CN100337457C - 以太网交换机跨虚拟局域网的二层组播数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以太网交换机二层组播的跨VLAN组播数据传输方法，包括：首先在以太网交换机上创建一个专用于承载组播源的组播数据流的VLAN，即组播分布虚拟局域网MDV；然后在以太网交换机上运行IGMP Snooping协议，监听以太网交换机内分布于任何VLAN的组播成员和路由器之间IGMP报文的交互，学习需要接收组播数据流的组播成员的链路信息。当以太网交换机从MDV内接收到来自路由器的组播数据流，创建新的组播数据转发表，新的组播数据转发表采用两级数据结构来记录组播成员的链路信息。以太网交换机依据新的组播数据转发表将组播数据报文跨VLAN复制到所有点播VLAN，并从点播VLAN下的各组播成员端口发送给用户，使得以太网交换机的二层组播实现跨VLAN的组播数据传输。
Description
技术领域
本发明属于计算机网络技术领域，特别是涉及一种在网络中实现以太网交换机跨VLAN的二层组播数据传输方法。
背景技术
宽带IP网络经过几年的建设，已经初具规模，有了高宽带的网络基础设施和可观的用户数量。FTP，HTTP，Email等传统数据网络业务已经难以满足用户对信息服务的需求，为用户提供新的网络业务和服务，提高宽带网络运营收入已经成为当前运营商的核心任务。远程教学、新闻发布、网络电视等组播型业务将成为新一轮运营竞争的焦点，小区IPTV成为运营商优先快速开展的新网络业务；以太网的组播能力强，带宽高，成本低是这类业务理想的承载基础。
一般小区以太网络结构如图1所示，用户网络设备和二层以太网交换机直连，路由器通过百兆链路汇聚二层交换机；二层交换机一般可以连接24或者48个用户。当开展IPTV等组播类型业务时，媒体服务器(频道节目源)把各频道的节目数据流发送给路由器，路由器再为每个用户复制一份发送给二层交换机，二层交换机把节目数据流传送给用户，整个过程如图1中箭头表示情形。二层交换机上为每个用户创建一个VLAN，交换机只能在VLAN内转发，不能跨VLAN转发，所以路由器需要为二层交换机上的每个VLAN都单独复制一份数据流，并直接传输到二层交换机上有用户的VLAN；IPTV的每个频道数据流量一般为2-4Mbps，对于有24个用户的二层交换机，即使每个用户同时只收看一个频道，对于高清晰的需4Mbps带宽节目，二层交换机和路由器之间的IPTV数据流量之和为96Mbps，而两者之间物理链路也只有100Mpbs，所以不能支持用户家庭看多个频道的节目，同时其他类型网络应用的带宽也会被挤占殆尽，受到严重影响。
在典型的小区以太网网络中，二层交换机不能跨VLAN转发和复制数据报文，路由器把组播数据流复制到多个VLAN下发给二层交换机，结果就是二层交换机和路由器之间的百兆链路成为瓶颈，这就是当前开展组播类型业务的几个难点之一，即数据流的传送效率不高。把二层交换机和Router之间的百兆链路升级为千兆链路可以缓解问题，但要求千兆二层交换机和路由器，成本会大规模上升，而且随着更多此种类型业务的开展，链路带宽依然很快会成为瓶颈。
发明内容
本发明克服现有以太网交换机二层组播不能跨VLAN转发和复制数据报文的不足，提供一种以太网交换机二层组播数据传输方法，使以太网交换机二层组播具有跨VLAN传输组播数据报文的功能。
本发明的技术内容：一种以太网交换机跨VLAN的二层组播数据传输方法，其步骤包括：
以太网交换机从组播分布虚拟局域网内接收到来自路由器的组播数据流，运行互联网组管理协议监听IGMP Snooping协议，学习所述组播数据流的组播成员的链路信息，建立组播数据转发表，并依据所述组播数据转发表，将组播数据报文跨虚拟局域网复制到点播虚拟局域网，并从所述点播虚拟局域网的各组播成员端口传送给用户；
其中，所述组播分布虚拟局域网为以太网交换机上创建的专用于承载组播源的组播数据流的虚拟局域网，
所述IGMP Snooping协议作了部分扩展，用于监听分布于交换机所创建的任何虚拟局域网的组播成员发送的Internet组管理协议报文，
所述点播虚拟局域网为存在需要进行点播的用户的虚拟局域网。
IGMP Snooping协议作了部分扩展，还可以集中在MDV内与上行路由器进行IGMP报文交互。
IGMP Snooping协议通过监听组播成员发送的IGMP报文学习组播成员的链路信息，组播成员的链路信息包括物理端口号及其所属VLAN的标签TAG。
组播数据转发表采用两级数据结构记录组播成员的链路信息，两级数据结构包括组播链路表和成员端口列表，组播链路表存放点播VLAN的TAG，组播链路表的每个节点代表一个点播VLAN，每个节点下都有一个成员端口列表，不同点播VLAN下的所有组播成员共用一个成员端口列表，成员端口列表的每个节点记录交换机的一个物理端口。
本发明的技术效果：通过扩展的IGMP Snooping协议计算，在MDV内建立新的组播数据转发表，新的组播数据转发表采用两级数据结构标识组播成员，增加组播链路表用于存放点播VLAN的TAG。交换机按照点播VLAN的TAG分别复制组播数据报文，并从点播VLAN下的各组播成员端口发送给用户，从而实现以太网交换机跨VLAN的二层组播数据传输。
附图说明
下面结合附图，对本发明做出详细描述。
图1为以太网络结构示意图；
图2MDV结构示意图；
图3组播数据转发表项示意图；
图4本发明实施例示意图。
具体实施方式
MDV-Multicast Distributing VLAN是以太网交换机上一个专用于承载组播源的组播数据流的VLAN，交换机能可控地将此VLAN中的组播数据流复制到其他多个点播VLAN中去。如图2所示，MDV从核心/汇聚层接收多个组播组的源IP组播数据流，交换机将组播数据报文复制到下行的用户点播VLAN，图2中G1、G2、G3表示有多个组播组的组播数据流。
MDV的协议计算实体是部分扩展后的IGMP Snooping协议，可以监听分布于交换机任何VLAN的组播成员和路由器之间IGMP报文的交互，学习需要接收组播数据流的组播成员的链路信息以及上行路由器的组播数据流的组地址，组播成员的链路信息包括物理端口ID及其所属VLAN的TAG。
当路由器传送组播数据流到以太网交换机时，交换机学习到组播数据流的组地址，开始创建新的二层组播数据转发表。图3是新的组播数据转发表的示意图。新的组播数据转发表采用两级数据结构记录组播成员的链路信息，两级数据结构由组播链路表和成员端口列表构成。具有不同TAG的点播VLAN分布在组播链路表中，组播链路表的每个节点代表一个点播VLAN。不同的点播VLAN分别有一个成员端口列表，每个点播VLAN下的所有组播成员共用此成员端口列表，成员端口列表的每个节点记录交换机的一个物理端口，即一个组播成员。新的组播数据转发表通过上述的两级数据结构标识分布在不同VLAN的用户。
图3以组1为例描述了一个组播组的转发数据表项，实际使用中会有多个组播组，其他组的转发表项都将以此格式建立转发表项。
图4是典型的组播网络拓扑结构，图中各个用户分布在不同的VLAN中。我们将依据此图详细说明用户点播某个频道节目，即加入和离开某个组的全过程。
二层交换机监听到有用户需要加入某个组，会从MDV将用户的Report报文上报给上行的路由器，同时记录下Report报文的入端口ID及其所属VLAN的TAG，以便在组播数据转发表中标识该用户。
路由器在收到二层交换机上报的Report报文后，转发组播数据流给二层交换机，该组播数据流从MDV内流入二层交换机。二层交换机开始创建新的组播数据转发表，首先将用户所属VLAN的TAG添加到组播链路表，其次将物理端口的ID添加到该点播VLAN的成员端口列表里。
当路由器不断下发组播数据流时，二层交换机依据组播数据流的组地址匹配到特定的组播数据转发表项，从该表项的组播链路表中查找到当前用户的点播VLAN，再从各点播VLAN的成员端口列表获得该组播数据流的物理端口，由此实现了二层交换机对组播数据流的跨VLAN的传输。
当二层交换机监听到已有用户需要离开某个组，仍然从MDV将用户的Leave报文上报给上行的路由器，路由器不再下发组播数据流。同时，二层交换机将标识该用户的链路信息从组播数据转发表中删除。
Claims (4)
1、一种以太网交换机跨虚拟局域网的二层组播数据传输方法，其步骤包括：
以太网交换机从组播分布虚拟局域网内接收到来自路由器的组播数据流，运行互联网组管理协议监听IGMP Snooping协议，学习所述组播数据流的组播成员的链路信息，建立组播数据转发表，并依据所述组播数据转发表，将组播数据报文跨虚拟局域网复制到点播虚拟局域网，并从所述点播虚拟局域网的各组播成员端口传送给用户；
其中，所述组播分布虚拟局域网为以太网交换机上创建的专用于承载组播源的组播数据流的虚拟局域网，
所述IGMP Snooping协议作了部分扩展，用于监听分布于交换机所创建的任何虚拟局域网的组播成员发送的Internet组管理协议报文，
所述点播虚拟局域网为存在需要进行点播的用户的虚拟局域网。
2、如权利要求1所述的以太网交换机跨虚拟局域网的二层组播数据传输方法，其特征在于：所述IGMP Snooping协议还可以集中在组播分布虚拟局域网内与上行路由器进行Internet组管理协议报文交互。
3、如权利要求2所述的以太网交换机跨虚拟局域网的二层组播数据传输方法，其特征在于：所述IGMP Snooping协议通过监听组播成员发送的Internet组管理协议报文学习组播成员的链路信息，组播成员的链路信息包括物理端口号及其所属虚拟局域网的标签。
4、如权利要求1、2或3所述的以太网交换机跨虚拟局域网的二层组播数据传输方法，其特征在于：所述组播数据转发表采用两级数据结构记录组播成员的链路信息，两级数据结构包括组播链路表和成员端口列表，所述组播链路表存放点播虚拟局域网的标签，所述组播链路表的每个节点代表一个点播虚拟局域网，每个节点下都有一个成员端口列表，不同点播虚拟局域网下的所有组播成员共用一个成员端口列表，成员端口列表的每个节点记录交换机的一个物理端口。
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