CN1859281A

CN1859281A - 一种简化的igmp组播代理实现方法

Info

Publication number: CN1859281A
Application number: CNA2005101006523A
Authority: CN
Inventors: 王兴鹏; 罗勇
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2025-10-20
Also published as: CN100499583C

Abstract

本发明涉及网络技术中数字信息的传输，特别涉及一种简化的IGMP组播代理实现方法。一种简化的IGMP组播代理实现方法，包括步骤：主机发送IGMP加入请求报文请求连接预定组播组；IGMP组播代理将该请求报文送到鉴权模块进行鉴权，同时检查该主机所申请的频道是否已经建立，如果还没有建立，则将该请求报文转发到组播路由器请求该频道；如果鉴权失败，IGMP组播代理向组播路由器发送离开报文。本发明的有益效果是：提高了主机用户切换频道的速度；简化了作为上层组播路由器成员的报告器功能部分，减轻了软件和用户侧的处理负担，降低了硬件要求，简化软件处理流程。本发明在完全满足IGMP PROXY协议处理要求的同时，使得软件实现简洁稳定，对CPU性能要求低，硬件成本低。

Description

一种简化的IGMP组播代理实现方法

[技术领域]

本发明涉及网络技术中数字信息的传输，特别涉及一种简化的IGMP组播代理实现方法。

[背景技术]

IGMP(互联网组管理协议)协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间，是IP主机用来报告多址广播组成员身份的协议。通过IGMP协议，一方面主机可以通过IGMP协议通知本地路由器希望加入并接收某个特定组播组的信息；另一方面，路由器通过IGMP协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态。IGMP协议的主要作用是解决网络上广播时占用带宽的问题。在网络中，当给所有客户端发出广播信息时，支持IGMP的交换机会将广播信息不经过滤地发给所有客户端，但是这些信息只需要通过组播的方式传输给某一个部分的客户端，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。

组播是一种将报文发往多个接收者的通信方式，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。在许多应用中，它比广播更好，因为组播降低了不参与通信的主机的负担。简单的IGMP协议是多播的基本模块。组播技术包括：地址分配、组成员管理、组播报文转发、路由建立、可靠性等方面。本发明涉及组成员管理，即在路由器和交换机中建立起直联网段内的组成员关系信息，具体地说，就是哪个接口下有哪个组播组的成员，每个成员观看的频道。

路由器主要是查询器和控制组播流下发的功能。IGMP具有查询器选举机制。最低单播IP地址的IGMP路由器被选举为查询器。所有的IGMP路由器初始化自已为查询器″Querier″，一旦收到同一网段上一个来自更低IP地址的查询它就放弃自己作为查询器的角色″Non-Querier″。查询报文分为两种，通常查询(GeneralQuery)和指定组查询(Group-specific Query)；指定组查询把要查询的组地址写在组地址域中。当成员收到查询报文，将启动一个值在(0~最大响应时间)的计时器。当记时器记时期间，如果又接到一个来自路由器的查询，当且仅当该查询的最大响应时间小于当前计时器的值时发生重置。路由器收到响应报文，将报告的组地址加入列表，并设定计时器(Group Membership Interval)，重复的响应报文将重置改值，如果该值到期后，仍未收到响应报文，则认为该组失效。

DSLAM，即数字用户线接入复接器，是实现IGMP组播代理(PROXY)的物理实体；IGMP组播代理(PROXY)则是DSLAM软件功能的一部分。

IGMP PROXY(组播代理)协议需要完成以下功能：

(1)接收成员的IGMP请求，建立组成员关系；

(2)接收成员的IGMP离开，通过特定组查询确认用户是否已经离开该组，并修改组成员关系；

(3)作为查询器，定期对成员端口进行通用组查询，维护组成员关系；

(4)作为上层路由器的成员，需要某个组时要发送IGMP请求，请求加入该组，离开时发送IGMP离开，通知路由器从该组删除自己，响应上层路由器的通用查询，报告自己所加入的组播组。

现有的组播技术中，主机发送IGMP加入请求报文请求连接预定组播组后，首先需要进行鉴权，然后才开始申请建立频道连接，申请频道成功后才可以接收此组播数据流(如图1所示)，这样导致成员加入的时延比较长。

现有技术的缺点还包括：

1、要求交换网片可以支持L3功能，支持IGMP协议捕获到主机CPU，而可以实现这些功能的芯片价格昂贵，并且软件工作量偏大、对CPU的要求较高；

2、要实现以上标准IGMP PROXY四大功能，软件处理流程复杂；

3、对于DSLAM(数字用户线接入复接器)下的多成员多频道，CPU要实时处理大量报文，占用大量的CPU资源，对CPU要求较高，同时难以保证处理的及时性，如果提高CPU性能会增加成本，如果不提高CPU性能则会降低对用户请求的处理速度和并发用户请求处理数目。

[发明内容]

本发明的目的在于提供一种简化的IGMP组播代理实现方法，可以克服现有技术中的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种简化的IGMP组播代理实现方法，包括步骤：

101，主机发送IGMP加入请求报文请求连接预定组播组；

102，IGMP组播代理将该请求报文送到鉴权模块进行鉴权，同时检查该主机所申请的频道是否已经建立，如果还没有建立，则将该请求报文转发到组播路由器请求该频道；

103，如果鉴权失败，IGMP组播代理向组播路由器发送离开报文。

步骤102中，如果所述主机所申请的频道已经建立，则路由器直接将该申请报文丢弃，不再转发到组播路由器。

步骤103进一步包括：IGMP组播代理收到来自主机的离开报文后，检查主机所在频道的在线成员数，如果所述主机是该频道最后一个成员，则将该离开报文转发到组播路由器，请求删除该组播流；否则IGMP组播代理删除该主机用户，并刷新该频道在线成员信息。

作为本发明的一个改进，本发明方法进一步包括步骤：IGMP组播代理增加频道上报器，每隔一段上报间隔T，所述频道上报器将所有在线的频道上报给组播路由器。

其中，IGMP组播代理直接丢弃组播路由器发送过来的查询报文。

IGMP组播代理启动一个定时器，按在线频道数计算出每个当前在线频道的上报时间点，到达时间点时上报一个频道，到达上报间隔T后再重新计算新的在线频道上报时间点。

所述上报间隔T内频道的上报报文均匀分布在报告周期进行上报。

作为本发明的一个改进，所述上报间隔T小于组播路由器的查询间隔。

所述鉴权模块位于DSLAM(数字用户线接入复接器)上、外部网管上或者SYSLOG(系统日志)设备上。

本发明技术方案带来的有益效果是：①主机用户鉴权处理、向上层组播路由器申请组播流是并行处理的，提高主机用户切换频道的速度。②简化了作为上层组播路由器成员的报告器功能部分，下行的查询报文在硬件直接丢弃，不透传到主机用户，CPU不处理，减轻了软件和用户侧的处理负担，通过主动上报来维持路由器上的组成员关系。③采用了特殊算法，多个频道的上报报文均匀分部在上报间隔T进行上报，降低了报文突发度和对组播路由器的冲击。④本发明在保证IGMP PROXY功能实现的情况下，简化了标准的IGMP PROXY处理流程，降低了软件处理的复杂度，不再要求交换网片支持L3功能，即不需要交换网片将下行IGMP协议捕获到主机CPU，降低了CPU的处理负荷，从而降低了硬件要求，简化软件处理流程。综上所述，本发明在完全满足IGMP PROXY协议处理要求的同时，使得软件实现简洁稳定，对CPU性能要求低，硬件成本低。

[附图说明]

图1是现有技术中组成员管理的典型系统工作模式图；

图2是本发明中用户加入组播组的处理流程图；

图3是本发明中用户离开组播组的处理流程图；

图4是本发明方法中组成员管理的系统工作模式图。

[具体实施方式]

下面结合具体实施例对本发明方法作进一步阐述。

图2所示本发明的实施例中用户加入组播组的处理流程图。

首先，主机发送IGMP加入请求报文请求连接预定组播组：用户打开一个组播视频后，计算机主机发送一个IGMP加入请求报文。

IGMP组播代理捕获到该IGMP加入请求报文后，只送到软件处理。为了避免大量DSLAM(数字用户线接入复接器)下的大量用户同时把各自的IGMP请求报文直接透传到上层组播路由器，增加了组播路由器的负担，IGMP组播代理不需要再把用户的IGMP请求报文复制成两份然后转发其中的一份到上面的网络上。

IGMP组播代理将该请求报文送到鉴权模块进行鉴权，检测该模块是否合法，同时检查该主机用户所申请的频道是否已经建立。如果已经建立，则将该申请报文直接丢弃，下发消息将该主机用户加入到该组播流PVC(永久虚连接)，使该用户可以接收此组播数据流；如果还没有建立，则将该请求报文转发到组播路由器请求该频道，创建组播PVC，请求组播路由器将该组播流送到DSLAM，并将主机用户加入到新申请的组播PVC内。其中，鉴权模块可以位于DSLAM上，或外部网管上，或者SYSLOG设备上。

如果该用户鉴权失败(用户不合法)，再由IGMP组播代理向组播路由器发送离开报文，将该主机用户从组播组中删除即可。这样，鉴权处理与向上层组播路由器申请组播流是并行处理的，而不是串行处理的方法，即用户鉴权和申请组播流同时进行，有效减少了成员加入的时延。

图3所示是本发明的实施例中，用户离开组播组的处理流程图。

DSLAM收到来自主机的离开报文后，检查主机所在频道的在线成员数，如果所述主机是该频道最后一个成员，则将该离开报文转发到组播路由器，请求删除该组播流；否则DSLAM删除该主机用户，并刷新该频道在线成员信息。

本发明简化了作为上层组播路由器成员的报告器功能部分，下行的查询报文在硬件直接丢弃，不透传到主机用户，CPU不处理，减轻了软件和用户侧的处理负担，通过主动上报来维持路由器上的组成员关系，如图4所示。即IGMP组播代理增加频道上报器，每隔一段上报间隔T，频道上报器将所有在线的频道上报给组播路由器，防止上层组播路由器认为频道老化而停止了组播节目的转发。同时，为了减少上报组播路由器报文的突发度，将上报报文分散在主动上报间隔内，实现方法如下：系统启动一个定时器，按在线频道数计算出每个当前在线频道的上报时间点，到达时间点时上报一个频道，到达上报间隔T时再重新计算新的在线频道上报时间点。其中，上报间隔T要小于路由器的查询间隔，这样，频道不至于老化，同时也不会上报过密，造成组播路由器的负荷过重。

Claims

1、一种简化的IGMP组播代理实现方法，其特征在于：包括步骤

101，主机发送IGMP加入请求报文请求连接预定组播组；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤102中，如果所述主机所申请的频道已经建立，则IGMP组播代理直接将该申请报文丢弃，不再转发到组播路由器，只刷新该频道在线成员信息。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤103进一步包括：IGMP组播代理收到来自主机的离开报文后，检查主机所在频道的在线成员数，如果所述主机是该频道最后一个成员，则将该离开报文转发到组播路由器，请求删除该组播流；否则IGMP组播代理删除该主机用户，并刷新该频道在线成员信息。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括步骤：IGMP组播代理增加频道上报器，每隔一段上报间隔T，所述频道上报器将所有在线的频道上报给组播路由器。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：IGMP组播代理直接丢弃组播路由器发送过来的查询报文。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：IGMP组播代理启动一个定时器，按在线频道数计算出每个当前在线频道的上报时间点，到达时间点时上报一个频道，到达上报间隔T后再重新计算新的在线频道上报时间点。

7、根据权利要求4、5或6所述的方法，其特征在于：所述上报间隔T小于组播路由器的查询间隔。

8、根据权利要求4、5或6所述的方法，其特征在于：所述上报间隔T内频道的上报报文均匀分布在报告周期进行上报。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述鉴权模块位于IGMP组播代理上、外部网管上或者SYSLOG(系统日志)设备上。