CN101385275B - 响应于检测到即将发生的网络破坏而重新路由多播流量 - Google Patents

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Abstract

公开了用于响应于检测到即将发生的网络破坏而重新路由多播流量的各种***和方法。一种方法包括检测即将发生的拓扑变化，并且作为响应，为多播群组标识新的多播分布树。随后向新的多播分布树的根发送针对该多播群组的加入消息。在发送加入消息后，继续经由当前的多播分布树对寻址到多播群组的多播流量进行转发。不经由新的多播分布树转发多播流量，直到经由新的多播分布树接收到一个或多个多播数据分组为止。

Description

响应于检测到即将发生的网络破坏而重新路由多播流量
技术领域
本发明涉及联网，而具体而言涉及网络内的多播路由(multicastrouting)。
背景技术
当检测到诸如链路或节点故障以及链路或节点恢复之类的路由变化时，经常需要建立新的多播树。在已建立了多播树的网络中发生的任何路由变化在多播路由协议建立新的多播树所需的时间期间都可能导致分组丢失。通常，通过发送剪除(prune)消息以从现有的树中去除一个或多个节点，然后发送加入(join)消息以向新的多播树添加一个或多个节点，来建立新的多播树。在发送剪除消息的时刻和上游节点处理加入消息的时刻之间，有可能发生分组丢失。
在多播联网***中，使分组丢失达到最低限度是一个重要的目标。在当前的因特网协议(IP)多播网络中，故障后的收敛通常相对较快，从而可以使由于故障引起的分组丢失达到最低限度。但是，响应于故障仍发生一些分组丢失。
一些被当作故障的事件实际上是所计划的维护事件。许多单播路由协议提供了技术，用于在去除节点以进行维护之前从容地关断节点。这种技术允许了在去除节点之前重新计算单播路由拓扑，从而防止了(或者至少减少了)分组丢失。不幸的是，诸如PIM之类的多播路由协议当前不支持这种技术。因此，需要新的技术来处理所计划的维护事件，以减少随后的多播流量丢失。
附图说明
通过参考以下描述和附图可以获取对本发明的更全面理解，附图中相似的标号指示相似的特征。
图1示出了根据本发明一个实施例的网络的框图。
图2是根据本发明一个实施例的另一网络的框图。
图3是根据本发明一个实施例被配置为响应于检测到即将发生的网络破坏而重新路由多播流量的网络设备的框图。
图4是根据本发明一个实施例由检测到即将发生的网络破坏的网络设备执行的方法的流程图。
图5是根据本发明一个实施例由正在源发多播数据流到多接入局域网上的网络设备执行的方法的流程图。
图6是根据本发明一个实施例的网络设备的框图。
图7是根据本发明一个实施例的网络设备的另一框图。
虽然本发明允许有各种修改和替换形式，但在附图和详细描述中提供了本发明的特定实施例来作为示例。应当理解，附图和详细描述并不意图将本发明限制到所公开的特定形式。而是意图在于覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内的所有修改、等同和替换。
具体实施方式
图1示出了实现支持多播的协议的网络，该多播例如是协议无关多播(Protocol Independent Multicast，PIM)或距离向量多播路由协议(DVMRP)。这里使用的PIM指的是多种不同类型的PIM中的任何一种，包括源特定多播(Source Specific Multicast，PIM-SSM)、密集模式(PIM-DM)、稀疏模式(PIM-SM)和双向(PIM-Bidir)。这里描述的技术也可结合任何其他实现加入和剪除型消息(即，为了被添加到多播树或被从多播树中去除而由节点发送的消息)的多播协议使用。
如图所示，网络10将多播源12耦合到多播订户14。网络10可包括一个或多个局域网(LAN)和/或广域网(WAN)。网络10可利用多种不同介质中的任何一种(或其组合)来实现，该介质包括无线链路、卫星链路、同轴线缆、光缆等等。网络10包括若干个网络设备16(1)-16(4)。每个网络设备也可被称为节点或网络节点。
如图1所示，多播源12耦合到网络设备16(1)。网络设备16(1)耦合到网络设备16(2)和网络设备16(3)。网络设备16(2)和网络设备16(3)各自耦合到网络设备16(4)。网络设备16(4)耦合到多播订户14。注意，一个设备或者可以通过物理链路直接地耦合到另一设备(如图1所示)，或者可以通过例如逻辑隧道或若干条物理链路和居间的网络设备来间接地耦合到另一个设备。
多播源12被配置为向多播群组地址G发送一个或多个数据流。多播源12是计算设备(例如主机计算机***、个人数字助理、蜂窝电话、网络装置、网络设备等等)，该计算设备针对经由网络10的传输而对数据流进行编码，然后经由网络10将包含编码后的数据流的消息发送到订户。例如，多播源12可以是视频头端，该视频头端接收视频流、使该视频流为传输作好准备并且经由网络10将编码了视频流的消息发送到订户。虽然图1示出了单个多播源，但是应当注意，其他实施例可包括提供相同和/或不同数据流到相同和/或不同多播地址的多个多播源。此外，单个多播源可以源发(source)若干个不同的数据流到相同和/或不同的多播地址。
多播订户14是计算设备，该计算设备预订多播群组G(例如通过向网络设备16(4)发送因特网群组管理协议(IGMP)群组报告，这使得网络设备16(4)根据例如协议无关多播(PIM)源特定多播(SSM)协议生成多播群组加入)。多播订户14随后经由网络10接收寻址到多播群组G的数据流，对数据流进行解码，并且将解码后的数据流呈献给用户(例如经由诸如监视器之类的显示设备和/或诸如扬声器之类的音频设备)。多播订户14可以是个人计算机、个人数字助理、蜂窝电话、网络装置、机顶盒等等。
网络设备16(1)-16(4)包括执行路由功能和支持路由协议的各种网络设备(例如路由器和/或交换机)。每个网络设备16(1)-16(4)维护一个或多个路由表，该一个或多个路由表存储着标识去往各种数据源和/或数据消耗者的路由的路由信息。每个网络设备实现用来将多播数据分组从多播源12传送到多播订户14的多播路由协议。对于多播源向其发送数据的每个多播群组，多播路由协议可建立多播树(也称为多播分布树)，该多播树是可以将分组从多播源传送到多播订户的一组耦合的节点。
路径是逻辑或物理的通信通道，分组(例如多播加入和剪除消息以及多播数据分组)可经由该通道被发送到特定的设备。路径可包括一条或多条物理或逻辑网络链路，以及耦合到这种网络链路的一个或多个网络设备。对于本公开来说，“分组”可包括信元、数据报、帧、消息、片段或任何其他经由网络传送的信息的逻辑群组。网络设备执行交换和路由功能，以便沿着路径将分组从源传送到目的地。
在某些拓扑变化实际发生之前，网络设备可被告知以这些变化，从而允许网络设备在拓扑实际变化之前开始重新路由流量。这可以减少(或者甚至防止)分组丢失。通知即将发生的拓扑变化的一种方式涉及使用关断通告(shutdown advertisement)，在下文将对此进行更详细描述。在其他实施例中，其他技术可用来通知即将发生的拓扑变化。
可以从网络10中去除网络10内的网络设备和链路(例如由于故障、维护、网络重配置等等)。当网络设备要被从网络10内的操作中去除时，该网络设备将首先在整个网络中广播关断通告。例如，如果网络设备16(2)要被从网络10中去除(如图1中的“X”所示)，那么网络设备16(2)可向网络设备16(1)和16(4)发送关断消息。接收者之一随后可将关断消息转发到网络设备16(3)。这样，所有其他网络设备都可被告知节点16(2)将要离开网络。
关断通告是标识出发送方网络设备(生成关断通告的网络设备)不应当再被用于路由流量的消息。例如，在中间***到中间***(IS-IS)中，这种关断通告可通过设置由路由器发送的链路状态分组(LSP)中的过载比特来生成(注意，过载比特一般用于告之其他路由器在路由流量时不要使用发送方路由器，因此也可用在除关断之外的其他情形中)。在发送关断通告后，发送方网络设备在关断之前可继续正常操作指定的一段时间(例如60秒)。
网络设备可被配置为自动地(例如响应于接收到来自管理员的关断命令)发送关断通告，或者响应于管理员提供的命令而发送关断通告(例如，在关断过程期间，在实际关断网络设备之前，管理员可手工配置网络设备以发送一个或多个关断通告)。网络设备在整个网络中广播关断通告(例如通过向未知地址发送关断通告(以使得通告被流播)或者通过向广播或多播地址发送关断通告)。用于生成关断通告的技术可作为单播路由协议(例如IS-IS)的一部分来指定。
在一些实施例中，关断通告包括路由信息，该路由信息可用来绕过要离开网络的网络设备重新路由单播流量。这种路由信息的简单示例是简单地指示出发送方网络设备将不再被用于路由流量的信息(例如上述IS-IS关断通告中包括的那种)。在一些实施例中，这种路由信息还可包括标识出可用于绕过发送方网络设备重新路由流量的替换路由的信息。
响应于接收到关断通告，接收方网络设备(图1的示例中的网络设备16(1)、16(3)和16(4))开始重新计算单播路由，以使得流量不再经由关断通告中标识的网络设备被路由。例如，网络设备16(4)可以更新用于将分组转发到多播源12的路由，以使得该路由不再包括网络设备16(2)。
当单播路由被重新计算时，一些多播路由可能受到影响。具体地，单播路由拓扑的变化可能破坏特定多播群组的多播树(即用来将多播分组从多播源发送到一个或多个多播订户的一条或多条路径的集合)。例如，单播路由拓扑的变化可能导致被多播树中的节点中的至少一些所使用的反向路径转发(reverse path forwarding，RPF)接口的变化。反向路径转发接口的变化指示出受影响的节点(即为之标识出新的RPF接口的节点)将需要从(包括要离开网络的网络设备的)旧的多播分布树切换到包括新的RPF接口的新的多播分布树。
因此，一旦即将发生拓扑变化被检测到(例如，响应于接收到关断通告)，路由协议(多播路由协议或下层的单播路由协议)就判定是否有任何多播树受到影响。如果一多播树受到影响，则多播路由协议将会计算新的多播树，并开始将流量从旧树切换到新树。例如，如果实现PIM-SM，PIM-SM则会使得沿着当前的最短路径树的一个或多个节点(网络设备)在旧树上发送剪除消息(使得这些节点被从该树上去除)并且在新树上发送加入消息(使得这些节点被添加到新树)。
当多播分布树将受到关断通告中标识的即将发生的拓扑变化的影响时，受影响的节点将延迟在旧的分布树上发送剪除消息，直到经由新的多播分布树接收到多播流量为止。在新的多播分布树上发送加入消息的时刻和经由新的多播分布树接收多播流量的时刻之间，将继续经由旧的多播分布树来接收和转发多播流量。
为了明了这种情形，正从旧树切换到新树的网络设备可生成指示出从一个树到另一个树的转换是否正在进行中的状态信息(例如采取与针对多播树的转发信息相关联的标志的形式)。网络设备还可更新其路由和/或转发信息中的一些但非全部来标识出新的多播分布树。例如，网络设备不是一旦转换被启动就去除与旧的多播分布树相对应的所有状态信息，而是可以维护多播转发信息(例如为多播群组标识出RPF接口的信息)，以使得转发信息继续标识出旧的多播分布树。但是，与此转发信息相关联的标志(也被称为“保持”标志)可被设置为指示出转换正在进行中并且带标志的信息应当被更新以完成该转换。虽然在转换被启动之后旧的转发信息被维护，但是一旦转换被启动，网络设备就会更新多播路由信息以标识新的多播分布树。
在状态信息指示出转换正在进行中的同时，网络设备将会继续转发经由旧的多播分布树接收到的分组。网络设备在转发这些多播分组时可使用带标志的转发信息(例如，带标志的RPF接口信息可用于验证多播分组是经由适当的接口接收到的，在此情形下该适当接口是与旧的多播分布树相关联的RPF接口)。
当网络设备经由新的多播分布树接收到多播分组时，网络设备将会更新路由和/或转发信息以实现到新的多播分布树的转换，并且还会更新状态信息以指示出转换不再进行。一旦转换完成(例如，由被重置为指示出转换不再进行的值的标志所指示)，经由旧的多播分布树接收到的任何多播流量将会被丢弃(因为不再会有任何标识出旧的多播分布树的路由或转发信息)。
当寻址到多播群组的一个或多个分组经由新的RPF接口(其与新的多播分布树相关联)被接收到时，网络设备检测到正在新的多播分布树上接收到分组。由于此RPF接口目前未在与该多播群组相关联的转发信息中被标识，因此经由此接口接收到的任何传入的分组被丢弃(即，这些分组不被转发或路由；但是，被丢弃的分组的拷贝可被保存以供路由处理器检查)。新的RPF接口被配置为还在经由不是转发信息中标识的RPF接口的接口接收到多播分组时生成中断。该接口可被配置为响应于接收到寻址到多播群组的单个分组、寻址到多播群组的预定数目的分组或者寻址到多播群组的预定比率的分组，来生成中断。
路由处理器(例如，下面的图6中的处理器700)通过检查针对多播群组的转发信息以及接收到的分组(例如为了获得分组中包含的源(S)和群组(G)信息)来对中断作出响应。由于转发信息指示出转换正在针对该多播群组进行中，因此路由处理器可以判定多播分组是否是经由新的RPF接口接收到的(例如，如针对多播群组的路由信息中所指示的)。如果是，则路由处理器可以更新多播转发信息以标识出新的多播树，清除与该多播转发信息相关联的标志(以使得该标志随后指示出转换不再进行)，并且使得剪除经由旧的多播分布树被发送。
注意，在关断通告被发送的时刻和网络设备16(2)最终关断的时刻之间，网络设备16(2)可以继续正常操作(例如通过对分组进行路由和/或转发)。如果此时间段被选择为长于关断通告被通过网络传播以及其他网络设备响应于关断通告更新其多播路由信息所需的平均时间，那么由于网络设备16(2)的去除引起的多播流量的破坏将会达到最低限度(或者甚至没有)。
作为如何使用这些技术的示例，假定在时刻T0，多播分组正在经由包括网络设备16(1)、16(2)和16(4)的多播分布树(以后称为“旧”树)被从多播源12传送到多播订户14。最初，网络设备16(2)存在于网络10中。然后，网络设备16(2)向(至少)网络设备16(1)和16(4)发送关断通告。这些网络设备之一随后可以将关断通告转发到网络设备16(3)。
网络10内正在使用的单播路由协议检测到这个即将发生的拓扑变化，并且适当地更新在网络10内维护的单播路由信息。路由协议(单播路由协议或多播路由协议)确定单播拓扑变化影响了多播分布树，并且确定应当计算新的多播分布树。如果多播路由协议是依赖于下层的单播路由协议的协议，例如PIM，则下层的单播路由协议可判定拓扑变化是否影响多播分布树，并且如果是则警告多播路由协议。一些不依赖于下层的单播路由协议的多播路由协议可被配置为响应于检测到关断通告而自己进行此判定。
一旦路由协议确定多播分布树受到即将发生的拓扑变化的影响，多播路由协议就确定针对多播群组的多播流量应当经由包括网络设备16(1)、16(3)和16(4)的新的多播分布树来传送。响应于检测到此情形，受影响的节点，例如网络设备16(4)，将会开始从旧树(包括网络设备16(1)、16(2)和16(4))切换到新树(包括网络设备16(1)、16(3)和16(4))的过程。
响应于识别出新树，网络设备16(4)更新其多播路由信息(例如，存储在路由信息库(RIB)中)并且向网络设备16(3)发送加入消息。但是，网络设备16(4)不经由旧的多播分布树发送剪除消息，网络设备16(4)也不去除与旧的多播分布树相对应的转发信息。网络设备16(4)而是更新与该转发信息(例如多播转发信息库(MFIB)中的RPF接口信息)相关联的标志，以指示出转换正在进行中。由于转发信息仍标识出旧的多播分布树，因此网络设备16(4)继续转发经由旧树接收到的多播流量(即，从网络设备16(2)接收到的多播分组)。
网络设备16(2)接收加入消息。由于网络设备16(2)未曾接收到针对此多播群组G的任何在先加入消息，因此网络设备16(2)尚未为多播群组G建立任何多播转发状态。因此，网络设备16(2)为多播群组G创建多播转发状态(在传出接口列表中标识通向网络设备16(4)的接口)，并且向网络设备16(1)发送加入消息。
网络设备16(1)接收加入消息。网络设备16(1)已经为多播群组G维护了多播转发状态(因为网络设备16(1)也是旧多播树的一部分)，网络设备16(1)将通向网络设备16(3)的接口添加到其针对多播群组G的传出接口列表中。此时，多播流量将会开始经由新的多播树流到网络设备16(4)。
现在，网络设备16(4)将会开始经由新树接收多播流量。经由新树接收到的最初的多播分组中的一个或多个将会被丢弃(例如，因为这些分组是经由不是MFIB中当前标识的RPF接口的接口接收到的)。但是，对这种分组的接收也触发了将会完成到新的多播分布树的转换的处理。具体地，响应于经由新的RPF接口(其通向网络设备16(3))接收到寻址到多播群组的多播分组，网络设备16(4)将会更新转发信息以标识出新的多播分布树(例如通过更新MFIB以标识新的RPF接口)并向网络设备16(3)发送指定多播群组G的剪除消息。网络设备16(4)还将清除与多播转发信息相关联的标志，以指示出转换不再进行。此时，网络设备16(4)还开始转发经由新树接收的多播流量(即，从网络设备16(3)接收的多播分组)并且丢弃经由旧树接收的多播流量(即，从网络设备16(2)接收的多播分组)。
响应于剪除消息，网络设备16(3)从其针对多播群组G的传出接口列表中去除通向网络设备16(4)的接口。如果网络设备16(3)现在在其针对该多播群组的传出接口列表中没有接口，则网络设备16(3)也将向网络设备16(1)发送剪除消息。响应于此剪除消息，网络设备16(1)从其针对多播群组G的传出接口列表中去除向网络设备16(3)发送分组的接口。
图2是一个网络的框图，在该网络中，若干个网络设备耦合到多接入局域网(LAN)，该局域网被标注为LAN 20。在此示例中，网络10包括网络设备16(1)-16(6)。网络设备16(4)、16(5)和16(6)通过多接入LAN 20耦合。
与图1的示例性网络中一样，图2的网络经历了网络设备16(2)被从操作中去除的情形。在被去除(例如，由于被关断)之前，网络设备16(2)在整个网络中发送关断通告。
在此情形下，网络设备16(4)接收到关断通告并且检测到即将发生的拓扑变化将会影响包括网络设备16(1)、16(2)和16(5)的多播分布树。网络设备16(4)随后识别出它应当转换到包括网络设备16(1)、16(3)和16(6)的新的多播分布树。因此，网络设备16(4)响应于关断通告开始转换到新的多播分布树。
在此情形下，用于新的多播分布树的RPF接口将会与用于旧的多播分布树的RPF接口相同。对于两个树，RPF接口都是连接到LAN 20的接口。在此情形下，网络设备16(4)在转换期间可能不更新与受影响的多播群组相对应的转发信息。网络设备16(4)而是将会简单地更新多播路由信息以标识出新的RPF邻居(网络设备16(6))并且将开始经由RPF接口向网络设备16(6)发送加入消息(之前，网络设备16(4)向作为旧的多播分布树的一部分的网络设备16(5)发送加入消息)。由于RPF接口没有变化，因此网络设备16(6)不需要更新任何转发信息。
加入消息将会使得网络设备16(6)(并随后使得网络设备16(3))为多播群组G创建状态信息。当加入被传播到网络设备16(1)时，网络设备16(1)将会把通向网络设备16(3)的接口添加到针对多播群组G的传出接口列表，并且因此多播数据流量将会开始经由新的多播分布树流到网络设备16(4)。
在此示例中，网络设备16(4)无法区分经由旧的和新的多播分布树发送的多播数据流量，因为两类流量都将是经由相同的RPF接口接收的。这使得网络设备16(4)不能判定多播流量是否是经由新树接收的。因此，在此实施例中，网络设备16(6)在执行转换时可能不在旧的多播分布树上发送任何剪除消息。而是，当网络设备16(6)开始在LAN 20上源发多播数据流量时，网络设备16(5)和16(6)可被配置为检测到两个设备都在源发相同的数据流量。作为响应，网络设备16(5)和16(6)都将生成声明消息(assertmessage)。在声明消息中具有最低度量(metric)的设备将会继续在LAN20上源发多播流量；其他设备将会停止在LAN 20上发送该多播流量。注意，从两个上游设备都源发多播数据流量的时刻直到声明消息被交换和处理的时刻为止，网络设备16(4)可能接收和转发重复的多播分组。
声明消息中包括的度量可被选择为指示出网络设备16(5)和16(6)中的哪一个经由LAN 20接收针对多播群组的加入消息的时间更新近。换言之，度量可指示出发送方设备刷新各自的针对多播群组的路由信息的时间有多新近。在一些实施例中，每个网络设备使用的度量可以是从该网络设备上次接收针对多播群组的加入消息起的时间(或者可从该时间中得出)。或者，网络设备可以使用传统的度量选择技术，随后将指示出上次何时接收到加入的信息作为附加字段***在声明消息中。该附加字段随后可被用于选择将会继续源发多播分组到LAN 20上的设备。声明消息可根据诸如PIM之类的路由协议来发送。
在此示例中，网络设备16(6)接收针对多播群组G的加入消息的时间最为新近，因此它可在LAN 20上生成具有相对较低的度量的声明消息。由于网络设备16(5)最近未曾在LAN 20上接收到针对多播群组G的加入消息(网络设备16(4)在开始向网络设备16(6)发送加入时停止向网络设备16(5)发送加入)，因此网络设备16(5)可为其声明消息度量选择相对较高的值(例如，表示无穷大的值)，从而保证网络设备16(6)将会赢得在LAN 20上源发多播数据流的权利。
图3是网络设备16(4)(例如，如先前在图1和2中所示)的框图。网络设备16(4)被配置为响应于检测到即将发生的拓扑变化而开始在多播树之间切换。
网络设备16(4)包括用于多播路由信息24的存储装置、用于多播转发信息26的存储装置和控制模块30。网络设备16(4)还可包括一个或多个接口，该一个或多个接口被耦合以向另一网络设备发送分组和从另一网络设备接收分组。每个接口可以是逻辑接口(例如聚集接口或以太信道)或者物理接口。
控制模块30被配置为基于存储的多播路由信息24来执行多播路由。控制模块30还被配置为对存储的多播转发信息26进行更新。控制模块30还可包括和/或被耦合到转发引擎(未示出)，该转发引擎被配置为利用存储的多播转发信息26来转发多播数据分组。控制模块30可实现单播路由协议的一个或多个实例和多播路由协议的一个或多个实例。
信息42、44和46提供了可为特定多播群组存储的路由信息的示例。如图所示，此信息标识出源地址(S)42、群组地址(G)44和反向路径转发(RPF)信息46。RPF信息可标识网络设备16(1)内的哪个接口适当地接收寻址到群组G的多播数据分组以及RPF邻居(群组G的多播分布树中位于网络设备16(4)的上游(即更接近多播源和/或会合点)的、经由RPF接口到达的设备)。RPF信息从而标识出用于到达群组G的多播树的根的接口和/或邻近网络设备(例如，多播树的根可以是与群组G相关联的会合点)。用于多播路由信息24的存储装置在一个实施例中被实现为多播路由信息库(MRIB)。
信息50、52、54、56和58提供了可为特定多播群组存储的转发信息的示例。如图所示，此信息包括标志50、源地址(S)52、群组地址(G)54、传入接口(IIF)列表56(其标识RPF接口)和传出接口(OIF)列表58。转发引擎使用该信息来对寻址到多播群组G的多播数据分组进行转发。例如，当具有目的地地址G的分组被接收到时，转发引擎访问条目50并验证分组的源地址和传入接口。如果分组是经由除IIF 56中标识的那个之外的接口接收的，则分组被丢弃。如果分组与条目50中的信息相匹配，则分组被从OIF 58中列出的接口转发。用于多播路由信息24的存储装置在一个实施例中被实现为多播转发信息库(MFIB)。
当控制模块30检测到即将发生的拓扑变化时(例如，响应于网络设备16(4)经由接口接收到关断通告)，控制模块30判定该拓扑变化是否将会影响网络设备16(4)当前加入的任何多播树。如果是，控制模块30则通过在新树上发送加入消息并同时继续经由旧树接收和转发多播数据流量，来开始切换到新树。
当对即将发生的拓扑变化的检测使得网络设备16(4)启动向新的多播分布树的转换时，控制模块30可以通过更新RPF信息46以标识新的RPF接口和/或新的多播分布树中的邻居来启动转换。控制模块30还将更新标志50以指示出转换正在进行中。一旦RPF信息46被更新，网络设备16(4)就将开始向RPF信息46中标识的RPF邻居发送加入消息。控制模块30将防止任何剪除消息被发送到(旧的多播分布树中的)旧的RPF邻居，直到经由新的多播分布树接收到多播数据流量为止。
在IIF 56标识旧的RPF接口并且标志50被设置为指示出转换正在进行的同时，网络设备16(4)将会经由旧的多播分布树来转发针对群组G的多播流量并且丢弃经由新的多播分布树接收到的寻址到群组G的多播分组。但是，经由新的多播分布树对寻址到群组G的一个或多个多播分组的接收将会使得控制模块30开始完成转换。触发转换的完成所需的多播分组的数目和/或比率在一些实施例中可由管理员来配置(例如，管理员可配置在向控制模块30生成中断之前需要经由新的RPF接口接收的多播分组的比率)。
当网络设备16(4)经由新的多播分布树接收到数据流量时，网络设备16(4)更新多播转发信息26中的IIF 56以为新的多播分布树标识新的RPF接口。这使得网络设备16(4)转发经由新的多播树接收到的多播数据分组并且丢弃经由旧的多播树接收到的多播数据分组。网络设备16(4)还在旧的多播树上发送剪除消息，并清除标志52。
在一些实施例中，新的RPF接口可以与旧的RPF接口相同。在这种实施例中，控制模块30可检测到转发信息26(尤其是IIF 56)不需要被更新以实现转换。在这种场景下，控制模块30在启动和完成转换时可以不更新标志52。
图4是一种方法的流程图，该方法涉及响应于对即将发生的拓扑变化的检测而在多播分布树之间进行切换。该方法可由诸如图1和2的网络设备16(4)之类的节点来执行，以在某些情况下切换到新的多播树。
该方法开始于410，此时节点检测到即将发生的拓扑变化，该即将发生的拓扑变化将会影响用于将多播数据分组传送到群组G的已建立的多播树。节点可以响应于接收到关断通告而检测到即将发生的拓扑变化。路由协议(单播或多播)可确定多播树将会受即将发生的拓扑变化的影响并且启动图4的方法。
节点随后为其流量将被拓扑变化所破坏的受影响的多播群组G识别新的上游邻居(另一节点)和/或新的RPF接口，如420所示。换言之，节点为该多播群组识别新的多播分布树。注意，在一些实施例中(例如，在节点经由多接入LAN耦合到多播源的那些实施例中)，新的RPF接口可以与旧的RPF接口相同。
节点随后更新其针对多播群组G的路由信息，以识别新的RPF接口和/或邻居，如430所示。这使得节点开始将针对多播群组G的加入消息发送到新的RPF邻居并且停止将针对多播群组G的加入消息发送到旧的RPF邻居。
节点还可设置与针对多播群组G的转发信息相关联的标志，以指示出转换正在进行中，如440所示。但是，节点将会继续维护标识出多播群组G的旧多播分布树的转发信息，并且也将继续转发经由旧的多播分布树接收的多播流量。
直到经由新的RPF接口或者从新的RPF邻居接收到寻址到多播群组G的多播流量为止(如在450处所确定的)，节点将继续转发经由旧的RPF接口和/或从旧的RPF邻居接收的多播流量，如460所示。
一旦经由新的RPF接口和/或从新的RPF邻居接收到一定量的针对群组G的多播流量，节点即可清除标志(在440处设置)并更新转发信息以标识新的RPF接口，如470所示。这使得节点开始对经由新的RPF接口接收到的寻址到群组G的多播分组进行转发，并且丢弃经由旧的RPF接口接收到的寻址到群组G的多播分组。节点还可经由旧的RPF接口发送剪除消息，如480所示。
注意，其他实施例可包括取代了和/或添加到以上所示的那些操作的不同操作。另外，在一些实施例中(例如，在新的RPF接口与旧的RPF接口相同的那些实施例中)，可以不执行操作440-480。而是，节点可以通过只执行操作420和430来实现转换。
图5是可被源发相同的多播数据流到多接入LAN上的节点使用的方法的一个示例的流程图。该方法可由诸如图2的网络设备16(5)和16(6)之一之类的节点执行。
该方法开始于510，此时正在多接入LAN上源发多播流的节点检测到另一个设备正在LAN上源发相同的多播流。如果该节点和该另一设备都在向同一多播群组发送分组，则该节点和该另一设备正在源发相同的多播流。这产生了LAN上分组重复的危险。操作510可利用用于避免多接入LAN上的分组重复的传统技术来执行。
响应于检测到另一设备正在源发相同的多播流，节点生成本地度量，该本地度量基于从节点上次经由LAN接收到指定多播群组的加入消息起经过的时间量，如520所示。此度量可以是表示时间量的值(例如从用于确定与多播群组相关联的多播状态信息何时期满的计数器拷贝的)，或者是从该时间量得出的值。
节点随后将包括本地度量的声明消息发送到LAN上，如530所示。声明消息的格式可由路由协议(例如PIM)指定。声明消息可以标识两个设备正向其发送多播分组的多播群组以及发送方设备的因特网协议(IP)地址。声明消息可在成本字段(该成本字段传统上被用于指示出将分组从多播源发送到发送方节点的例如就网络跳而言的相对“成本”)或者专用于传达指示出从接收到加入起经过的时间的信息的特殊字段中包括本地度量。
节点随后等待接收来自正源发多播流的另一节点的相应声明消息(如果尚未接收到的话)。如果根据在540处所判定的，该声明消息中的相应的度量(其指示出从该另一设备经由LAN接收到针对多播群组的加入消息起经过的时间)高于本地度量，则节点将会继续源发多播流到LAN上，如560所示。如果声明消息中的度量低于本地度量，则在550，节点将会停止源发多播流。如果度量等于本地度量，则节点可使用其他信息(例如成本信息或IP地址)来判定是否继续源发多播流到LAN上。
图6是网络设备16(例如图1和2的网络设备16(1)-16(6)之一)的框图。在此图中，网络设备16包括若干个线路卡(线路卡702(1)-702(N))，这些线路卡经由数据总线730和结果总线740可通信地耦合到转发引擎710和处理器700，该处理器包括控制模块30。控制模块30被耦合以维护多播路由信息24和多播转发信息26(例如，如图3所示)。控制模块30可执行图4和/或5的方法。
线路卡702(1)-702(N)包括若干个端口处理器750(1，1)-750(N，N)，这些端口处理器由端口处理器控制器760(1)-760(N)控制。还将注意到，转发引擎710和路由处理器700不仅经由数据总线730和结果总线740耦合到彼此，而且还通过通信链路770可通信地耦合到彼此。注意，在替换实施例中，每个线路卡可包括一转发引擎。
根据本发明的实施例，当消息(例如关断通告、加入消息等等)被接收到时，该消息被网络设备(例如网络设备16)以下述方式识别和分析。在接收到时，消息(或者其控制信息的一些或全部)被从接收到该消息的端口处理器750(1，1)-750(N，N)之一发送到耦合到数据总线730的那些设备中的一个或多个(例如，其他端口处理器750(1，1)-750(N，N)、转发引擎710和/或路由处理器700)。对该消息的处理例如可由转发引擎710来确定。例如，转发引擎710可确定消息应当被转发到端口处理器750(1，1)-750(N，N)中的一个或多个。这可以通过向端口处理控制器760(1)-760(N)中的相应的一个或多个指示出在端口处理器750(1，1)-750(N，N)中给定的一个或多个中保存的消息的拷贝应当被转发到端口处理器750(1，1)-750(N，N)中的适当的一个来实现。
图7示出了网络设备16的框图，该图示出了控制模块30(例如，如图6所示)如何可用软件来实现。如图所示，网络设备16包括被配置为执行存储在存储器806中的程序指令的一个或多个处理器802(例如微处理器、PLC(可编程逻辑器件)或ASIC(专用集成电路))。存储器806可包括各种类型的RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)、闪存、MEMS(微电机***)存储器，等等。处理器802和存储器806可被包括在路由处理器(例如，图6的路由处理器700)中。处理器802和存储器806被耦合以通过总线或其他互连来发送和接收数据和控制信号。
在此示例中，可执行以实现控制模块30的程序指令被存储在存储器806中。此外，多播路由信息24和多播转发信息26也可被存储在存储器806中，以供控制模块30使用。实现控制模块30的程序指令和数据可被存储在各种计算机可读介质(例如存储器806)上。在一些实施例中，控制模块30软件被存储在诸如CD(致密盘)、DVD(数字多功能盘)、硬盘、光盘、磁带设备、软盘等等之类的计算机可读介质上。为了被处理器802执行，实现控制模块30的指令和数据被从其他计算机可读介质加载到存储器806中。实现控制模块30的指令和/或数据也可经由诸如因特网之类的网络或者通过承载介质被传输到网络设备16以便被存储在存储器806中。在一些实施例中，计算机可读介质是诸如网络和/或无线链路之类的承载介质，其中传送着编码有实现控制模块30的数据和指令的诸如电信号、电磁信号或数字信号之类的信号。
虽然已经联系若干个实施例描述了本发明，但是本发明并不意图限于这里阐述的特定形式。相反，本发明意图覆盖可被合理地包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内的所有替换、修改和等同。
工业应用性
本发明的实施例可被用在联网领域。

Claims (19)

1.一种用于多播路由的方法，包括：
检测即将发生的拓扑变化；
响应于对所述即将发生的拓扑变化的检测，为多播群组标识新的多播分布树；
向所述新的多播分布树的根发送加入消息；
在发送所述加入消息后，继续经由当前的多播分布树对寻址到所述多播群组的多播流量进行转发；以及
响应于经由所述新的多播分布树接收到一个或多个多播数据分组，利用所述新的多播分布树而不是所述当前的多播分布树来对寻址到所述多播群组的后续多播流量进行转发。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于对所述即将发生的拓扑变化的检测，更新与所述多播群组相对应的路由信息，其中所述路由信息在被更新之后标识出新的反向路径转发邻居。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
响应于经由所述新的多播分布树接收到所述一个或多个多播数据分组，更新与所述多播群组相对应的转发信息，其中所述转发信息在被更新之后标识出所述新的多播分布树。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述检测即将发生的拓扑变化的步骤包括：
接收来自节点的关断通告，其中所述节点位于所述当前的多播分布树中。
5.如权利要求1所述的方法，其中
所述标识新的多播分布树的步骤包括标识新的反向路径转发邻居，并且
所述加入消息被发送到所述新的反向路径转发邻居。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述标识新的多播分布树的步骤还包括：
标识新的反向路径转发接口，其中所述新的反向路径转发接口耦合到所述新的反向路径转发邻居。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
经由多接入局域网LAN接收所述加入消息，其中所述接收由第一节点执行；
将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上；
检测到另外的节点也在将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上；以及
基于所述另外的节点为所述多播群组刷新路由信息的时间是否比所述第一节点更为新近，来判定是否继续将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
向所述另外的节点发送声明消息，其中
所述声明消息包括度量，并且
所述度量指示出所述第一节点为所述多播群组刷新路由信息的时间有多新近。
9.一种网络设备，包括：
用于访问多播状态信息的控制模块(30)，该多播状态信息包括多播路由信息(24)和多播转发信息(26)，其中所述控制模块(30)包括：
用于响应于对即将发生的拓扑变化的检测，更新所述多播路由信息(24)，以为多播群组标识新的多播分布树的装置；以及
用于禁止更新所述多播转发信息(26)以标识所述新的多播分布树，直到一个或多个多播数据分组经由所述新的多播分布树被接收到为止的装置。
10.如权利要求9所述的网络设备，其中，所述网络设备还包括：
用于响应于所述多播路由信息(24)被更新以标识所述新的多播分布树，向所述新的多播分布树的根发送加入消息的装置；以及
用于在所述多播转发信息(26)被更新之前，继续经由所述多播转发信息中标识的旧的多播分布树来对寻址到所述多播群组的多播流量进行转发的装置。
11.如权利要求9所述的网络设备，其中所述控制模块(30)还包括：
用于响应于经由所述新的多播分布树接收到所述一个或多个多播数据分组，更新所述多播转发信息(26)以标识所述新的多播分布树的装置。
12.如权利要求9所述的网络设备，其中所述控制模块(30)还包括用于响应于所述网络设备接收到关断通告而检测所述即将发生的拓扑变化的装置。
13.一种用于多播路由的***，包括：
第一网络设备，其中，所述第一网络设备包括：
用于响应于对即将发生的拓扑变化的检测，为多播群组标识新的多播分布树的装置；
用于向所述新的多播分布树的根发送加入消息的装置；
用于在发送所述加入消息后，继续经由当前的多播分布树对寻址到所述多播群组的多播流量进行转发的装置；以及
用于响应于经由所述新的多播分布树接收到一个或多个多播数据分组，利用所述新的多播分布树而不是所述当前的多播分布树来对寻址到所述多播群组的后续多播流量进行转发的装置。
14.如权利要求13所述的***，其中，所述第一网络设备还包括：
用于禁止更新多播转发信息以标识所述新的多播分布树，直到一个或多个多播数据分组经由所述新的多播分布树被接收到为止的装置。
15.如权利要求13所述的***，其中，所述第一网络设备还包括用于响应于接收到关断通告而检测所述即将发生的拓扑变化的装置。
16.如权利要求13所述的***，还包括：
通过多接入LAN耦合到所述第一网络设备的第二网络设备，其中，所述第二网络设备包括：
用于响应于接收到所述加入消息，将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上的装置；
用于检测到第三网络设备也在将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上的装置；以及
用于基于所述第三网络设备为所述多播群组刷新路由信息的时间是否比所述第二网络设备更为新近，来判定是否继续将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上的装置。
17.如权利要求16所述的***，其中，所述第二网络设备还包括：
用于向所述第三网络设备发送声明消息的装置，其中
所述声明消息包括度量，并且
所述度量指示出所述第二网络设备为所述多播群组刷新路由信息的时间有多新近。
18.一种用于多播路由的***，包括：
用于响应于对即将发生的拓扑变化的检测为多播群组标识新的多播分布树的装置；
用于向所述新的多播分布树的根发送加入消息的装置；
用于在发送所述加入消息后继续经由当前的多播分布树对寻址到所述多播群组的多播流量进行转发的装置；以及
用于响应于经由所述新的多播分布树接收到一个或多个多播数据分组，利用所述新的多播分布树而不是所述当前的多播分布树来对寻址到所述多播群组的后续多播流量进行转发的装置。
19.如权利要求18所述的***，还包括：
用于在第一节点处接收所述加入消息的装置；
用于将寻址到所述多播群组的数据分组源发到多接入LAN上的装置；
用于检测到另外的节点也在将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上的装置；以及
用于基于所述另外的节点为所述多播群组刷新路由信息的时间是否比所述第一节点更为新近来判定是否继续将寻址到所述多播群组的数据分组源发到所述多接入LAN上的装置。
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