CN1787480A - 一种受控组播系统及其组播实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种受控组播系统及其组播实现方法，所述受控组播系统包括分离式路由系统，portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户；portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户分别与分离式路由系统相连，通过分离式路由系统交互信息；分离式路由系统包括中心交换子系统、业务处理子系统、接口子系统；中心交换子系统包括传送模块、交换控制模块以及若干个交换模块，业务处理子系统包括传送模块、业务控制模块、业务管理模块与用户模块。采用本发明所述系统及实现方法，把城域网或广域网中的受控组播简化为端口级的受控组播，简化了在城域网或广域网中受控组播实现，节省了在受控组播实现过程中的资源耗费，提高了受控组播的实现效率。

Description

一种受控组播系统及其组播实现方法

技术领域

本发明涉及组播技术，尤其涉及通讯技术领域中基于分离式路由交换设备及系统的受控组播系统及其组播实现方法。

背景技术

在目前的网络构架下，分组数据报文至少要经过边缘路由器-核心路由器-边缘路由器，多跳路由才能完成端到端的数据传输，甚至在城域网范围内端到端的分组数据交换也是经过了多跳路由来实现的。这种网络对组播的应用存在着下列障碍：一是基于多跳分组交换，端到端时延不确定，网络性能下降，导致组播数据的转发性能下降；二是大量的路由器的应用造成全网网络拓扑成为全互连(Mesh)结构，数目繁多、实施复杂的组播路由协议性能使得组播的质量更加难以得到保证。而目前基于数据通信中的路由交换容量可以到达T比特的量级，在容量上能满足未来城域或省级的网络应用，在流量管理器的管理力度上，队列的深度可以达到百万量级，同样达到了广域尤其是城域的应用要求等特点。这样，目前由大量路由器构成的网络可以由一种全新的路由交换设备及系统来替代，我们称这种设备及系统为分离式路由设备及系统。该系统功能框图如图1，由中心交换子系统、业务处理子系统、接口子系统组成，其中接口子系统和业务处理子系统可以为同一物理实体。图2是应用该系统设备组建城网或广域网示意图。

此外，传统的基于IGMP协议(Internet Group Management Protocal)和RADIUS(Remote Authentication Dial In User Service)的路由器对发送和接收组播数据的主机所做的限制不够，这对组播安全和组播的商业化极为不利。基于此，Norihiro Ishikawa等人1998年提出了IGMP扩展协议《IP组播中IGMP协议的授权扩展》(IGMP Extension for Authentication of IPMulticast，draft-ietf-idmr-igmp-auth-01.txt)对组播发送和接收者进行认证，和RADIUS扩展协议《组播路由器RADIUS的授权扩展》(RADIUSExtension for Multicast Router authentication，draft-yamanouchi-radius-ext-00.txt)对用户权限新增了一些属性；美国专利5959989提出了一种组管理协议CGMP(CISCO Group ManagementProtocol)用来解决VLAN环境下的有效组播问题；此外，申请号为02100445.5的中国发明专利申请公开说明书中提出了IGMP和RADIUS的改进型协议HGMP和RADIUS+，在一定程度上解决了参与组播的发送者和接收者的授权认证和受控加入的问题。

尽管上述方法能够在一定条件下解决在现有网络体系结构下参与组播的接收者和发送者的授权认证和受控加入的问题，但是由于上述方法都是基于现有网络的构造，正如现有组播实现的缺点一样，受控组播的实现必将收到组播协议多且复杂等因素的强烈制约；此外，在上面的两个专利中都采用了以太网交换机来配合受控组播的实现，必将会增加维护的复杂性和成本，不利于受控组播的应用；特别地在一个城域、广域系统中采用上述专利中的受控组播设备来实现更为复杂，不利于组网的需求。

发明内容

本发明的目的就是针对背景技术中基于现有网络体系结构下受控组播实现复杂等缺点，提出一种基于分离式路由交换设备和系统的受控组播系统及其组播实现方法。

一种受控组播系统，包括分离式路由系统，portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户；所述portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户分别与分离式路由系统相连，通过分离式路由系统交互信息；所述分离式路由系统包括中心交换子系统、业务处理子系统、接口子系统；所述一个中心交换子系统分别连接若干个业务处理子系统，一个业务处理子系统分别连接若干个接口子系统，所述中心交换子系统用于完成数据报文的转发和整个系统的数据交换控制指令的生成与分发、互连或路由等协议的运行、路由表的生成、路由表的同步及维护、网络信息收集、策略计算、网络资源配置和下发、业务资源配置和分发；所述业务处理子系统用于完成报文接入控制、报文处理、流量管理、交换控制和交换信令处理、本地协议处理和协助完成全系统的业务资源管理、网络管理、单板管理；所述接口子系统用于完成报文数据的接入。

上述中心交换子系统包括传送模块、交换控制模块以及若干个交换模块，所述传送模块用于完成报文数据的收发，交换模块用于报文数据的交换，交换的控制信息在交换控制模块中完成；所述业务处理子系统包括传送模块、业务控制模块、业务管理模块与用户模块，所述用户模块用于报文接入控制、报文处理、流量管理、交换控制和交换信令处理；所述业务管理模块用于本地协议处理和协助完成全系统的业务资源管理以及对用户模块所应用的资源管理；所述业务控制模块用于网络管理和单板管理；并对用户模块和传送模块进行配置和监管；所述传送模块负责完成报文数据的收发；所述用户模块进一步包括交换处理子模块、流量管理子模块和报文处理子模块。

上述组播系统的组播实现方法，包括下列步骤：

步骤一、用户加入组播系统；

1.1用户根据portal服务器提供的接口申请接入，AAA服务器进行接入认证；如果通过认证，则分离式路由系统允许用户端口接入，AAA服务器开始接入记费并进行下一步组播权限认证，否则通告用户接入出错；

1.2用户申请加入组播组，AAA服务器进行加入权限认证。通过则进行下一步，否则通告用户权限出错信息；

步骤二、组播系统进行数据转发；

2.1AAA服务器将认证通过信息通告中心路由子系统中的组播交换管理控制模块；

2.2组播交换管理控制模块进行相关操作后，用户接收组播数据；

2.3用户所属接口子系统中的组播接口管理控制模块在用户端口开始接收数据时通告AAA服务器开始组播记费；

步骤三、用户退出组播系统；

3.1用户申请退出组播组，所属接口子系统停止转发组播数据，同时通告AAA服务器停止组播记费；

3.2用户申请退出网络，所属接口子系统终止该端口接入，同时通告AAA服务器停止接入记费。

本发明通过对传统路由交换设备形式和网络结构的改变和受控组播的实现策略的改进，改变了组播问题的网络背景和在此基础上的受控组播实现方案，将全网的受控组播实现问题简化到一个路由交换设备中受控组播实现的问题，克服了现有技术中受控组播实现方法复杂的缺点，提高了受控组播的服务效率和服务质量。采用本发明所述系统及实现方法，与现有受控组播实现相比，把城域网或广域网中的受控组播简化为端口级的受控组播，大大的简化了在城域网或广域网中受控组播的实现，达到了简化受控组播的效果，节省了在受控组播实现过程中的资源耗费，提高了受控组播的实现效率；并且由于组网方便，这种基于分离式路由系统的受控组播实现适用度更宽。

附图说明

图1是本发明中分离式路由系统的功能结构框图；

图2是本发明提出的组播系统的连接关系图；

图3是分离式路由系统的受控组播模块分布图；

图4是分离式路由系统中组播用户表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明提出中分离式路由系统的功能结构框图，如图1所示，分离式路由系统包括中心交换子系统、业务处理子系统、接口子系统；所述一个中心交换子系统分别连接若干个业务处理子系统，一个业务处理子系统分别连接若干个接口子系统，所述中心交换子系统用于完成数据报文的转发和整个系统的数据交换控制指令的生成与分发、互连或路由等协议的运行、路由表的生成、路由表的同步及维护、网络信息收集、策略计算、网络资源配置和下发、业务资源配置和分发；所述业务处理子系统用于完成报文接入控制、报文处理、流量管理、交换控制和交换信令处理、本地协议处理和协助完成全系统的业务资源管理、网络管理、单板管理；所述接口子系统用于完成报文数据的接入。进一步地，中心交换子系统包括传送模块、交换控制模块以及若干个交换模块，所述传送模块用于完成报文数据的收发，交换模块用于报文数据的交换，交换的控制信息在交换控制模块中完成；所述业务处理子系统包括传送模块、业务控制模块、业务管理模块与用户模块，所述用户模块用于报文接入控制、报文处理、流量管理、交换控制和交换信令处理；所述业务管理模块用于本地协议处理和协助完成全系统的业务资源管理以及对用户模块所应用的资源管理；所述业务控制模块用于网络管理和单板管理；并对用户模块和传送模块进行配置和监管；所述传送模块负责完成报文数据的收发；所述用户模块进一步包括交换处理子模块、流量管理子模块和报文处理子模块。

图2是本发明提出的组播系统的连接关系图。基于分离式路由交换设备组建的城域/广域网中受控组播实现系统中的各部分之间的物理连接和空间结构关系如图2所示，本发明提出的受控组播系统，包括分离式路由系统，portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户；所述portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户分别与分离式路由系统相连，通过分离式路由系统交互信息。

图3是分离式路由系统的受控组播模块分布图，如图3所示，在分离式路由系统中各个子系统都有相应的组播管理控制模块，各个组播管理控制模块分别对各个子系统中的组播数据报文进行管理控制。

图4是分离式路由系统中组播用户表。如图4所示，组播用户表分为三级，其中组播地址是每个组播组的唯一标识，业务处理子系统ID是分离式路由系统中业务处理子系统的唯一标识，接口子系统ID是分离式路由系统中接口子系统的唯一标识。

使用上述组播系统的实现组播的方法，包括下列步骤：

步骤一、用户加入组播系统；

1.1用户根据portal服务器提供的接口申请接入，AAA服务器进行接入认证；如果通过认证，则分离式路由系统允许用户端口接入，AAA服务器开始接入记费并进行下一步组播权限认证，否则通告用户接入出错；

1.2用户申请加入组播组，AAA服务器进行加入权限认证。通过则进行下一步，否则通告用户权限出错信息；

步骤二、组播系统进行数据转发；

2.1AAA服务器将认证通过信息通告中心路由子系统中的组播交换管理控制模块；

2.2组播交换管理控制模块进行相关操作后，用户接收组播数据；

2.3用户所属接口子系统中的组播接口管理控制模块在用户端口开始接收数据时通告AAA服务器开始组播记费；

步骤三、用户退出组播系统；

3.1用户申请退出组播组，所属接口子系统停止转发组播数据，同时通告AAA服务器停止组播记费；

3.2用户申请退出网络，所属接口子系统终止该端口接入，同时通告AAA服务器停止接入记费。

在本发明的一个实施例中，具体流程为：

第一步、用户加入组播系统。

1、用户根据portal服务器提供的接口输入包括有接入用户名和接入密码的接入申请。如果通过AAA服务器认证，则该用户允许接入且AAA服务器开始记费并进入下一步，否则通告用户接入出错(AAA认证服务器和用户没有对应关系，而是由组播内容提供商决定并通告分离式路由系统)。

2、用户根据组播信源的组播节目单选择相应节目，首先向对应接口子系统发送IGMP报文，接口子系统回送加入界面要求用户输入组播加入ID和口令，然后再将用户端口ID、组播地址、组播加入ID和口令封装成申请信息经过中心交换子系统发送给AAA服务器(组播加入ID、口令同接入用户名、接入密码可相同也可不同)。

3，AAA服务器认证之后把结果和申请信息回送中心交换子系统，如果没有通过认证则通告用户组播权限出错信息，否则进入下一步。

第二步、组播系统进行数据转发。

1、分离式路由系统的中心交换子系统收到AAA服务器认证通过信息之后，其组播交换管理控制模块查询路由系统中的“组播用户表”：

如果表中不合有该组播地址则分离式路由系统像普通的组播路由器一样，组播交换管理控制模块通知组播信源向用户端口转发该组播地址的数据，并更新组播用户表；

如果表中有该组播地址但是和该组播地址对应表项中不含申请端口所属的业务处理子系统ID，则中心交换子系统把该组播数据转发到对应的申请端口，并更新组播用户表；

如果表中有该组播地址且该组播地址对应的表项中含有申请端口所属的业务处理子系统ID但是不含申请端口所属的接口子系统ID，则中心交换子系统通知该业务处理子系统中的组播业务管理控制模块向申请端口转发该组播数据，并更新组播用户表；

如果表中有该组播地址且该组播地址对应的表项中含有申请端口所属的业务处理子系统ID且含申请端口所属的接口子系统ID，则中心交换子系统通知该接口子系统中的组播接口管理控制模块向申请端口转发该组播数据，并更新组播用户表；

2、申请端口开始接收数据后，对应组播接口管理控制模块通知AAA服务器开始记费，并定期反馈连接状态(接口子系统反馈连接状态的周期是路由系统可控的)，如果没有连接则通知服务器停止记费。

3、中心交换子系统收到组播数据后对数据报文的合法性进行验证后，对数据进行转发(合法性的验证可以通过源地址、目的地址、组播地址、或组播内容的合法密钥等方法来实现)。

第三步、用户退出组播系统。

1、用户申请退出组播组，向各对应的接口子系统中发出退组申请。

2、各个接口子系统收到来自辖区的退组申请后，组播接口处理模块把该退组请求(包括端口号和组播地址)转发给相应的AAA服务器，AAA服务器停止记费，并把该消息通知中心交换子系统。

3、中心交换子系统修改相应的组播用户表；如果对应一个组播地址表项中只有这一个条目则把该表项删除并通知组播源停止向该路由系统中发送该组播数据，如果有多个条目则删除对应条目。

4、中心交换子系统在修改组播用户表的同时，通知各子系统修改相应的转发表停止向该端口转发该组播地址的数据。

5、用户申请退出网络，所属接口子系统终止该端口接入，同时通告AAA服务器停止接入记费。

Claims (10)

1、一种受控组播系统，其特征在于包括分离式路由系统，portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户；所述portal认证服务器，AAA认证服务器，组播信源及用户分别与分离式路由系统相连，通过分离式路由系统交互信息；所述分离式路由系统包括中心交换子系统、业务处理子系统、接口子系统；所述一个中心交换子系统分别连接若干个业务处理子系统，一个业务处理子系统分别连接若干个接口子系统，所述中心交换子系统用于完成数据报文的转发和整个系统的数据交换控制指令的生成与分发、互连或路由等协议的运行、路由表的生成、路由表的同步及维护、网络信息收集、策略计算、网络资源配置和下发、业务资源配置和分发；所述业务处理子系统用于完成报文接入控制、报文处理、流量管理、交换控制和交换信令处理、本地协议处理和协助完成全系统的业务资源管理、网络管理、单板管理；所述接口子系统用于完成报文数据的接入。

2、根据权利要求1所述的受控组播系统，其特征在于：所述中心交换子系统包括传送模块、交换控制模块以及若干个交换模块，所述传送模块用于完成报文数据的收发，交换模块用于报文数据的交换，交换的控制信息在交换控制模块中完成；所述业务处理子系统包括传送模块、业务控制模块、业务管理模块与用户模块，所述用户模块用于报文接入控制、报文处理、流量管理、交换控制和交换信令处理；所述业务管理模块用于本地协议处理和协助完成全系统的业务资源管理以及对用户模块所应用的资源管理；所述业务控制模块用于网络管理和单板管理；并对用户模块和传送模块进行配置和监管；所述传送模块负责完成报文数据的收发；所述用户模块进一步包括交换处理子模块、流量管理子模块和报文处理子模块。

3、如权利要求1所述的组播系统的组播实现方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤一、用户加入组播系统；

1.1用户根据portal服务器提供的接口申请接入，AAA服务器进行接入认证；如果通过认证，则分离式路由系统允许用户端口接入，AAA服务器开始接入记费并进行下一步组播权限认证，否则通告用户接入出错；

1.2用户申请加入组播组，AAA服务器进行加入权限认证。通过则进行下一步，否则通告用户权限出错信息；

步骤二、组播系统进行数据转发；

2.1AAA服务器将认证通过信息通告中心路由子系统中的组播交换管理控制模块；

2.2组播交换管理控制模块进行相关操作后，用户接收组播数据；

2.3用户所属接口子系统中的组播接口管理控制模块在用户端口开始接收数据时通告AAA服务器开始组播记费；

步骤三、用户退出组播系统；

3.1用户申请退出组播组，所属接口子系统停止转发组播数据，同时通告AAA服务器停止组播记费；

3.2用户申请退出网络，所属接口子系统终止该端口接入，同时通告AAA服务器停止接入记费。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤1.1中的接入申请包括接入用户名和接入密码。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤1.2具体包括：用户根据组播信源的组播节目单选择相应节目，先向对应接口子系统发送IGMP报文，接口子系统回送加入界面要求用户输入组播加入ID和口令，然后再将用户端口ID、组播地址、组播加入ID和口令封装成申请信息经过中心交换子系统发送给AAA服务器；AAA服务器认证之后把结果和申请信息回送中心交换子系统，如果没有通过认证则通告用户组播权限出错信息。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述组播加入ID、组播加入密码同接入用户名、接入密码是不同的。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤2.2具体包括：

分离式路由系统的中心交换子系统收到AAA服务器认证通过信息之后，其组播交换管理控制模块查询路由系统中的“组播用户表”；

如果组播用户表中不含有该组播地址，则分离式路由系统中的组播交换管理控制模块通知组播信源向用户端口转发该组播地址的数据，并更新组播用户表；

如果组播用户表中有该组播地址但是和该组播地址对应表项中不含申请端口所属的业务处理子系统ID，则中心交换子系统把该组播数据转发到对应的申请端口，并更新组播用户表；

如果组播用户表中有该组播地址且该组播地址对应的表项中含有申请端口所属的业务处理子系统ID但是不含申请端口所属的接口子系统ID，则中心交换子系统通知该业务处理子系统中的组播业务管理控制模块向申请端口转发该组播数据，并更新组播用户表；

如果组播用户表中有该组播地址且该组播地址对应的表项中含有申请端口所属的业务处理子系统ID且含申请端口所属的接口子系统ID，则中心交换子系统通知该接口子系统中的组播接口管理控制模块向申请端口转发该组播数据，并更新组播用户表。

8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤二中还包括：中心交换子系统收到组播数据后对数据报文的合法性进行验证，验证通过后再对数据进行转发。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述合法性验证通过源地址、目的地址、组播地址、或组播内容的合法密钥进行验证。

10、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤3.1具体包括：

用户申请退出组播组，向各对应的接口子系统中发出退组申请；

各个接口子系统收到来自辖区的退组申请后，组播接口处理模块把该退组请求转发给相应的AAA服务器，AAA服务器停止记费，并把该消息通知中心交换子系统；

中心交换子系统修改相应的组播用户表；如果对应一个组播地址表项中只有这一个条目则把该表项删除并通知组播源停止向该路由系统中发送该组播数据，如果有多个条目则删除对应条目；

中心交换子系统在修改组播用户表的同时，通知各子系统修改相应的转发表停止向该端口转发该组播地址的数据。

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