CN1866921A - 基于ppp协议的组播业务的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于PPP协议的组播业务的实现方法及装置。本发明主要包括：首先，在PPP(点对点协议)服务器上配置PPP用户的组播权限信息；之后，当所述的PPP服务器接收组播报文后，便可以根据配置的组播权限信息将组播报文复制发送给相应的PPP用户。因此，本发明提供的技术方案可以对包含PPPoE、PPPoEoA、PPPoA、PPP等未提供组播机制的PPP用户进行组播复制，提供组播业务。同时，本发明还能够提供针对每个PPP会话的组播权限控制管理，从而提供运营级的组播应用。

Description

基于PPP协议的组播业务的实现方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于PPP协议的组播业务的实现方法。

背景技术

在现有的通信网络中，通过组播技术可以有效解决单点发送多点接收、多点发送多点接收的问题，实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够有效地节约网络带宽、降低网络负载。组播技术在实时数据传送、网络电视、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。所述的组播技术具体为基于相应的组播协议实现。

所述的组播协议分为：主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议。其中，所述的组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。所述的组播路由协议又进一步分为：域内组播路由协议及域间组播路由协议，其中，所述的域内组播路由协议包括：PIM-SM(稀疏模式协议无关组播)、PIM-DM(密集模式协议无关组播)、DVMRP(距离向量多点广播路径选择协议)等协议，所述的域间组播路由协议包括MBGP(多协议边界网关协议)、MSDP(组播源发现协议)等协议。

同时，为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入了IGMP Snooping(IGMP侦听)、IGMP proxy(IGMP代理)等二层组播协议和机制。

所述的IGMP建立并维护路由器直联网段的组成员关系信息。所述的域内组播路由协议则根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转发。域间组播路由协议则用于在各自治域间发布具有组播能力的路由信息以及组播源信息，以使组播数据在域间进行转发。

目前，基于组播协议实现的组播网结构如图1和图2所示，其中，图1为单域网络组播组网示意图，图2为多域网络组播组网示意图。下面将分别对两种组播网进行说明。

(1)单域网络组播组网

如图1所示，网络规模较小时，由一个自治域组成。为了支持组播，仅需在网络中运行PIM-SM协议即可，网络结构简单。为了增强PIM-SM中RP(汇集点)节点的可靠性，以及对网络中的组播流量合理分布，可在网络中选取若干RP点，运行MSDP协议，达到冗余备份，负荷分担的目的。

(2)多域网络组播组网

如图2所示，当企业网规模非常大时，将网络分成若干个自治域。在每个自治域内运行PIM-SM，域间支持MBGP、MSDP。也就是说域内的组播路由和组播源信息收集工作由PIM-SM完成，域间由MBGP来传播具有组播能力的路由信息，MSDP传播组播源信息，PIM-SM负责组播路由。

目前，组播网络中的接入设备支持PIM DM和PIM SM组播路由协议，除了可以向组播路由器一样进行组播报文的转发外，也可以完成组播用户的接入。所述接入设备基于PIM协议的组播业务主要处理流程如图3、图4和图5所示，具体包括以下处理步骤：

(1)接入设备与网络侧组播路由器通过PIM协议报文进行组播信息的交互，建立出接口为空的组播路由。

(2)需要接收组播信息的用户发送IGMP成员报告报文。

(3)LanSwitch(局域网交换机)续传用户的IGMP成员报告报文给接入设备。

(4)所述接入设备接收到用户的组播组成员报告报文后，将接收用户报文的接口加入相应的组播路由出接口列表中。

(5)组播路由器收到组播源的相应组播业务报文后转发给接入设备。

(6)接入设备查组播转发表，将组播报文复制后从转发表的每个出接口转发出去。

(7)LanSwitch收到组播业务报文后，根据IGMP Snooping功能生成的组播转发表把组播报文转发到相应的用户。

从上述处理过程可以看出，由于现有技术为基于IP实现，因此现有技术只能够对IP进行组播转发，对包含但不限于PPPoE(基于以太网的点对点协议)/PPPoEoA(ATM承载的PPPoE)/PPPoA(基于ATM的点对点协议)/PPP(点对点协议)等没有提供组播机制的PPP用户无法进行组播复制。

而且，现有的组播技术中，没有考虑组播权限控制管理，因而无法做到运营级的组播应用。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于PPP协议的组播业务的实现方法及装置，从而可以为网络中的基于PPP协议的PPP用户提供组播业务服务。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于PPP协议的组播业务的实现方法，包括：

A、在点对点协议PPP服务器上配置PPP用户的组播权限信息；

B、当所述的PPP服务器接收组播报文后，根据配置的组播权限信息将组播报文复制发送给相应的PPP用户。

所述的步骤A包括：

在PPP服务器上手动配置单个或一组PPP用户的组播权限信息，和/或，通过网管配置单个或一组PPP用户的组播权限信息，和/或，通过与策略服务器和/或鉴权认证计费AAA服务器交互获取单个或一组PPP用户的组播权限信息。

所述的组播权限信息还配置有对应的优先级信息。

所述的步骤B包括：

B1、当PPP用户向PPP服务器发送请求报文申请加入组播组，并由PPP服务器根据所述的组播权限信息确定允许其加入组播组时，则为该PPP用户生成对应的组播转发表项；

B2、当PPP服务器接收该组播组的组播报文后，根据所述的组播转发表项将组播报文复制转发给该PPP用户。

所述的组播转发表项包括：

PPP会话记录信息、源媒体接入控制MAC地址、异步传输模式永久虚连接ATM PVC信息、源端口信息和/或组播组信息。

所述的步骤B1还包括：

当PPP服务器根据组播权限信息确定不允许该PPP用户加入组播组时，则丢弃该PPP用户发来的请求报文。

所述的PPP用户及PPP服务器包括：

基于PPPOE、PPPOEOA、PPPOA或PPP协议的用户及服务器。

所述的方法还包括：

C、PPP用户加入组播组后，向服务器发送报文，通知服务器开始统计PPP用户开展组播业务的信息。

本发明中，在执行所述的步骤C之后还包括：

当PPP用户离开组播组后，向服务器发送报文，通知服务器停止统计PPP用户开展组播业务的信息。

所述的服务器包括计费服务器，并由计费服务器根据统计结果对该PPP用户进行组播业务计费。

本发明提供了一种基于PPP协议的组播业务的实现装置，包括设置于PPP服务器中的组播权限保存模块和组播业务处理模块，其中：

组播权限保存模块：用于保存PPP用户的组播权限信息；

组播业务处理模块：用于根据所述的组播权限信息将接收到的组播业务复制转发给相应的PPP用户。

所述的装置还包括：

组播权限配置模块：用于手动配置和/或通过网管配置PPP用户的组播权限信息，并发送给组播权限保存模块；和/或，

组播权限接收模块：用于接收策略服务器下发PPP用户的组播权限信息，并发送给组播权限保存模块。

所述的装置还包括：

统计信息处理模块：用于在组播业务处理模块确定PPP用户加入组播组后，统计PPP用户开展组播业务的信息，在PPP用户离开组播组后停止统计，并将相应的统计信息发送给相应的服务器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的技术方案可以对包含PPPoE、PPPoEoA、PPPoA、PPP等未提供组播机制的PPP用户进行组播复制，提供组播业务。

同时，本发明还能够提供针对每个PPP会话的组播权限控制管理，从而提供运营级的组播应用。

附图说明

图1为单域网络组播组网示意图；

图2为多域网络组播组网示意图；

图3为接入设备与路由器间的PIM报文交换流程图；

图4为接入设备与用户的IGMP报文交换流程图；

图5为接入设备的组播数据报文转发处理流程图；

图6为基于PPP的组播组网示意图；

图7为本发明提供的基于PPP的组播业务具体实现流程图；

图8为基于PPPOE的认证系统中各功能实体协议栈的具体实现示意图；

图9为基于PPPOE的IGMP功能实体协议栈的具体实现示意图；

图10为基于PPPOE的组播转发功能实体协议的具体实现栈示意图；

图11为本发明所述的装置的具体实现方式结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是在完全符合现有主机与路由器之间的组成员关系协议、路由器与路由器之间的组播路由协议以及二层组播协议和机制情况下，增加PPP用户加入组播机制，以及PPP用户组播权限控制、组播复制机制，从而提供完整的PPP用户受控组播的方法。

与现有技术相同的是，本发明中所述的组成员关系协议包括IGMP。所述的组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议，其中，域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。另外，本发明还包括为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入的IGMP Snooping、IGMP proxy等二层组播协议和机制。

与现有技术不同的是，本发明中在基于PPP的通信网络的PPP服务器中配置相应的PPP用户的组播权限，之后，根据所述的PPP用户的组播权限控制将接收的组播报文发送给相应的PPP用户，同时PPP服务器还根据所述的PPP用户的组播权限控制PPP用户加入组播组。

以PPPOE为例，通过PPPoE单播实现组播的具体过程为：对于每个加入组播组的PPPoE用户，作为PPP服务器的BRAS(宽带接入服务器)可以通过PPPoE单播封装方式将组播数据复制到PPP用户。

本发明中，采用PPP单播方式实现组播，能够很好解决组播用户受控的难题，能够彻底控制到每个用户加入的组播组，同时PPP单播方式实现组播将不依赖于二层交换机等中间设备和客户端软件。

本发明具体可以应用于基于PPPoE、PPPoEoA、PPPoA、PPP实现单播通信的网络中实现组播业务。

为便于对本发明的理解，下面将结合图6主7对本发明的具体实现方式进行详细的说明。图6为基于PPP的组播组网结构示意图，图7为以PPPoE为例，基于PPP的组播业务实现过程示意图。

如图6和图7所示，基于PPP的组播流程具体包括以下步骤：

步骤71：PPPOE客户端向PPPOE服务器设备发送一个PADI(PPPoE激活发现初始)报文，开始PPPoE接入。

步骤72：BRAS(宽带接入服务器)侧的PPPOE服务器接收所述PADI报文后向PPPOE客户端发送PADO(PPPoE激活发现提供)报文。

步骤73：客户端根据PPPOE的回应，发起PADR(PPPoE激活发现请求)报文给PPPOE服务器。

步骤74：PPPOE服务器产生一个session ID(会话标识)，通过PADS(PPPoE激活发现确认)报文发给客户端。

经过上述过程完成了PPPOE的协商过程，之后执行步骤75。

步骤75：客户端和PPPOE服务器之间进行PPP的LCP(链路控制协议)协商，建立链路层通信。同时，协商使用CHAP(质询握手验证协议)的认证方式。

步骤76：PPPOE服务器通过Challenge(挑战码)报文发送给认证客户端，提供一个128bit的Challenge(挑战码)。

步骤77：客户端收到Challenge报文后，将密码和做MD5算法后的Challenge承载在Response(回应)报文中发送给PPPOE服务器。

步骤78：PPPOE服务器将Challenge、Challenge-Password(挑战码-口令)和用户名一起送到RADIUS(远端用户拨入鉴权服务)用户认证服务器，由RADIUS用户认证服务器进行认证。

步骤79：RADIUS用户认证服务器根据用户信息判断用户是否合法，然后回应认证成功或失败报文到PPPOE服务器；

如果成功，携带协商参数，以及用户的相关业务属性给用户授权。如果认证失败，则流程到此结束；

需要说明的是：为实现本发明，当用户认证成功时，可以在标准RADIUS协议中(或者其他AAA协议，包括但不限于TACACS(终端接入控制接入控制系统)、DIAMETER(一种新的兼容RADIUS的AAA协议))扩展组播授权属性，通过该属性将PPP用户的组播权限下发给PPPOE服务器，这样，PPPoE服务器可以为每个用户群或者每个PPP用户保存其对应的组播权限，所述的组播权限包括：允许用户收看的频道信息、禁止用户收看的频道信息等；

在本发明中，也可以直接通过命令行或网管等为设置于BRAS设备中的PPPoE服务器配置每个PPP用户群或者每个PPP用户的组播权限，此时，只要PPPOE服务器提供相应的配置接口即可，当需要配置或修改相应的组播权限信息时，则通过所述配置接口进行具体的配置操作即可；或者，也可以通过COPS协议等策略协议和策略服务器交互获取PPP用户的组播权限，此时的组播权限配置过程需要通过预定的时间或事件条件触发；

另外，当PPPOE服务配置有多种组播权限时，还可以配置组播权限的优先级，例如，通常可以默认为RADIUS下发的权限优先于COPS下发的权限，COPS下发的权限优先于设备通过命令行、网管等配置的权限，当然也可以根据需要灵活地配置相应的权限优先级，并可以根据配置的优先级情况利用相应的组播权限。

步骤710：PPPOE服务器完成认证处理后，则需要将认证结果返回给客户端，即将认证成功或失败消息返回给PPPOE客户端(即用户)；

如果认证成功则继续执行步骤711，否则处理过程结束。

步骤711：用户进行如IPCP(互联网控制协议)等NCP(网络控制协议)协商，通过PPPOE服务器获取到规划的IP地址等参数。

在步骤75至步骤711的PPP协商过程中，具体采用的协议栈结构如图8所示，基于图8中给出的协议栈结构便可以实现相应的协商认证过程，并由AAA服务器将相应的PPP用户的组播权限下发给PPPOE服务器，在图8中，PHY为物理层协议，UDP为用户数据报协议，其他各协议前面已经说明，故，此处不再解释说明。

同时，在上述描述中，除AAA服务器向PPPOE服务器下发组播权限外，所有过程均可以采用标准协议过程实现，如图7中所示，因此，本发明可以完全兼容现有网络、设备和流程。

完成上述PPP协商过程后，执行步骤712。

步骤712：当用户开始看组播节目时，主机通过PPPoE协议栈发送IGMPJoin(组播加入)报文，此时，PPPoE服务器收到该组播加入报文。

步骤713：PPPoE服务器收到组播加入报文后，根据已经配置的PPP用户的组播权限，判断用户是否具有相应的组播权限：

如果用户具有对应的组播权限，则生成组播转发表项，并继续执行步骤714；在所述组播转发表项中包括用户的PPP Session(PPP会话)记录、源MAC地址和源端口，如果有相应的VLAN(虚拟局域网)信息也同样需要记录在该表项中；如果PPP用户与PPP服务器之间运行的不是PPPoE，则还要考虑在所述的组播转发表项中记录其他的相关参数，比如PPPoA时的PVC(永久虚连接)信息等、加入的组播组等信息，从而使得用户可以获得对应的频道服务；

如果用户没有对应的组播权限，丢弃报文不做组播处理，使得用户无法获得没有授权的频道服务，相应的用户加入组播组的处理过程结束。

步骤714：由于用户加入组播组，组播业务开始，因此，PPPoE服务器可以向RADIUS用户认证服务器发出计费开始请求报文；

执行该步骤的目是便于RADIUS用户认证服务器获得组播业务开始的信息，从而依据该信息进行组播信息计费操作；或者，也可以仅依据组播业务开始的信息统计PPP用户开展组播业务的信息，然后，将统计的信息提供给计费或管理等应用；

在后续的说明过程中将仅以计费为例进行说明。

步骤715：RADIUS用户认证服务器向PPPOE服务返回应计费开始请求报文，同时，在RADIUS用户认证服务器上，对开展组播业务的时间、流量等信息开始进行统计。

步骤716：当用户加入的组播组的组播报文通过网络转发到PPPoE服务器时，PPPoE服务器根据用户加入过程中生成的组播转发表项，将组播报文封装到对应PPP用户的PPPoE会话单播报文中，并转发给用户；

此时，接收到所述单播报文的PPP用户主机中的组播软件便可以从PPPoE协议栈中获取相应的组播报文，进而播放组播节目。

从上述过程的描述可以看出，本发明通过在PPPOE服务器上配置了相应的PPP用户的组播权限使得PPP用户可以基于PPP开展组播业务。

步骤717：当PPP用户退出当前组播组时，则向PPPOE服务器发送IGMP Leave(IGMP离开)报文；

具体为：当PPP用户希望退出当前频道(通常一个频道对应一个组播组)、切换到其他频道时，则发送IGMP Leave(IGMP离开)报文；

对于异常原因下线的PPP用户，则由PPPoE服务器通过IGMP检测机制自动发现相应PPP用户已经离开对应的频道，并采取相应的处理。

步骤718：PPPoE服务器接收到PPP用户发来的IGMP离开报文，或者检测发现PPP用户已经离开当前频道时，则删除用户对应频道的组播转发表项，终止对这一用户针对该频道的服务；

同时，PPPoE服务器还需要向RADIUS用户认证服务器发出计费终止请求报文，报文中包含用户信息、用户加入的组播组、组播组流量、加入组播组的起始和结束时间等计费信息。

步骤719：RADIUS用户认证服务器回应计费终止请求报文，并记录用户信息、用户加入的组播组、组播组流量、加入组播组的起始和结束时间等计费信息；

基于上述用户计费信息，可以提供多种用户计费策略，例如用户端口出租、组播业务许可等固定计费方式，或者按有效时长、有效流量的动态计费方式，根据计费方式可以灵活地生成对应的帐单。

本发明中，当需要实现IGMP时，则相应的协议栈结构如图9所示，PPP用户与PPPOE服务器之间运行IGMP，用于实现PPP用户加入或离开组播组，在PPPOE服务器与组播路由器之间则运行PIM(协议无关组播)协议，用于开展相应的组播业务。

本发明中，当PPP用户需要通过PPPOE服务器开展组播业务时，相应的协议栈结构如图10所示，具体为主机与路由器接口上二层报文是单播的PPPoE报文，而三层IP报文是组播报文。

本发明还提供了一种基于PPP协议的组播业务的实现装置，其具体实现过程中的结构如图11所示，包括设置于PPP服务器中的组播权限保存模块和组播业务处理模块，其中：

组播权限保存模块：用于保存PPP用户的组播权限信息；

组播业务处理模块：用于根据所述的组播权限信息将接收到的组播业务复制转发给相应的PPP用户。

为便于在PPPOE服务器中配置相应的PPP用户的组播权限信息，本发明所述的装置还包括以下两个模块中的至少一个：

组播权限配置模块：用于手动配置和/或通过网管配置PPP用户的组播权限信息，并发送给组播权限保存模块；

组播权限接收模块：用于接收策略服务器(COPS或AAA服务器)下发PPP用户的组播权限信息，并发送给组播权限保存模块。

另外，为便于统计用户开展组播业务的相关信息，如开展组播业务的时间、流量等信息，本发明所述的装置还包括：

统计信息处理模块：用于在组播业务处理模块确定PPP用户加入组播组后，统计PPP用户开展组播业务的信息，在PPP用户离开组播组后停止统计，并将相应的统计信息发送给相应的服务器，如计费服务器、统计服务器等等，以便于相应的服务器获得PPP用户开展组播业务的统计信息，并进行相应的计费或管理操作；其中，统计的PPP用户开展组播业务的信息包括但不限于：用户数和详细列表、组播组数和详细列表、用户某一个组播组的加入时间、退出时间、流量、总流量，单个组播组的开始时间、结束时间、总流量，等等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1、一种基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，包括：

A、在点对点协议PPP服务器上配置PPP用户的组播权限信息；

B、当所述的PPP服务器接收组播报文后，根据配置的组播权限信息将组播报文复制发送给相应的PPP用户。

2、根据权利要求1所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

在PPP服务器上手动配置单个或一组PPP用户的组播权限信息，和/或，通过网管配置单个或一组PPP用户的组播权限信息，和/或，通过与策略服务器和/或鉴权认证计费AAA服务器交互获取单个或一组PPP用户的组播权限信息。

3、根据权利要求2所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的组播权限信息还配置有对应的优先级信息。

4、根据权利要求1所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、当PPP用户向PPP服务器发送请求报文申请加入组播组，并由PPP服务器根据所述的组播权限信息确定允许其加入组播组时，则为该PPP用户生成对应的组播转发表项；

B2、当PPP服务器接收该组播组的组播报文后，根据所述的组播转发表项将组播报文复制转发给该PPP用户。

5、根据权利要求4所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的组播转发表项包括：

PPP会话记录信息、源媒体接入控制MAC地址、异步传输模式永久虚连接ATM PVC信息、源端口信息和/或组播组信息。

6、根据权利要求4所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的步骤B1还包括：

当PPP服务器根据组播权限信息确定不允许该PPP用户加入组播组时，则丢弃该PPP用户发来的请求报文。

7、根据权利要求1所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的PPP用户及PPP服务器包括：

基于PPPOE、PPPOEOA、PPPOA或PPP协议的用户及服务器。

8、根据权利要求1至7任一项所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的方法还包括：

C、PPP用户加入组播组后，向服务器发送报文，通知服务器开始统计PPP用户开展组播业务的信息。

9、根据权利要求8所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，执行所述的步骤C之后还包括：

当PPP用户离开组播组后，向服务器发送报文，通知服务器停止统计PPP用户开展组播业务的信息。

10、根据权利要求9所述的基于PPP协议的组播业务的实现方法，其特征在于，所述的服务器包括计费服务器，并由计费服务器根据统计结果对该PPP用户进行组播业务计费。

11、一种基于PPP协议的组播业务的实现装置，其特征在于，包括设置于PPP服务器中的组播权限保存模块和组播业务处理模块，其中：

组播权限保存模块：用于保存PPP用户的组播权限信息；

组播业务处理模块：用于根据所述的组播权限信息将接收到的组播业务复制转发给相应的PPP用户。

12、根据权利要求11所述的基于PPP协议的组播业务的实现装置，其特征在于，所述的装置还包括：

组播权限配置模块：用于手动配置和/或通过网管配置PPP用户的组播权限信息，并发送给组播权限保存模块；和/或，

组播权限接收模块：用于接收策略服务器下发PPP用户的组播权限信息，并发送给组播权限保存模块。

13、根据权利要求11或12所述的基于PPP协议的组播业务的实现装置，其特征在于，所述的装置还包括：

统计信息处理模块：用于在组播业务处理模块确定PPP用户加入组播组后，统计PPP用户开展组播业务的信息，在PPP用户离开组播组后停止统计，并将相应的统计信息发送给相应的服务器。

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