CN1868178B

CN1868178B - 分组分发控制方法

Info

Publication number: CN1868178B
Application number: CN2004800298496A
Authority: CN
Inventors: 米田孝弘; 村本卫一; 铃木史章
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: US7580368B2; EP1677464A1; CN1868178A; EP1677464A4; JP4328283B2; JP2005151541A; EP1677464B1; WO2005041498A1; US20070076703A1

Abstract

一种在对应IP组播的网络与不对应IP组播的网络混同存在的网络环境中进行组播通信时的分组分发控制方法。在组播通信的分组分发中，各个终端节点确认相互之间是否能够通过IP组播进行通信。然后，在各个终端节点中，向不能只靠IP组播进行通信的其他终端节点，用IP单播进行分组分发。

Description

分组分发控制方法

技术领域

本发明涉及一种一个发送者对多个接收者的一对多型通信的分组的分发控制方法，或者是多个发送者对多个接收者的多对多型通信的分组的分发控制方法。

背景技术

作为在因特网上实行的一对多通信或者多对多通信(以下记为组播通信)采用的分组分发技术，可举出IP组播。IP组播就是在因特网上分散的分组的中转装置(以下记为路由器)上，进行对组播通信所必需的分组复制及其转发处理、成员管理处理、组播分发树构筑处理的技术。

IP组播，在一个或者多个发送者对一个或者多个接收者(以下，将组播通信的发送者和接收者的集合，记为终端节点)分发分组时，路由器将进行适当的分组复制及其转发处理。据此，不仅能够节约因为分发分组所耗费的网络频带资源，而且能够高效率地分发分组。

但是，IP组播必需与路由器相对应。因此，因特网上的所有路由器要与IP组播相对应，将整个因特网快速调整为能够使用IP组播环境的可能性较低。目前，可以预测在因特网上与IP组播相适应的网络与不相适应的网络是混同存在的。

当利用IP组播进行组播通信时，全部的终端节点必需与对应IP组播的网络相连接。另外，在IP组播中，路由器根据接收者的IGMP(Internet GroupManagement Protocol，因特网组管理协议)正确处理参加/脱离(Join/Leave)分组，由于必需在路径上的路由器之间，进行能将IP组播分组准确地发送到接收者的(基于IP组播的路由协议的)控制消息的交换，因此越过不对应IP组播的路由器，以及不对应IP组播的网络的通信是不可能的。这种情况限制了用户利用组播通信。

作为解决上述组播通信中IP组播课题的分组分发技术，有应用层组播。相对于IP组播主要是在路由器上实现的技术，应用层组播是在终端节点上实现的技术的总称。

应用层组播是在一个或者多个发送者对一个或者多个接收者进行分组分发时，终端节点本身对以其他终端节点作为节的组播分发树进行计算和构筑，并沿着这个分发树利用IP单播对分组进行分发、复制、转发的方法。在应用层组播中，因为路由器只转发IP单播分组即可，所以能够直接使用现有因特网的基础结构，不限制用户利用组播通信。

但是，由于分组复制及其转发处理、成员管理处理、组播分发树构筑处理等的组播通信所必需的全部功能都集中在终端节点，因此终端节点存在处理负担增大的课题。另外，由于通过所有IP单播进行分组分发，存在因分组分发而消耗的网络频带变多的课题。由此可见，应用层组播特别不适合有多个发送者与多个接收者存在的组播通信。

另外，应用层组播的终端节点，有处理负担增大的课题。对此，存在由路由器上的应用层组播的专用硬件，来代替实行终端节点进行的分组的复制及转发处理，试图减轻终端节点的处理负担的方法(例如，参照专利文件1)。

但是，上述方法由于必需准备具备支持上述方法的硬件的特别的路由器，在因特网上普及的可能性不高。因此，不能说对进行组播通信的用户的便利性是高的。

【专利文件1】

专利公开2003-188918号公报

发明内容

本发明的目的在于，在IP组播对应的网络和不对应的网络混同存在的网络环境中，减轻终端节点的处理负担，并且提供能够利用可能的组播通信、能够节约为分发分组所耗费的网络频带的分组分发控制方法。

为了解决上述课题，本发明的分组分发控制方法在组播通信中，对终端节点上进行的分组分发，将IP组播与IP单播并用，根据作为接收者的终端节点，来切换IP组播与IP单播。

即，在组播通信的分组分发中，对各个终端节点相互之间能否通过组播进行通信进行确认。因此，在各个终端节点中，对只有IP组播就无法通信的其他终端节点的分组分发使用IP单播。据此，实现作为IP组播的课题的、在不与IP组播对应的网络上的组播通信，解决由于不与IP组播对应的网络的存在而限制用户利用组播通信的课题。

本发明提供一种在作为一对多或者多对多通信的组播通信中的分组分发控制方法，包括：能够并用IP组播与IP单播并参加所述组播通信的、作为发送者终端节点的终端节点，确认成为下一个分组分发目的地的接收者终端节点是否能够基于IP组播进行通信的步骤；所述发送者终端节点基于所述确认结果，将对所述接收者终端节点的分组分发切换为IP组播或者IP单播的步骤；以及在参加组播通信的终端节点之中发送者终端节点上求以该发送者终端节点作为根的组播分发树的组播分发树计算步骤，在所述组播分发树计算步骤中，在目录上登记成为所述组播分发树的对象的终端节点，从所述登记目录中排除内部终端节点，所述内部终端节点是该发送者终端节点能够基于IP组播进行通信的终端节点，从以该发送者终端节点为起点的该登记目录中基于分发树计算算法确定成为节的终端节点，从所述登记目录中排除该节终端节点以及从该节终端节点来看的内部终端节点，进而以所述节终端节点为起点对其前面的部分也反复进行相同的处理，从而求出组播分发树，该分组分发控制方法还包括：对参加组播通信的各个终端节点，基于组播分发树设定转发规则的步骤，在所述转发规则中，下一个分组分发目的地如果能够基于IP组播进行通信，则记述IP组播地址，而如果不能基于IP组播进行通信，则记述作为下一个分组分发目的地的终端节点的IP地址，其中，所述发送者终端节点确认在设定的转发规则中记述的地址属性，从而在IP组播与IP单播之间进行切换。

另外，多个终端节点与同一个IP组播网络相连接，在使用IP组播能够进行通信的情况下，使用IP组播进行在这些终端节点之间的分组分发，并由与IP组播对应的网络上的路由器来处理进行组播通信所必需的分组的复制及其转发处理和组播分发树构筑的处理的一部分。这样，与应用层组播相比，在减轻终端节点的这些处理负担的同时，也实现了节约所使用的网络频带资源。

根据本发明，在与IP组播对应的网络与不对应的网络混同存在的网络环境中，能够提供不增加终端节点的处理负担，并且实现减少网络频带的消耗量的组播通信的分组分发控制方法。

附图说明

图1表示各个终端节点的位置关系图；

图2表示终端节点的状态信息的记录形式的概念图；

图3是用于算出组播分发树的流程图；

图4是适用于一实施方式的分组分发控制方法的网络结构的概观图；

图5表示在终端节点的转发规则的记录形式的概念图；

图6是在上述实施方式中的终端节点的结构方框图；以及

图7是成员管理服务器的方框图。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式参照附图进行具体的说明。

首先，从本实施方式的分组分发控制方法的概略开始进行说明。本实施方式的分组分发控制方法，由以下步骤构成。

步骤1：参加组播通信的各个终端节点获得除了自身以外的其他终端节点的IP地址信息。

步骤2：在上述组播通信中进行分组的分发时，确认在各个终端节点相互之间是能够基于IP组播通信，还是只能基于IP单播进行通信。

步骤3：各个终端节点互相交换在步骤2所得到的结果，各个终端节点计算和构筑上述组播通信所必需的组播分发树。

步骤4：根据步骤1至步骤3的结果，在某个终端节点中，有能够以IP组播进行通信的其他终端节点存在时，在这些终端节点之间，利用IP组播进行分组分发。在IP组播中，当有不能通信的其他终端节点存在时，在这些终端节点之间利用IP单播进行分组分发。

这样，实现了同时解决在组播通信中IP组播和应用层组播的课题的分组分发。

以下对各个步骤的具体处理顺序进行记述。另外，在对以下各个步骤的处理顺序进行记述时，假设SSM(Source Specific Multicast，信源特定组播)为作为前提的IP组播方式。相对于作为另一个IP组播方式的ASM(Any SourceMulticast，任意信源组播)是通过IP组播地址(G)来识别组播，SSM是通过发送者的IP地址(S)与IP组播地址(G)的组合来识别组播组。打算接收用SSM分发的分组的接收者对路由器发送基于(S，G)的IGMP的参加分组。接收参加分组的路由器，在路由器之间构筑每个(S，G)的组播分发树，按照这个分发树进行分组的复制、转发。SSM由于是通过(S，G)的组合来识别组播组，因此不需要在ASM中所必需的、能在因特网上唯一地进行识别的IP组播地址的分配。

另外，通过在与终端节点连接的对应IP组播的各个网络上，设置用于分配IP组播地址的装置，能够在本发明使用ASM。

步骤1：

在步骤1中，假设参加组播通信的各个终端节点，为了获得除了自己以外的其他的终端节点的IP地址信息使用下面两种方法：使用管理终端节点对组播通信的参加·脱离的服务器(以下记为成员管理服务器)的方法，以及参加组播通信的各个终端节点通过相互交换消息而具有独立分散管理的功能(以下记为分散成员管理功能)的方法。下面就上述二种方法的处理程序进行记述。另外，下述的处理程序，在上述组播通信每次有终端节点参加/脱离时进行。

对使用成员管理服务器的方法进行记述。首先，某个终端节点(Na)在参加/脱离组播通信时，Na向成员管理服务器发送以要求参加或者脱离为目的的消息(以下，分别记为参加请求消息、脱离请求消息)。另外，当Na对成员管理服务器发送了参加请求消息时，就从成员管理服务器处获得正在参加组播通信的其他终端节点的IP地址。

一方面，正在参加组播通信的其他终端节点，从成员管理服务器接收终端节点的以参加·脱离的广告为目的的消息(以下分别记为参加广告消息、脱离广告消息)。然后，掌握Na的IP地址信息和Na的参加或脱离。

对使用分散成员管理功能方法进行记述。首先，某个终端节点(Nb)在参加·脱离组播通信时，Nb对已经参加组播通信的另外一个终端节点(Nc)，发送包括Nb的IP地址信息的参加请求消息或者脱离请求消息。另外，当Nb对Nc发送参加请求消息时，从Nc获得正在参加组播通信的其他终端节点的IP地址。

另一方面，Nc对正在参加组播通信的各个终端节点，通过发送参加广告消息或者脱离广告消息的方式告知Nb对组播通信的参加/脱离。Nc以外的、正在参加组播通信的各个终端节点，根据接收的参加广告消息或者脱离广告消息来掌握Nb的IP地址信息和参加/脱离。

步骤2：

在步骤2中，为了判断各个终端节点相互之间，是否能基于IP组播进行通信还是只能基于IP单播进行通信，将进行下述的处理。另外，下述的处理过程在每一次有新的终端节点参加组播通信时进行。在下记的处理过程中，假设新参加组播通信的终端节点为Nd300，Nd300的IP地址为Sd、Nd使用的IP组播地址为Gd、已经参加组播通信的各个终端节点为Ni(301～303)、Ni的IP地址为Si、Ni使用的IP组播地址为Gi。但是，i是变量，其范围为1～3。另外各个终端节点的位置关系如图1所示。

首先，当Nd参加组播通信，Nd以通过上述步骤1记载的处理得到的已经参加组播通信的其他终端节点的IP地址为基础，将对以(Si，Gi)表示的Ni作为发送源的多个组播组的参加分组，分发至路由器。而另一方面，Ni根据上述步骤1记载的处理过程，一旦掌握了Nd的往组播通信的参加和IP地址，将对以(Sd，Gd)所表示的Nd作为发送源的组播组的参加分组发送至路由器。接收了参加分组的路由器，在路由器之间构筑每个组播组的组播分发树，并沿着这个分发树进行分组的复制、转发。

其次，Nd将以要求回答为目的的消息(以下记为应答请求消息)，发往以Nd作为发送源的组播组，即，作为以(Gd)作为接收者的IP组播分组，来进行发送。另外，Ni将应答请求消息发往以Ni作为发送源的组播组，即，作为以(Gi)作为接收者的IP组播分组进行发送。

接收了应答请求消息的各个终端节点，将以对该应答请求消息进行应答为目的的消息(以下记为应答消息)，作为以应答请求消息的发送源终端节点的IP地址为接收者的IP单播分组进行发送。

从应答请求消息的发送源的终端节点来看，能够对作为IP组播分组而被转发的应答请求消息进行接收的终端节点，是能够基于IP组播进行通信的终端节点。因此可以判断出，接收了应答分组的应答请求消息的发送源的终端节点，能够基于IP组播与应答消息的发送源的终端节点进行通信。另外可以判断出，对于应答请求消息没有给予回答消息的终端节点无法基于IP组播进行通信(即，只能用IP单播通信)。

例如，在图1所示的网络结构中，能够接收新参加的Nd(300)(作为以Gd为接收者的IP组播分组)进行发送的应答请求消息的只有N1(301)，当N1(301)接收了应答请求消息，则发送相应的应答消息(作为以Sd为接收者的IP单播分组)。一旦Nd(300)接收了N1(301)发送的应答消息，就判断N1(301)能够基于IP组播进行通信。另外，Nd(300)判断对应答请求消息没有应答的终端节点N2(302)和N3(303)为无法基于IP组播进行通信。接着，能接收N1(301)(作为以G1为接收者的IP组播分组)进行发送的应答请求消息只有Nd(300)。一旦Nd(300)接收了应答请求消息，就发送与此相应的应答消息(作为以S1为接收者的IP单播分组)。一旦N1(301)接收了Nd(300)已发送的应答消息，就判断Nd(300)能基于IP组播通信。另外，N1(301)判断对应答请求消息没有应答的终端节点N2(302)和N3(303)，无法基于IP组播进行通信。最后，N2(302)和N3(303)(作为分别以G2、G3为接收者的IP组播分组)进行发送的应答请求消息，哪个终端节点都不能接收。另外因为没有回复与此相应的应答消息，所以N2(302)判断Nd(300)、N1(301)、N3(303)无法基于IP组播通信，而N3(303)判断Nd(300)、N1(301)、N2(302)无法基于IP组播通信。

通过以上的处理过程，Nd区别能够基于IP组播通信的终端节点与只能基于IP单播通信的终端节点。另外，Ni对Nd是能够基于IP组播通信的终端节点，或者是只能够基于IP单播通信的终端节点进行区别。以下，在某个终端节点中，将能够基于IP组播通信的终端节点的集合记述为对某个终端节点的内部终端节点，将只能基于IP单播通信的终端节点的集合记述为对某个终端节点的外部终端节点。

另外，在判断Nd和Ni相互之间是否能够根据IP组播进行通信的步骤2记载的处理期间，Nd-Ni之间不能进行通信。因此，Nd将所有的Ni视为外部终端节点，而Ni将Nd视为外部终端节点，Nd和Ni按后述步骤3的记载进行处理。为此，在步骤2记载的处理中，对于Nd-Ni之间通信中断的问题，Ni对于Nd、Nd对于Ni能够通过IP单播进行分组分发。

另外，各个终端节点通过定期发送应答请求分组，能够减少对应答请求分组丢失的内部终端节点或者外部终端节点的错误判断。

另外，在从某个终端节点在一定时间发送的应答请求消息的分组，插入该终端节点已经接收的应答消息的发送源终端节点的IP地址。另一方面，接收应答请求消息的终端节点在应答请求信息包括了自己的IP地址时，不发送应答消息。这样，既削减消息的交换量，又削减在终端节点中由控制分组交换产生的处理负担。

另外，作为各个终端节点使用的IP组播地址的决定方法，假设由网络运用者分配共同的IP组播地址的方法。另外，假设人们将为识别组播通信的字符序列信息(以下，记作组播通信标识符)转换成2进位等的数字，通过与作为基准的IP组播地址相加，计算出共同的IP组播地址的方法。或者，假设决定各个终端节点任意使用的IP组播地址，根据步骤1的上述成员管理服务器或者上述分散成员管理功能，各个终端节点对使用的IP组播地址进行广告的方法。

另外，在IP组播方式中使用ASM时，各个终端节点对在SSM的情况中使用的(S，G)参加分组，使用依据与IP组播对应的各个网络上的上述IP组播地址分配装置分配的IP组播地址(G)的参加分组来替代。

步骤3：

步骤3是计算与构筑组播通信所必需的组播分发树的步骤，是由掌握各个终端节点的状态信息(以下，记为步骤3-1)、计算组播分发树(以下，记为步骤3-2)、构筑组播分发树(以下，记为步骤3-3)构成。

这里，所谓终端节点(Ne)的状态信息，能够由有关Ne与其他的终端节点之间分发分组的路径上的延迟和跳数、可使用频带的信息、以及步骤2记载的包括对Ne的内部终端节点以及外部终端节点的目录的信息构成。在图2中，表示状态信息的构成示例。另外，可以对构成状态信息的信息详细情况进行适当地追加、变更、删除。

步骤3-1：

在步骤3-1中，为了掌握各个终端节点相互之间的状态信息，要进行以下的处理。下述的处理顺序在每当终端节点参加组播通信时进行。

首先，一旦某个终端节点(Nf)参加组播通信，Nf进行上述步骤1和步骤2记载的处理。随后，对Nf的外部终端节点，测量Nf与Nf的外部终端节点之间的分发分组的路径上的跳数、迟延、可使用频带。另外，已经参加组播通信的终端节点，进行上述步骤1和上述步骤2记载的处理。之后，只有在将Nf判断为本身的外部节点的情况下，测量本身节点与Nf之间的分发分组的路径上的跳数、迟延、可使用频带。

其次，Nf通过IP单播对其他终端节点发送将新形成的以广告自己的状态信息为目的的状态信息广告消息。另外，根据上述测量处理将本身的状态信息作了更新的终端节点，通过IP单播对其他终端节点发送状态信息广告消息。

另外，需要其他的终端节点的状态信息的只有作为发送者的终端节点。再者，由于对作为发送者的终端节点的内部终端节点之间的分发树构筑是在与IP组播对应的路由器上处理，因此在作为发送者的终端节点中不需要内部终端节点的状态信息。由此可见，通过将状态信息广告消息的发送对象作为对该消息的发送源的终端节点的外部终端节点以及作为发送者的终端节点，能够削减状态信息广告消息的广告量。

另外，Nf向步骤1的上述成员管理服务器发送自己的状态信息广告消息，通过上述成员管理服务器在对需要上述信息广告消息的其他的终端节点进行广告，能够削减状态信息广告消息的广告量。

根据上述的处理顺序，各个终端节点掌握其他的终端节点的状态信息。

步骤3-2：

有关本发明的组播分发树是以发送者为源头的一对多的分发树。另外，组播分发树的计算，在作为发送者的终端节点上进行。下面是对有关组播分发树的计算所必需的处理顺序的记述。下述的处理顺序是，每当终端节点(Ng)参加组播通信时，在Ng成为发送者的情况的Ng(终端节点)中，或者经过上述步骤1和上述步骤2的处理，在已判断Ng是外部终端节点的已参加组播通信的作为发送者的终端节点中进行。另外，下述的处理过程是，每当Ng脱离组播通信时，在既是已经参加组播通信的终端节点、而且还是以Ng作为外部终端节点并且成为发送者的终端节点中进行。

另外，对于Ng的参加/脱离，已经参加组播通信的终端节点、并且判断Ng是内部终端节点的成为发送者的终端节点，不需要进行组播分发树的计算和构筑处理。

用于进行组播分发树的计算的算法，有以追求最短路径树的SPT(ShortestPath Tree)和追求最小生成树的MST(Minimum Spanning Tree)，以及具有满足所要求的QoS(Quality of Service，质量与服务)条件的算法等。在本发明中假设按照高层的应用系统发出的要求来选择计算算法。

图3是为了计算组播分发树的流程图。以下使用图3，记述当组播通信的发送者的终端节点为Nh、组播计算算法为SPT、以对组播计算算法的计量为各个终端节点之间的跳数时的、在Nh上的上述组播分发树的计算方法。

条件1(400)：在有Nh的内部终端节点存在的情况下实行处理1(S401)，在没有的情况下实行处理2(S402)。

处理1(S401)：在节候补对象目录(在分发树的计算过程中已经包含在分发树的终端节点目录)中不作任何记述，将Nh以及Nh的内部终端节点以外的终端节点记述在计算对象目录(在分发树的计算过程中，还没有包含在分发树的终端节点目录)。如果是图4表示的网络结构，因为发送者100因为接收者101，102是内部终端节点，所以将除此之外的接收者(103～107)记述在计算对象目录。

处理2(S402)：节候补对象目录中不作任何记述，将Nh以外的终端节点记述在计算对象目录中。

条件2(S403)：在计算对象目录中作为接收者的终端节点没有被记述时，结束组播分发树的计算处理，若是与此相反的情况，则实行处理3(S404)。

处理3(S404)：按照作为组播分发树计算算法的SPT进行。对计算对象目录中记述的终端节点，经过Nh或者节候补目录中记述的终端节点，选择作为计量的跳数的和为最小的一个终端节点，作为组播分发树的节。如果是图4所表示的网路结构，发送者100为终端节点Nh时，最初在节候补目录中没作任何记述的情况下，选择接收者(103～105)中的最短路径的终端节点作为节。

条件3(S405)：当在处理3(S404)选择的终端节点有内部终端节点存在时实行处理4(S406)，相反时则实行处理5(S407)。

处理4(S406)：在节候补目录中记述在处理3(S403)中选择的终端节点。从计算对象目录中删除在处理3(S403)中选择的终端节点及该终端节点的内部节点。例如，在处理3将接收者103选择为节的情况，从计算对象目录中删除接收者103和成为接收者103的内部终端节点的接收者(104，105)。

处理5(S407)：在节候补目录中记述在处理3(S403)选择的终端节点，从计算对象目录删除该终端节点。例如，在处理3选择接收者106作为节的情况，从计算对象目录中删除接收者106。

另外，在上述组播分发树处理中，处理4(S406)或者处理5(S407)结束后，返回条件2(S403)。

根据以上组播分发树计算方法，Nh计算出组播分发树。

步骤3-3：

以下，是关于构筑组播分发树必需的处理过程的记述。下述的处理顺序，假设Nk是实施步骤3-2的作为发送者的终端节点。

首先，Nk对根据上述组播分发树的计算方法计算的、作为组播分发树的节的各个终端节点，使用IP单播发送以上述组播分发树的构筑为目的的消息(以下记为转发请求消息)。在转发请求消息中，记述向哪个IP地址转发以Nk为发送源的用于组播通信的分组(以下，记述为转发规则)。在接收了转发请求消息的终端节点中，对于存在内部终端节点的终端节点(N1)的上述转发规则，一定有记述N1使用的IP组播地址。若是图4所表示的网络结构，在接收者103为接收了转发请求消息的节的情况，因为接收者103是有作为内部终端节点的接收者(104，105)存在的终端节点，所以在转发规则中记述接收者103使用的IP组播地址。如果IP组播对应的网络上的接收者(104，105)指定了独自的IP组播地址，则记述该地址。据此，以接收者103作为节，构筑了向其前面的接收者(104，105)分发发送者100的分组的分发树。图5表示的是自己构筑的组播分发树的转发规则与其他的终端节点构筑的组播分发树的转发规则。如果是自己构筑的组播分发树，在根记述自己的IP地址。

接收了转发请求消息的终端节点，按照上述的转发规则，转发以Nk为发送源终端节点的用于组播通信的分组。

再者，转发规则有有效期限，Nk通过定期发送转发请求消息，维持组播分发树。另外，成为组播分发树的节的终端节点，在一定期间里没有接收到上述转发请求的信息时，废除对应的上述转发规则。

步骤4：

在步骤4中，在组播通信中作为发送者的终端节点，依据由上述步骤3-3记载的处理过程构筑的组播分发树，对作为接收者的终端节点进行分组分发。

这时，接收了按照组播分发树转发的分组的终端节点，不能从IP首标判别本来的发送源终端节点的IP地址。这是因为如果是图4所示的网路结构，接收了来自发送者100的分组的接收者103，在向接收者104，105进行IP组播时，在被分组首标记述的发送源的IP地址上记述自己的IP地址。由此可见，通过在成为发送者的终端节点在分发分组的有效负载中，插入本身的IP地址，就能够使接收分组的终端节点判别本来的发送源终端节点的IP地址。

以下，关于本发明的实施方式，使用图进行具体的说明。

(实施方式1)

图4是能适用有关本实施方式的分组分发控制方法的网路结构的概观图。在图4中，假设从作为发送者100的终端节点，对作为接收者(101～107)的多个终端节点之间进行分组分发。另外，发送者100和接收者(101～107)，通过上述步骤1～步骤3所记载的处理，完成以发送者100作为根的组播分发树的计算和构筑，接收者(101～107)按照发送者100构筑的组播分发树，转发分组。

发送者1 00用IP组播，向作为发送者100的内部终端节点的接收者(101，102)进行分组分发(108)。另外，发送者100按照上述组播分发树，用IP单播向作为发送者100的外部终端节点的接收者(103，106)分别进行分组分发(109，110)。连接于与发送者100相同的IP组播对应的网络的接收者(101，102)，根据上述步骤2记载的处理，参加以发送者100为发送源的组播组，接收发送者100发送的IP组播分组(108)。

收到根据IP单播(109)分发的分组的接收者103，按照上述的组播分发树，将接收的上述IP单播分组的IP首标更换为以接收者103为发送源、且以接收者103使用的IP组播地址为接收地址的IP组播首标，对作为接收者103的内部终端节点的接收者(104，105)，用IP组播进行分组分发(111)。因此，接收者(104，105)根据上述步骤2记载的处理参加以接收者103为发送源的组播组，接收由接收者(103)发送的IP组播分组(111)。

收到根据IP单播(110)分发的分组的接收者(106)，按照上述组播分发树，对作为接收者106的外部终端节点的接收者(107)，使用IP单播进行分组分发(112)。

如上所述，在本实施方式中，根据作为接收者的终端节点适当地选择使用IP组播或者IP单播，来进行分组分发。

图6是终端节点上的分组分发系统200的方框结构图。具有分组分发系统200的各个终端节点根据具有上述步骤1记载的分散成员管理功能的成员管理处理部204，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，获得本身以外的其他的终端节点的IP地址信息。

各个终端节点根据进行上述步骤2记载的处理的IP组播可通信判断部205，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，判断本身以外的其他的终端节点是可基于IP组播进行通信，还是只能用IP单播进行通信。

其次，各个终端节点根据链路信息测量处理部206，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，按照上述步骤3-1记载的处理顺序，测量到其他终端节点的路径上的跳数、延迟、可使用频带。另外，根据在IP组播可通信判断部205和链路信息测量处理部206中进行上述处理所得到的结果，形成上述步骤3-1记载的本身的状态信息后，记录在状态信息保持部212中。然后，根据状态信息广告处理部210，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，将被状态信息保持部212记录的本身的状态信息，作为上述步骤3记载的状态信息广告消息，向其他的终端节点进行广告。与此同时，状态信息广告处理部210通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，接收其来自其他终端节点的上述步骤3记载的状态信息广告消息，在状态信息保持部212中记录其他终端节点的状态信息。

作为组播通信发送者的终端节点，在组播分发树计算处理部211中，使用被状态信息保持部212记录的各个终端节点的内部状态信息，与使用上述步骤3记载的组播分发树计算算法的上述步骤3-2记载的组播分发树的计算方法，进行组播分发树的计算处理。

在组播分发树构筑处理部202中，按照用上述组播分发树的计算处理所得到的结果，根据上述步骤3-3记载的组播分发树构筑方法，进行组播分发树的构筑处理。在组播分发树构筑处理部202中，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，对根据上述组播分发树的计算处理计算出的作为上述组播分发树的节的各个终端节点，用IP单播发送上述步骤3-3记载的转发请求消息。

接收上述转发请求信息的终端节点通过其组播分发树构筑处理部202，将包括在转发请求消息中的上述步骤3-3记载的转发规则，记录在分组转发规则保持部208中。

图5表示在分组转发规则保持部208中的记录内容。在上述分组转发规则保持部208中记述，在本身构筑的组播分发树中的、作为分组的下一个转发地址的IP组播地址或者终端节点的IP地址。另外，在上述分组转发规则保持部208中记述，其他的终端节点根据上述组播分发树构筑处理所构筑的组播分发树中的、作为分组的下一个转发地址的IP组播地址或者终端节点的IP地址。

作为组播通信的发送者的终端节点，一旦上述组播分发树构筑处理结束，按照上述步骤4记载的顺序，进行分组分发。具体来说，在上述分组分发系统200中，从应用数据接收部213输入的数据，被交给IP组播/IP单播切换控制部207。上述IP组播/IP单播切换控制部207，按照由上述分组转发规则保持部208所记述的上述分组的转发规则，对收到的上述应用数据，适当地判断是应该用IP组播进行分发，还是应该用IP单播进行分发，还是应该合并使用IP组播与IP单播进行分发。然后，根据对应判断结果的分发方式，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201发出分组。另外，对被发出的上述分组赋予扩展首标，上述扩展首标中记载了作为发送者的终端节点的IP地址。

在接收了从作为发送者的终端节点直接或者通过其他终端节点分发的分组的终端节点中，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201，交给分组转发判断部209。分组转发判断部209，从收到的分组中取出应用数据，通过应用数据输出部214，向应用传递数据。另外，分组转发判断部209基于接收的分组的扩展首标中所记述的发送源终端节点的IP地址，参照分组转发规则保持部208，对下一个接收的分组应该向哪个IP组播地址或者哪个IP地址转发进行判断。有下一个转发地址的情况，分组转发判断部209在IP组播/IP单播首标变换部203中，适当地重写IP首标，通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201发出分组。相反，在没有下一个转发地址的情况，什么都不进行就结束处理。

另外，成员管理处理部204也具有终端节点的监视功能，通过用上述组播分发树，向其他的终端节点发送应答请求消息，对由于终端节点的障碍而从组播通信不预期的脱离，进行快速的检测，从上述步骤3-2和上述步骤3-3记载的处理，进行上述组播分发树的再构筑，从而能够缩短组播通信的中断时间。

另外，成员管理处理部204具有认证功能，对在上述步骤1记载的组播通信中的新的终端节点的参加/脱离要求，能够判断进行要求的终端节点是否拥有该组播通信的参加/脱离的权利，或者是不是冒充的东西。

上述步骤4记载的扩展首标，不只是给予用于组播通信的分组，也能够给予本发明中以各个终端节点之间的控制为目的的信息(包括参加请求消息、脱离请求消息、参加广告信息、脱离广告信息、应答请求消息、回答消息、测量分组、测量回答分组、状态信息广告消息、广告接收确认消息、转发请求消息)。

另外，IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201具有认证功能，在通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201进行的与其他的终端节点的通信中分发分组时，能够将以证明具有分组分发系统200的功能的终端节点本身为目的的认证信息嵌入上述步骤4记载的扩展首标中。

另外，IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201具有认证功能，在通过IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201进行的与其他的终端节点的通信中接收分组时，能够基于包含在给予分组的上述扩展首标中的、用来证明该分组的发送源终端节点的认证信息，判断该分组的发送源的终端节点是不是冒充的。

另外，IP组播/IP单播分组发送/接收处理部201具有组播通信的拥塞检测和数据重发功能，能够在用于组播通信的分组的分发、或者以控制为目的的消息(包括参加请求消息、脱离请求消息、参加广告消息、脱离广告消息、应答请求消息、应答消息、测量分组、测量应答分组、状态信息广告消息、广告接收确认消息、转发请求消息)的交换中，对分组丢失进行重发处理。

另外，在组播通信中，如图7所示，也可以采用下面的结构：设置管理参加/脱离该通信的终端节点的成员管理服务器600，分组分发系统(607-1～607-n)通过与成员管理服务器600进行通信，来掌握参加/脱离该通信的终端节点。

据此，对组播通信的终端节点的参加/脱离，能够削减各个终端节点之间的参加广告消息和脱离广告消息的交换量，并减轻在终端节点中由上述信息交换所产生的处理负担。

在成员管理服务器600中，参加/脱离要求处理部603通过分组发送/接收部601，接收来自终端节点的参加请求消息或者脱离请求消息，将该信息写入成员信息保持部602，管理在组播通信中的终端节点。另外，对于终端节点的组的参加/脱离，在成员管理服务器600中，终端节点通信处理部604通过分组发送/接收部601，进行对其他终端节点的参加广告消息或者脱离广告消息的发送。

在成员管理服务器600中，设置终端节点监视部605，通过分组发送/接收部601来监视终端节点，由此对因终端节点的障碍而产生的从组播通信的不预期的脱离进行快速的检测，并通过终端节点通信处理部604，将该事实对其他终端节点进行广告，从而使其他终端节点从上述步骤3-2和上述步骤3-3记载的处理进行上述组播分发树再构筑，能够缩短组播通信的中断时间。

另外，在成员管理服务器600中，设置状态信息保持部606，通过终端节点通信处理部604，收集终端节点保持的本身的状态信息，并向其他终端节点进行广告，能够削减各个终端节点之间的上述步骤3记载的状态信息广告消息和广告接收确认信息的交换量，并减轻在终端节点中由于上述消息交换而产生的处理负担。

另外，在成员管理服务器600中，参加/脱离要求处理部603具有对终端节点的认证功能，对上述步骤1记载的组播通信的新终端节点参加或者脱离的要求，能够判断进行该要求的终端节点是否有权参加·脱离该组播通信，或者是否是冒充的。

另外，在成员管理服务器600中，分组发送/接收部601具有认证功能，在通过分组发送/接收部601进行的、与终端节点的通信中，分发分组时，能够将为了证明本身是正确的成员管理服务器的认证信息，与上述步骤4记载的扩展首标同样地嵌入分组中。

另外，在成员管理服务器600中，分组发送/接收部601具有认证功能，在通过分组发送/接收部601进行的、与终端节点的通信中，接收分组时，能够基于包含在给予分组的上述步骤4记载的扩展首标之中的、证明该分组的发送源终端节点的上述认证信息，判断该分组的发送源终端节点不是冒充的。

另外，本发明对于依据IGMP的参加/脱离分组，通过使用依据MLD(Multicast Listener Discovery Protocol，组播听众发现协议)与IGMP同等的功能，也能够适用于依据IPv6的组播通信。

本发明的第一实施方式是一种在作为一对多或者多对多通信的组播通信中的分组分发控制方法，其特征是，在参加该组播通信的终端节点上的分组分发上并用IP组播与IP单播，根据接收者终端节点而切换IP组播与IP单播。

根据这样的分组分发控制方法，通过在各个终端节点中向只有IP组播就不能通信的其他终端节点进行的分组分发中使用IP单播，能够实现作为IP组播的课题的、在不对应IP组播的网络上的组播通信，并且与应用层组播相比，能够在减轻终端节点的这些处理负担的同时，节约消耗的网络频带资源。

本发明的第二实施方式是一种分组分发控制方法，其特征是，对参加组播通信的各个终端节点，设定基于组播分发树的转发规则，如在上述转发规则中下一个分组分发目的地能够基于IP组播进行通信，则记述IP组播地址，而如不能基于IP组播进行通信，则先记述作为下一个分组分发目的地的终端节点的IP地址，各个终端节点根据在上述转发规则记述的地址属性来切换IP组播与IP单播。

根据这样的分组分发控制方法，因为在各个组播中设定下面的转发规则，即，下一个分组分发目的地如能够基于IP组播进行通信，则记述IP组播地址，如果不能基于IP组播进行通信，则记述作为下一个分组分发目的地的终端节点的IP地址，所以各个终端节点通过按照转发规则变更分组的发送目的地的地址，能够基于接收者终端节点切换IP组播与IP单播。

本发明的第三实施方式是一种分组分发控制方法，其特征是，在参加组播通信的终端节点上，设定基于组播分发树的转发规则，对于上述转发规则如在上述转发规则中下一个分组分发目的地能够基于IP组播进行通信，则记述IP组播地址，另外，如不能基于IP组播进行通信，则先记述作为下一个分组分发目的地的终端节点的IP地址，在作为组播分发树的根或者节的终端节点中如果存在能够基于IP组播进行通信的其他的终端节点，对那些其他的终端节点使用以IP组播地址作为发送目的地地址的IP组播分组进行分组分发，在作为组播分发树的根或者节的终端节点中，如果存在不能基于IP组播进行通信的其他的终端节点，则使用以那些其他的终端节点的IP地址作为发送目的地地址的IP单播分组进行分组分发。

根据这样的分组分发控制方法，能够实现基于在转发规则记述的地址属性来切换IP组播与IP单播的终端节点。

本发明的第四实施方式是一种IP组播对应判定方法，其特征是，参加组播通信的终端节点用IP组播向不知能否使用IP组播的其他的终端节点、或者自己以外的终端节点发送应答请求消息，将对此返回回答消息的终端节点判定为能够基于IP组播进行通信的终端节点。

根据这样的IP组播对应判定方法，参加组播通信的终端节点能够对是否能够基于IP组播与其他的终端节点进行通信作出判断，并利用其结果设定转发规则。

本发明的第五实施方式是一种在参加组播通信的终端节点之中成为发送者的终端节点上求出以该发送者作为根的组播分发树的组播分发树计算方法，在目录上登记成为组播分发树的对象的终端节点，从上述登记目录中排除作为发送者可基于IP组播进行通信的终端节点的内部终端节点，从该登记目录中基于分发树计算算法特定成为节的终端节点，从上述登记目录排除该节终端节点以及从节终端节点来看的内部终端节点，以上述节终端节点为起点对其前面的部分也反复进行相同的处理，从而求组播分发树。

根据这样的组播分发树的计算方法，既使是与IP组播对应的网络和不与IP组播对应的网络混同存在的环境，也能够算出作为分组分发手段对使用IP组播还是IP单播进行判断的组播分发树。

本发明的第六实施方式是一种组播分发树构筑方法，其特征是，使用IP单播对基于第五实施方式的组播分发树的计算方法计算出的组播分发树的各个节终端节点，发送记述着按照每个节决定的转发规则的转发请求消息，接收上述转发请求消息的节终端节点，将转发请求消息中的转发规则作为自己的转发规则来保持，该转发规则表示在接收到以该组播分发树的根作为发送源的组播通信用的分组时，要向哪个IP地址进行转发。

根据这样的组播分发树的构筑方法，在对应IP组播的网络与不对应IP组播的网络混同存在的环境中，能够通过这样的网络上的终端节点构筑组播分发树。

本发明的第七实施方式是，在第五实施方式的组播分发树构筑方法中，当检测出从组播通信脱离的终端节点时，配合该终端节点脱离后的状态再构筑上述组播分发树。

据此，因为在终端节点从组播通信脱离之后，组播分发树被重新构筑，所以能够实现组播通信。

本发明的第八实施方式的特征是，在第一或者第二实施方式的分组分发控制方法中，设置对参加组播通信的终端节点进行管理的管理服务器，有关终端节点的信息与有关终端节点的参加·脱离的信息，在管理服务器与终端节点之间被相互交换。

本发明的第九实施方式的特征是，参加一对多或者多对多通信的组播通信的通信终端，并用IP组播与IP单播进行分组分发，根据接收者终端节点来切换IP组播与IP单播。

本发明的第十实施方式是在第九实施方式的通信终端中，与管理参加组播通信的终端节点的管理服务器之间，交换有关其他的终端节点的信息以及有关其他的终端节点的参加·脱离的信息。

本发明的第十一实施方式是一种通信终端，将参加组播通信的终端节点中成为发送者的终端节点，且成为组播分发树的对象的终端节点登记在目录上，从上述登记目录中排除作为发送者可基于IP组播进行通信的终端节点的内部终端节点，从该登记目录中特定基于分发树计算算法成为节的终端节点，从上述登记目录排除该节终端节点以及从节终端节点来看的内部终端节点，以上述节终端节点为起点对其前面的部分也反复进行相同的处理，从而求出组播分发树。

本说明书基于2003年10月22日申请的日本专利第2003-361524号、2004年10月14日申请的日本专利第2004-300604号。其内容全部包含于此作为参考。

工业上利用的可能性

本发明在对应IP组播的网络与不对应IP组播的网络混同存在的网络环境下，能够实现组播通信而不增加终端节点的处理负担，并且不消耗网络频带，可适用于一对多型或者多对多型的分组分发等。

Claims

1.一种在作为一对多或者多对多通信的组播通信中的分组分发控制方法，包括：

能够并用IP组播与IP单播并参加所述组播通信的、作为发送者终端节点的终端节点，确认成为下一个分组分发目的地的接收者终端节点是否能够基于IP组播进行通信的步骤；

所述发送者终端节点基于所述确认结果，将对所述接收者终端节点的分组分发切换为IP组播或者IP单播的步骤；以及

在参加组播通信的终端节点之中发送者终端节点上求以该发送者终端节点作为根的组播分发树的组播分发树计算步骤，

在所述组播分发树计算步骤中，在目录上登记成为所述组播分发树的对象的终端节点，从所述登记目录中排除内部终端节点，所述内部终端节点是该发送者终端节点能够基于IP组播进行通信的终端节点，从以该发送者终端节点为起点的该登记目录中基于分发树计算算法确定成为节的终端节点，从所述登记目录中排除该节终端节点以及从该节终端节点来看的内部终端节点，进而以所述节终端节点为起点对其前面的部分也反复进行相同的处理，从而求出组播分发树，

该分组分发控制方法还包括：

对参加组播通信的各个终端节点，基于组播分发树设定转发规则的步骤，在所述转发规则中，下一个分组分发目的地如果能够基于IP组播进行通信，则记述IP组播地址，而如果不能基于IP组播进行通信，则记述作为下一个分组分发目的地的终端节点的IP地址，

其中，所述发送者终端节点确认在设定的转发规则中记述的地址属性，从而在IP组播与IP单播之间进行切换。

2.如权利要求1所述的分组分发控制方法，其中，

在作为所述组播分发树的根或者节的终端节点中，如果存在能够基于IP组播进行通信的其他的终端节点，则对那些其他的终端节点使用以IP组播地址作为发送目的地地址的IP组播分组进行分组分发，

在作为所述组播分发树的根或者节的终端节点中，如果存在不能基于IP组播进行通信的其他的终端节点，则使用以那些其他的终端节点的IP地址作为发送目的地地址的IP单播分组进行分组分发。

3.如权利要求1所述的分组分发控制方法，还包括：

从参加组播通信的终端节点，用IP组播向不知能否基于IP组播进行通信的自己以外的终端节点发送应答请求消息，将发回了与其对应的应答消息的终端节点判定为能够基于IP组播进行通信的终端节点的步骤。

4.如权利要求1所述的分组分发控制方法，其中，

对基于所述组播分发树计算步骤计算出的组播分发树的各个节终端节点，使用IP单播发送记述了按照每个节决定的转发规则的转发请求消息，接收所述转发请求消息的节终端节点，将转发请求消息中的转发规则作为自己的转发规则来保持，该转发规则表示在接收到以该组播分发树的根的终端节点作为发送源的组播通信用的分组时，要向哪个IP地址进行转发。

5.如权利要求4所述的分组分发控制方法，其中，

当检测出从组播通信脱离的终端节点时，按照该终端节点脱离后的状态再构筑所述组播分发树。

6.如权利要求1所述的分组分发控制方法，其中

在管理参加组播通信的终端节点的管理服务器与终端节点之间，交换有关终端节点的信息与有关终端节点的参加/脱离的信息，在所述管理服务器上管理终端节点。