生成ARP MISS报文，向下一跳设备发送ARP Request报文，接收下一跳设备回复的携带自身MAC的ARP Reply报文，得到对应的下一跳单播MAC地址，生成下一跳单播MAC地址表项；将从该下一跳单播MAC地址表项读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出；
若存在该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，直接将从该下一跳单播MAC地址表项读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出。
作为优选的实施方式，所述报文恢复模块具体用于：
剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行封装，得到普通L3组播报文。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种BIER组播在BIER域内的单播传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
BIER域内入口设备收到普通三层组播报文时，进行BIER头部封装生成BIER组播报文；
BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；
下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，对合法报文进行处理，丢弃非法报文。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备，具体包括以下步骤：
若当前无该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则触发生成ARP MISS报文，向下一跳设备发送ARP Request报文，接收下一跳设备回复的携带自身MAC的ARP Reply报文，得到对应的下一跳单播MAC地址，生成下一跳单播MAC地址表项；将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文头部并发出；
若已存在该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则直接将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文头部并发出。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：BIER域的出口设备将报文发出前，将BIER组播报文恢复至普通三层组播报文后再发出。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将BIER组播报文恢复至普通三层组播报文，具体包括以下步骤：
剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行封装，得到普通三层组播报文。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对合法报文进行处理，具体包括：对合法报文进行复制、转发或终结处理。
6.一种BIER组播在BIER域内的单播传输系统，其特征在于，包括：
头部封装模块，其用于：BIER域内入口设备收到三层组播报文时，进行BIER头部封装生成BIER组播报文；
MAC封装模块，其用于：BIER域内入口设备或域内其他设备得到BIER组播报文时，如果当前没有下一跳单播MAC地址表项，则触发ARP MISS/Request机制，并根据下一跳设备的回复生成下一跳单播MAC地址表项，若存在则不触发；将从下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发送至下一跳设备；
校验处理模块，其用于：下一跳设备收到BIER组播报文时，校验BIER组播报文的二层单播MAC地址，对合法报文进行处理，丢弃非法报文。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述MAC封装模块具体用于：
若当前无该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，触发生成ARP MISS报文，向下一跳设备发送ARP Request报文，接收下一跳设备回复的携带自身MAC的ARP Reply报文，得到对应的下一跳单播MAC地址，生成下一跳单播MAC地址表项；将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出；
若已存在该BIER组播报文对应的下一跳单播MAC地址表项，则直接将从该下一跳单播MAC地址表项中读出的下一跳单播MAC地址作为二层头部封装至BIER组播报文并发出。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报文恢复模块，其用于：BIER域的出口设备将报文发出前，将BIER组播报文恢复至普通三层组播报文后再发出。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述报文恢复模块具体用于：
剥离BIER头部，根据报文里的三层组播地址查询路由信息得到出口信息，根据三层组播地址映射二层组播MAC地址进行封装，得到普通三层组播报文。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述校验处理模块对合法报文进行处理，具体包括：对合法报文进行复制、转发或终结处理。
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