CN1925468B

CN1925468B - 一种互联网组管理协议报告抑制方法和通信网络系统

Info

Publication number: CN1925468B
Application number: CN200610159912A
Authority: CN
Inventors: 秦佩峰; 罗勇
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: CN1925468A

Abstract

本发明提供一种互联网组管理协议报告抑制方法和通信网络系统。在组播路由器发送广播信息至组播主机、组播主机发送点到点信息到组播路由器时，该方法包括步骤：步骤1，组播路由器接收一组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文；步骤2，组播路由器转发该报告报文至所有组播主机；步骤3，发送该报告报文的组播主机以外的所有组播主机接收所述互联网组管理协议报告报文后，对待发送的该组播组的互联网组管理协议报告报文进行抑制。通过本发明，减轻了IGMP边缘路由器的处理负担，降低对边缘IGMP路由器的性能要求，弥补了现有技术中存在的缺陷。

Description

一种互联网组管理协议报告抑制方法和通信网络系统

技术领域

本发明涉及组播业务，特别涉及一种在非对称的广播信道上的互联网组管理协议(IGMP：Internet Group Management Protocol)报告抑制方法和通信网络系统。

背景技术

承载网的组播是交互式网络电视IPTV等业务的重要基础技术，而当前接入设备的互联网组管理协议(IGMP)处理性能则是组播技术的一个关键性能瓶颈。大的接入设备往往有上千用户，要让用户拥有类似于传统有线电视CATV的性能体验，接入设备需要在1秒内完成单个用户的切换频道请求，所有用户的并发IGMP请求的处理时间不能超过1秒，这是非常大的一个性能挑战。考虑到成本因素，接入设备本身的硬件和软件提高性能的潜力很小，必须考虑如何减少需要由接入设备处理的IGMP报告报文数量。

如图1所示，为非对称广播信道上的组播转发模型示意图。其中，非对称广播信道的特点是：一个方向上帧是广播的，除了发信方外其它节点都可以接收到该帧，如虚线1----→所示，单向信息可以到达所有收信节点；另外一个方向是点到点的，只有目的收信方可以收到该帧，如点划线2

所示，即另外一个方向的信息只能到达特定节点。广播信道处理组播是非常合适的，这是因为发信方只需要发送一份报告报文，就可以到达其它的所有节点，而不需要如点到点信道上发信机需要给每个接收节点都要发送一份相同的报告报文，这样可大大地提高带宽利用率和发信机的效率。很多通信网络和设备都存在非对称广播信道的特点，特别是在接入设备上，例如设备内部的广播式总线、无源光网络(PON：Passive Optical Network)的光传送网、移动通信中的蜂窝网络。

有报告代理功能的IGMP窥探(snooping with proxy reporting)技术是数字用户线(DSL：Digital Subscriber Line)论坛提出的一种提高IGMP处理性能的技术。该方案是：

1)报告报文的抑制，如果某个组播组已经有用户存在，后来的用户加入该组播组的报文将不会上报给上层路由器；

2)离开报文的抑制，只有当组内的最后一个成员离开组时，才将离开报文转发给上层路由器；

3)查询报文的抑制，特定组查询不发给用户，通用查询只发给在线用户。

上述技术是一种IGMP窥探(snooping)技术，其吸收了IGMP代理(proxy)的优点，但是存在较大的局限性，第1)和第2)点所述的情况只是减少了对上层路由器的IGMP冲击，对本设备并没有减少处理量；第3)点只适用于由上层路由器做查询器的场合。并且上述技术也没有解决本设备部署IGMP代理(proxy)时的处理效率问题。

为了减少路由器的报文处理数量，在IGMP协议里规定了广播通道上的报文抑制技术，如图2所示，为标准IGMP协议的报告抑制示意图。假设组播主机1，组播主机2，组播主机3加入同一个组播组A，组A的业务流如图中用----→表示，这三个组播主机和组播路由器在一个总线式网络里面，这个网络的特点是采用的是对称的广播信道，任意一个节点发送一个信息都可以到达其它所有的节点。具体过程如下：

1)如图2中的[1]所示，组播路由器发出的IGMP通用查询广播到所有的组播主机，如图中所示用

表示，收到这个通用查询后，每个组播主机给每个自己的加入的组初始化一个定时器，为了简便，我们只考虑只存在一个组A的情况，这个定时器的超时时间是一个0到最大响应时间之间的随机值。

2)如图2中的[2]所示，假设组播主机3的定时器数值最小，先完成超时，此时组播主机3发出针对组A的报告报文进行响应，如图中所示→用表示，这个报告报文会广播到组播路由器、组播主机1和组播主机2；

3)组播主机1、组播主机2收到这个报告报文之后，知道这个报文已经发给组播路由器，无需自己再进行一次报告，所以将自己的定时器删除。这个过程就叫做报告的抑制；

4)组播路由器收到这个组播主机3的报告报文后，知道组A中还有用户，则将组A的老化定时器清0。

IGMP协议中的报告抑制主要的原理是基于：组播主机和组播路由器之间相互的信道全部是广播的；组播路由器只关心某个组是否有用户存在，不关心有多少个用户，也不关心是哪些用户。

上述技术的缺陷在于，只能在对称的广播信道上才会具有报告抑制，当采用非对称广播和点到点信道时，由于组播主机发出的IGMP报告报文不能广播到其它组播主机，所以无法产生报告抑制的效果。

如图3所示，为当前非对称广播信道下没有进行报告抑制的示意图。在非对称的广播信道上，如果组播路由器通过转发端口PORT发送一个通用或者特定组查询报文31给组播主机，这一个查询报文31将会广播到所有的组播主机，如图所示，用-----→表示；每一个组播主机为自己加入的每一个组都会启动待报告定时器，定时器的初始时间是0到最大响应时间之间的一个随机值，其中最大响应时间是指查询报文里面给出的一个信息，要求组播主机必须在这个时间内答复。

为了简化问题的描述，假设只存在一个组A。假设组播主机1的待报告定时器的初始时间最小，这个定时器最先超时，组播主机1就会发送组A的报告报文给组播路由器。如果这个报文能够广播到其它的组播主机，按照IGMP协议，就会抑制其它组播主机上待发送的组A报告报文。但是，在非对称广播信道上，上行的报文只能到达组播路由器。这样，组播路由器就会收到所有已经加入组A的组播主机的报告。组播路由器其实只关心在转发端口PORT上有没有组播主机已经加入组A，而并不关心有多少个组播主机，发送查询报文后，在最大响应时间内，第一个报告报文是有意义的，后续的报告报文只是增加了组播路由器的处理负担，是没有意义的。

由上述可知，在非对称信道上，在查询报文发出后的最大响应时间内，路由器会收到多个报告报文32，而很多报告报文是毫无意义的，只会增加组播路由器的处理负担。

上述内容中，组播主机是指接收组播业务流的通信节点，并不一定是一台计算机，也有可能是一个运行IGMP代理(PROXY)的组播路由器(相对于上层路由器来讲，它就是一台组播主机)；组播路由器是指处理下层组播主机的IGMP协议报文，承担IGMP查询器的设备。

发明内容

鉴于现有技术中存在的非对称信道上组播路由器处理负担重的问题，本发明提供一种IGMP报告抑制方法和通信网络系统，对非对称广播信道的IGMP报告报文进行抑制，从而减轻了IGMP路由器的处理负担。

本发明提供一种互联网组管理协议报告抑制方法，应用在非对称信道上，所述非对称信道为组播路由器发送广播信息至组播主机、组播主机发送点到点信息到组播路由器，该方法包括步骤：

步骤1，组播路由器接收一组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文；

步骤2，组播路由器转发该报告报文至所有组播主机；

步骤3，发送该报告报文的组播主机以外的所有组播主机接收所述互联网组管理协议报告报文后，对待发送的该组播组的互联网组管理协议报告报文进行抑制。

根据该方法，所述组播路由器采用组播路由器的中央处理器或转发芯片转发互联网组管理协议报告报文。

根据该方法，当采用中央处理器转发时，包括步骤：

组播路由器捕获互联网组管理协议报告报文给其中央处理器；

所述中央处理器将该报告报文重新插入转发端口的组播组的出队列；

所述转发端口发送该报告报文至所有组播主机。

根据该方法，当采用转发芯片转发时，包括步骤：

组播路由器的转发芯片在转发端口捕获互联网组管理协议报告报文；

所述转发芯片通过设置的组播表，将捕获的互联网组管理协议报告报文从所述转发端口转发至所有组播主机。

根据该方法，所述步骤1之前还包括步骤：

组播路由器发送一查询报文至所有组播主机；

所述组播主机收到该查询报文后，各自为其加入的组播组初始化一定时器；

定时器最先超时的组播主机发出所述组播组的互联网组管理协议报告报文。

根据该方法，所述查询为通用查询或特定组播组查询。

本发明提供一种通信网络系统，在非对称信道上，所述非对称信道是指组播路由器发送广播信息至组播主机，组播主机发送点到点信息到组播路由器，该系统包括多个组播主机和组播路由器；

其中，组播路由器，与所述组播主机连接，用于接收任意一组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文，并转发该报告报文至所有组播主机；

所述组播主机，用于发送一组播组的互联网组管理协议报告报文至组播路由器；其中，所述组播路由器接收到一组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文后，转发该报告报文至所有组播主机；发送该报告报文的组播主机以外的所有组播主机接收所述互联网组管理协议报告报文后，对待发送的该组播组的互联网组管理协议报告报文进行抑制。

所述组播路由器至少包括：转发芯片、中央处理器、以及与组播主机连接的转发端口；其中，

转发芯片，用于接收任意组播主机上报的一组播组互联网组管理协议报告报文，并将该组播组互联网组管理协议报告报文发送至中央处理器；

中央处理器，用于将接收到的组播组互联网组管理协议报告报文重新插入所述转发端口的组播组的出队列；

转发端口，用于接收中央处理器发送的组播组互联网组管理协议报告报文，并将该报文发送至所有组播主机。

所述组播路由器至少包括：转发芯片、以及与组播主机连接的转发端口；其中，转发芯片，用于通过转发端口接收所述多个组播主机中的一个组播主机上报的一组播组互联网组管理协议报告报文，根据该转发芯片对组播组的转发规则，将该组播组互联网组管理协议报告报文通过该转发端口发送至所有组播主机。

所述转发芯片包括一存储器，用于储存含有所述转发规则的组播表。

所述组播表为三层组播表。

本发明的有益效果在于：在非对称广播信道下通过组播路由器转发IGMP报告报文来抑制其它组播主机发送该报告报文，从而弥补了现有技术的缺陷；减轻了IGMP边缘路由器的处理负担，降低对边缘IGMP路由器的性能要求。

附图说明

图1为非对称广播信道下组播转发模型示意图；

图2为标准IGMP协议的报告抑制示意图；

图3为现有技术中非对称广播信道下没有进行IGMP报告抑制的示意图；

图4为本发明实施例的非对称广播信道下组播路由器转发IGMP报告抑制其它组播主机的示意图；

图5为本发明实施例的非对称广播信道下组播路由器转发报告抑制其它组播主机的时序图；

图6为本发明实施例中采用转发芯片转发时的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的方法和系统进行详细说明。

实施例一

本发明提供一种互联网组管理协议(IGMP)报告抑制方法，在非对称广播信道上，当一组播主机需要加入一组播组时，该方法包括步骤：

步骤1，组播路由器接收一组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文；步骤2，组播路由器转发该报告报文至所有组播主机；步骤3，发送该报告报文的组播主机以外的所有组播主机接收所述互联网组管理协议报告报文后，对待发送的该组播组的互联网组管理协议报告报文进行抑制。

通过该方法，在非对称广播信道下通过组播路由器转发IGMP报告报文来抑制其它主播主机发送该报告报文，从而弥补了现有技术的缺陷；减轻了IGMP边缘路由器的处理负担，降低对边缘IGMP路由器的性能要求。

以下参照附图对本发明进行详细说明。

如图4和图5所示，假设组播主机1、组播主机2、组播主机3加入组播组A。

[41]当组播路由器发送一个查询报文(IGMP QUERY MSG)给所有组播主机，这个查询有可能是通用查询也有可能是特定组查询。这个查询报文携带了组播路由器要求组播主机限时的最大响应时间；

[42]收到上述查询报文后，按照标准IGMP协议的规定，每个组播主机给每个自己的加入的组初始化一个定时器，这个定时器的超时时间是一个零到最大响应时间之间的随机值，各个组播主机的这个值基本都不一样。假设组播主机3的这个值最小，导致组播主机3的报告响应定时器最先超时，最先发出针对组A的报告报文(IGMP report for A)；

[43]组播路由器收到组播主机3发出的报告报文后，转发该报告报文，即广播给所有组播主机；

[44]组播主机1和组播主机2收到这个组播主机3的报告报文后，按照标准IGMP协议的规定，停止组A的报告响应定时器，对待发送的报告报文进行抑制。

其中，组播路由器转发组播主机3的报告报文，可以使用软件转发，也可以使用硬件转发。即所述组播路由器采用组播路由器的中央处理器或转发芯片转发互联网组管理协议报告报文。

当采用中央处理器转发时，包括步骤：

组播路由器的转发芯片捕获互联网组管理协议报告报文给其中央处理器；所述中央处理器将该报告报文重新插入转发端口的组播组的出队列；所述转发端口发送该报告报文给所有组播主机。

另外，当采用转发芯片转发时，包括步骤：

组播路由器的转发芯片在转发端口(PORT)捕获互联网组管理协议报告报文；所述转发芯片通过设置的组播表，将捕获的互联网组管理协议报告报文从该转发端口转发给所有组播主机。

本实施例中，该组播表为三层组播表，如图6所示。该组播表描述了转发芯片对某个组播组的转发规则，组播转发路径为树状。

因此，当采用转发芯片转发时，使用三层组播表，所有组播组转发表中不限制组播入口，组播出口中则包括组播路由器和组播主机之间的转发端口，这样某个组播主机上报的某个组的报告报文，会从转发端口进来，还会从转发端口再转发出来，其中，三层组播表可以允许一个报文从某个端口进来，再从这个端口转发出去，这样就会广播给所有的组播主机。

实施例二

本发明还提供一种通信网络系统，包括多个组播主机和组播路由器；其中，组播路由器，与所述组播主机连接，用于接收任意一组播主机上报的一组播组互联网组管理协议报告报文，并转发该报告报文至所有组播主机；

所述组播主机，用于发送一组播组互联网组管理协议报告报文至组播路由器；并接收该组播路由器转发的所述组播组互联网组管理协议报告报文，对待发送的该组播组互联网组管理协议报告报文进行抑制。

本实施例中，当所述组播路由器采用中央处理器进行报文转发时，所述组播路由器至少包括：转发芯片、中央处理器、与组播主机连接的转发端口；其中，转发芯片，用于接收任意组播主机上报的一组播组互联网组管理协议报告报文，并将该组播组互联网组管理协议报告报文发送至中央处理器；中央处理器，用于将接收到的组播组互联网组管理协议报告报文重新插入所述转发端口的组播组的出队列；转发端口，用于接收中央处理器发送的组播组互联网组管理协议报告报文，并将该报文发送至所有组播主机。

其中，采用上述组播路由器进行报文转发时，转发过程与实施例一的过程一致，此处不再赘述。

当所述组播路由器采用中央处理器进行报文转发时，所述组播路由器至少包括：转发芯片、与组播主机连接的转发端口；其中，

转发芯片，通过转发端口接收所述多个组播主机中的一个组播主机上报的一组播组互联网组管理协议报告报文，根据该转发芯片对组播组的转发规则，将该组播组互联网组管理协议报告报文通过该转发端口发送至所有组播主机。

所述转发芯片包括一存储器，用于储存所述转发规则的组播表。

所述组播表为三层组播表。

本实施例中，所述组播主机为运行互联网组管理协议代理的组播路由器。

由上述实施例可知，通过本发明的报告抑制方法，减轻IGMP边缘路由器的处理负担，降低对边缘IGMP路由器的性能要求；并且弥补了现有技术中存在的缺陷。

上述实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims

1.一种互联网组管理协议报告抑制方法，其特征在于，在非对称信道上，所述非对称信道是指组播路由器发送广播信息至组播主机，组播主机发送点到点信息到组播路由器，该方法包括步骤：

步骤2，组播路由器转发该报告报文至所有组播主机；

2.根据权利要求1所述的互联网组管理协议报告抑制方法，其特征在于，所述组播路由器采用组播路由器的中央处理器或转发芯片转发互联网组管理协议报告报文。

3.根据权利要求2所述的互联网组管理协议报告抑制方法，其特征在于，当采用中央处理器转发时，包括步骤：

所述转发端口发送该报告报文至所有组播主机。

4.根据权利要求2所述的互联网组管理协议报告抑制方法，其特征在于，当采用转发芯片转发时，包括步骤：

5.根据权利要求1所述的互联网组管理协议报告抑制方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括步骤：

组播路由器发送一查询报文至所有组播主机；

6.根据权利要求5所述的互联网组管理协议报告抑制方法，其特征在于，所述查询为通用查询或特定组播组查询。

7.一种通信网络系统，其特征在于，在非对称信道上，所述非对称信道是指组播路由器发送广播信息至组播主机，组播主机发送点到点信息到组播路由器，该通信网络系统包括多个组播主机和组播路由器；

8.根据权利要求7所述的通信网络系统，其特征在于，所述组播路由器至少包括：转发芯片、中央处理器、以及与组播主机连接的转发端口；其中，

转发芯片，用于接收任意组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文，并将该组播组的互联网组管理协议报告报文发送至中央处理器；

中央处理器，用于将接收到的组播组的互联网组管理协议报告报文重新插入所述转发端口的组播组的出队列；

转发端口，用于接收中央处理器发送的组播组的互联网组管理协议报告报文，并将该报文发送至所有组播主机。

9.根据权利要求7所述的通信网络系统，其特征在于，所述组播路由器至少包括：转发芯片、以及与组播主机连接的转发端口；其中，

转发芯片，用于通过转发端口接收所述多个组播主机中的一个组播主机上报的一组播组的互联网组管理协议报告报文，根据该转发芯片对组播组的转发规则，将该组播组的互联网组管理协议报告报文通过该转发端口发送至所有组播主机。

10.根据权利要求9所述的通信网络系统，其特征在于，所述转发芯片包括一存储器，用于储存描述所述转发规则的组播表。

11.根据权利要求10所述的通信网络系统，其特征在于，所述组播表为三层组播表。