CN102355358B - 一种组播实现的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组播实现的方法，该方法包括：收到IGMP Report报文时，将IGMP Report报文携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及报文接收端口和与该组播IP地址绑定的组播VLAN进行绑定保存；收到IGMP Leave报文时，只向既定端口上的相应VLAN发送IGMP Query报文即可。基于同样的构思，本发明还提出一种设备，在配置简单的情况下，提高了用户侧带宽的利用率，减轻了网络侧带宽压力。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域技术，特别涉及一种组播实现的方法和设备。
背景技术
通过组播可以在组播源和用户之间实现高效的点到多点网络连接：组播源同时向属于同一组播组的多个用户传输相同的组播数据。但是，这样的数据在骨干网和通过接入网复制点以前只传输一份。进入接入网后，组播数据在复制点进行复制，变成多份相同的数据，送达不同接收者。
组播的实现依赖于组播协议报文(IGMP报文)交互。用户通过发送组播协议报告报文(IGMP Report报文)，告诉交换机希望加入并接收某个特定组播源的信息，交换机主动学习这样的请求，并保存用户和组播组的对应关系；同样，用户通过发送组播协议离开报文(IGMP Leave报文)，告知交换机要退出特定组播组。为了不影响其它用户对组播数据的接收，交换机在收到组播离开报文后需要向该组播组发送组播协议查询报文(IGMP Query报文)，以确认该组播组内是否还有其它用户。如果没有，交换机将不再维护相应的用户/组播组对应关系，并通知路由器不要再发送该组播数据。
现有组播离开功能的实现都基于端口，当交换机从某端口接收到IGMPLeave报文时，直接将该端口和组播组的对应关系从组播转发表项中删除。当端口下只有一个用户时，这样的处理策略自然可以节约带宽。但是，如果该端口下配置了多个VLAN，并且每个VLAN下都有若干个组播用户，交换机就需要对该端口下是否仍有其它组播用户进行确认查询，这将不可避免地造成用户侧带宽浪费。
参见图1，图1为基于端口实现组播离开示意结构图。图1中，交换机103在用户侧的端口1(Port 1)到Port n下分别配置了多个VLAN，每个VLAN下有若干(大于1个)组播用户。交换机103通过路由器102与服务器103相连。假设User 1向交换机发送了IGMP Leave报文，此时，交换机只知道在其port 1口收到了该报文，但报文具体来自哪个VLAN中的用户是区分不出来的。在这种情况下，交换机需要向port 1口所有VLAN包含的所有用户都发送一份IGMP Query报文，以确定该端口下是否还有其他的组播用户在接收IGMP Leave报文所携带的组播组的服务。如果在port 1下配置了n个VLAN，并且每个VLAN下存在m个用户，那么交换机需要发送的IGMPQuery报文的数目即为(m X n)个。最大VLAN通常可以取到4094个，同一VLAN下用户的数目是不可确定的，因此，(m X n)可能是个很大的值，而且用户可能频繁加入离开某个组播组，所以大量的IGMP Query报文极大地浪费了复制点以后用户侧的宝贵带宽，违背了组播协议设计的初衷。
由上可知，现有组播离开功能的实现造成了用户侧带宽的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种组播实现的方法和设备，在配置简单的情况下，提高了用户侧带宽的利用率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种组播实现的方法，该方法包括：收到用户侧发来的组播协议报告IGMP Report报文时，将所述IGMP Report报文的报文接收端口、携带的用户虚拟局域网VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN进行绑定保存；
收到用户侧发来的IGMP Leave报文时，如果在所述绑定保存的信息中查找到所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，则生成IGMP Query报文并向所述IGMP Leave报文的报文接收端口上的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的组播协议查询IGMP Query报文。
其中，将所述IGMP Report报文的报文接收端口、携带的VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN进绑定行保存之后，所述方法进一步包括：
从网络侧获取用户侧需要的组播数据流，并根据绑定保存的报文接收端口和用户VLAN，将所述组播数据流复制并发送给用户侧相应用户。
所述方法进一步包括：
如果在预设查询超时时间和查询超时次数内收到所发送IGMP Query报文的用户响应，则继续向该绑定保存的报文接收端口上的用户VLAN范围内发送该组播流，否则，删除所述绑定保存的报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
所述的方法进一步包括：预先建立组播转发表项，将所述报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN绑定保存在所述组播转发表项中。
所述查找到绑定保存的所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN的方法为：
根据所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，在所述组播转发表项中查找到绑定保存的相应报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
一种组播实现的设备，所述设备包括：第一接收单元、存储单元、第二接收单元、处理单元和发送单元；
所述第一接收单元，与所述存储单元相连，用于接收用户侧发来的组播协议报告IGMP Report报文；
所述存储单元，与所述处理单元相连，用于将所述第一接收单元接收到IGMP Report报文的报文接收端口、携带的用户虚拟局域网VLAN和组播组IP地址，以及与该地址绑定的组播VLAN进行绑定保存；
所述第二接收单元，与所述处理单元相连，用于接收用户侧发来的组播协议离开IGMP Leave报文；
所述处理单元，与所述发送单元相连，用于根据所述第二接收单元接收的所述IGMP Leave报文，在所述存储单元绑定保存的信息中查找到所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN时，生成组播协议查询IGMP Query报文；
所述发送单元，将所述处理单元生成的IGMP Query报文向所述IGMPLeave报文的报文接收端口上的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的组播协议查询IGMP Query报文。
其中，所述第一接收单元，与所述处理单元相连，进一步用于从网络侧获取用户侧需要的组播数据流；
所述处理单元，进一步用于，将所述第一接收单元获取的组播数据流，根据绑定保存的报文接收端口和用户VLAN进行复制；
所述发送单元，进一步用于将所述处理单元复制的组播数据流发送给用户侧相应用户。
所述处理单元，进一步用于所述第二接收单元如果在预设查询超时时间和查询超时次数内未收到所述IGMP Query报文的用户响应，删除所述存储单元绑定保存的报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN；
所述发送单元，用于所述第二接收单元如果在预设查询超时时间和查询超时次数内收到所发送IGMP Query报文的用户响应，则继续向该报文接收端口上的用户VLAN范围内发送该组播流。
所述存储单元，进一步用于建立组播转发表项，将报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN绑定保存在该组播转发表项中。
所述处理单元，用于根据所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，在所述存储单元中的组播转发表项中查找到绑定保存的相应报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
综上所述，本发明在收到IGMP Report报文时，将IGMP Report报文携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及报文接收端口和与该组播IP地址绑定的组播VLAN进行绑定保存；收到IGMP Leave报文时，只向既定端口上的相应VLAN发送IGMP Query报文即可。在配置简单的情况下，提高了用户侧带宽的利用率。
附图说明
图1为基于端口实现组播离开示意结构图；
图2为本发明实现组播的方法流程示意图；
图3为本发明具体实施例实现组播的方法流程示意图；
图4为本发明实现组播的设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。
实现本发明的设备只要具有组播功能即可，如具有组播功能的交换机、路由器、HUB、epon等。在下文方法实施例的具体描述中，为了描述方便以交换机为例，且该交换机具有组播功能。
参见图2，图2为本发明实现组播的方法流程示意图。具体步骤为：
步骤201，交换机收到用户侧发来的IGMP Report报文时，将该IGMPReport报文的报文接收端口、携带的用户虚拟局域网VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN进行绑定保存。
本步骤中将相关信息绑定保存之后，从网络侧获取用户侧需要的组播数据流，并根据保存的报文接收端口和用户VLAN，将获取的组播数据流复制并发送给用户侧相应用户。
步骤202，交换机收到用户侧发来的IGMP Leave报文时，如果在绑定保存的信息中查找到所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，则生成IGMPQuery报文并向IGMP Leave报文的报文接收端口上的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的IGMP Query报文。
本步骤中向用户侧发送了IGMP Query报文之后，如果在预设查询超时时间和查询超时次数内收到所发送IGMP Query报文的用户响应，则继续向该报文接收端口上的用户VLAN范围内发送该组播流，否则，删除绑定保存的对应的报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
下面通过具体实施例，参照附图详细说明组播实现的整个过程。
参见图3，图3为本发明具体实施例实现组播的方法流程示意图。其具体步骤为：
步骤301，开始。
步骤302，交换机配置组播组IP地址与组播VLAN的绑定关系。
目前的组播业务多为付费业务，必须对用户的访问权限进行控制，在没有获得权限以前，用户不能够访问特定的组播业务。这种限制还可以进一步扩展到不同的组播服务提供商，将不同提供商提供的组播业务与不同的组播VLAN进行绑定，不同组播业务对应不同组播IP地址，从而隔离不同组播源，提高组播业务的可管理性和可运营性。
步骤303，交换机配置组播相关属性。
组播功能的实现，还依赖于一些辅助功能，例如组播转发表项老化时间，查询超时时间，查询超时次数等。这些参数都可以根据实际应用预先设定。
步骤304，开启组播功能。
交换机开启组播功能，组播任务或进程将对组播协议报文进行监听。
步骤302到步骤304同现有技术，这里不再赘述。
步骤305，收到组播协议报文。
交换机收到组播协议报文，并对其进行解析。
步骤306，判断收到的组播协议报文是否是IGMP Report报文，如果是，则执行步骤307；否则，执行步骤310。
步骤307，交换机建立组播转发表项。
本步骤中建立的表项参见表1，表1为本发明组播转发表项。
| 报文接收端口 | 用户VLAN | 组播组ip地址 | 组播VLAN | 其他 |
表1
表1中，报文接收端口为接收IGMP Report报文的端口号；用户VLAN为IGMP Report报文携带的VLAN号；组播组ip地址为步骤302中配置的组播组ip地址；组播VLAN为步骤302中配置的组播VLAN号；其他为使用者根据实际需要保存其它信息所用。
以图1为例，假设user 1向交换机请求组播组ip地址为239.1.1.2的组播数据流，向交换机发送IGMP Report报文。而user 1所在的用户VLAN为VLAN 1，Report报文的接收端口为port 1，组播组239.1.1.2的数据流配置在VLAN 200，因此user 1向交换机发送的IGMP Report报文携带用户VLAN为VLAN1，组播组IP地址为239.1.1.2，通过交换机的端口port 1进入交换机，通过组播组IP地址在交换机上查找到绑定的组播VLAN200。
交换机收到user 1发来的IGMP Report报文，将报文解析，将IGMP Report报文携带的用户VLAN和组播组ip地址，以及报文接收端口和在交换机上获得的与组播IP地址绑定的组播VLAN绑定存储于组播组转发表中。参见表2，表2为本发明具体实施例组播转发表项。
表2
如果其它VLAN的用户发来IGMP Report报文，交换机也将IGMP Report报文携带的各上述信息存储于交换机建立的组播组转发表中。对于不同组播VLAN或用户端口等，交换机统一维护一张组播转发表项，也可以分别维护不同组播转发表，根据使用者方便具体实施。
组播转发表项建立后，为该组播表项设置定时器，记录相应组播转发表项老化时间。在老化时间内，如果收到用户侧发来的IGMP Report报文，且该IGMP Report报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播IP地址绑定的组播VLAN在组播转发表项中已被绑定保存，则更新相应组播转发表项的老化时间；否则，删除相应组播转发表项。
步骤308，交换机向网络侧请求组播数据流。
将相应信息绑定存储在组播转发表项后，交换机向网络侧发送IGMPReport报文，请求其用户需要的组播数据流。在多个用户申请同一个组播组的情况下，交换机还可以启用proxy功能，对多个Report报文进行合并处理。
步骤309，收到网络侧发来的组播数据流，根据组播转发表项复制组播数据流并发送给相应用户。执行步骤314。
组播数据流复制的依据是组播转发表项中绑定保存的报文接收端口和用户VLAN。以图1为例，将user 1请求的组播数据流复制并发送给port1上的VLAN1下的各用户。
步骤310，交换机判断收到的组播协议报文是否为IGMP leave报文，如果是，执行步骤311；否则，执行步骤314。
步骤311，交换机如果查找到对应组播转发表项，根据报文接收端口、用户VLAN和IGMP Leave报文请求离开的组播组IP地址生成并发送IGMPQuery报文。
当交换机收到IGMP Leave报文，将根据报文接收端口和IGMP Leave报文携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，在组播转发表项中查找，如果查找到上述绑定保存信息对应的组播转发表项存在，则生成IGMP Query报文，并向该IGMP Leave报文的报文接收端口上的对应的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的IGMP Query报文；例如，组播转发表项中的Report报文接收端口为port1，对应的用户VLAN为VLAN1，则该IGMP Query报文在port1端口上的VLAN1范围内发送。
步骤312，在预设查询超时时间和查询超时次数内是否收到所发送IGMPQuery报文的用户响应，如果是，执行步骤305；否则，执行步骤313。
根据组播转发表项中的Report报文接收端口对应的用户VLAN范围内是否有用户回应查询，判定该范围内是否仍存在该组播组的用户。
步骤313，交换机将对应组播的组播转发表项删除。
在预设查询超时时间和查询超时次数内，交换机没有收到组播转发表项中的Report报文接收端口上对应的用户VLAN范围内用户回应查询报文，则删除该对应的组播转发表项。并通知网络侧，对该组播转发表项中端口对应的用户VLAN及对应的组播不再处理。例如，组播转发表项中的Report报文接收端口为port1，对应的用户VLAN为VLAN1，组播组ip地址为239.1.1.2，则通知网络侧不再处理port1上VLAN1的组播为239.1.1.2的报文。
步骤314，结束。
基于同样的发明构思，本发明还提出一种实现组播的设备。该设备具有组播功能。参见图4，图4为本发明实现组播的设备的结构示意图。该设备包括：第一接收单元401、存储单元402、第二接收单元403、处理单元404和发送单元405。
第一接收单元401，与存储单元402相连，用于接收用户侧发来的IGMPReport报文。
存储单元402，与处理单元404相连，用于将第一接收单元401接收到IGMPReport报文的报文接收端口、携带的用户虚拟局域网VLAN和组播组IP地址，以及与该地址绑定的组播VLAN进行绑定保存。
第二接收单元403，与处理单元404相连，用于接收用户侧发来的组播协议离开IGMP Leave报文。
处理单元404，与发送单元405相连，用于根据第二接收单元403接收的IGMP Leave报文，在存储单元402绑定保存的信息中查找到所述IGMPLeave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN时，生成组播协议查询IGMP Query报文。
发送单元405，将处理单元404生成的IGMP Query报文向IGMP Leave报文的报文接收端口上的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的IGMP Query报文。
较佳地，
第一接收单元401，与处理单元404相连，进一步用于从网络侧获取用户侧需要的组播数据流。
处理单元404，进一步用于，将第一接收单元401获取的组播数据流，根据保存的报文接收端口和用户VLAN进行复制。
发送单元405，进一步用于将处理单元404复制的组播数据流发送给用户侧相应用户。
较佳地，
处理单元404，进一步用于第二接收单元403如果在预设查询超时时间和查询超时次数内未收到IGMP Query报文的用户响应，删除存储单元402绑定保存的对应的报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
发送单元405，用于第二接收单元403如果在预设查询超时时间和查询超时次数内收到所发送IGMP Query报文的用户响应，则继续向该报文接收端口上的用户VLAN范围内发送该组播流。
较佳地，
存储单元402，进一步用于建立组播转发表项，将报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN绑定保存在该组播转发表项中。
较佳地，
处理单元404，用于根据IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，在存储单元402中的组播转发表项中查找到保存的相应报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
综上所述，本发明在具有组播功能的设备设备收到IGMP Report报文时，无需额外手动配置，将报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址以及该地址绑定的组播VLAN存储于组播转发表项中。当设备获取用户侧请求的组播数据流时，根据组播转发表项进行复制并发送给用户侧相应用户，因此，将组播数据复制点从路由器降至设备，降低接入网负担。当设备设备收到IGMPleave报文时，根据组播转发表项发送IGMP Query报文，以更小的粒度区分用户，缩小IGMP Query报文发送范围，在配置简单的情况下，提高了用户侧带宽的利用率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种组播实现的方法，该方法应用于包括具有组播功能的设备的网络***中，该设备在用户侧的各端口下配置多个虚拟局域网VLAN，且各VLAN下有大于一个组播用户，其特征在于，所述方法包括：
收到用户侧发来的组播协议报告IGMP Report报文时，将所述IGMPReport报文的报文接收端口、携带的用户虚拟局域网VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN进行绑定保存；
收到用户侧发来的组播离开IGMP Leave报文时，如果在所述绑定保存的信息中查找到所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，则生成IGMPQuery报文并向所述IGMP Leave报文的报文接收端口上的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的组播协议查询IGMP Query报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述IGMP Report报文的报文接收端口、携带的VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN进行绑定保存之后，所述方法进一步包括：
从网络侧获取用户侧需要的组播数据流，并根据绑定保存的报文接收端口和用户VLAN，将所述组播数据流复制并发送给用户侧相应用户。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，向用户侧发送IGMPQuery报文之后，所述方法进一步包括：
如果在预设查询超时时间和查询超时次数内收到所发送IGMP Query报文的用户响应，则继续向该绑定保存的报文接收端口上的用户VLAN范围内发送该组播流，否则，删除所述绑定保存的报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的方法进一步包括：预先建立组播转发表项，将所述报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN绑定保存在所述组播转发表项中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述查找到绑定保存的所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN的方法为：
根据所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，在所述组播转发表项中查找到绑定保存的相应报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
6.一种组播实现的设备，该设备在用户侧的各端口下配置多个虚拟局域网VLAN，且各VLAN下有大于一个组播用户，其特征在于，所述设备包括：第一接收单元、存储单元、第二接收单元、处理单元和发送单元；
所述第一接收单元，与所述存储单元相连，用于接收用户侧发来的组播协议报告IGMP Report报文；
所述存储单元，与所述处理单元相连，用于将所述第一接收单元接收到IGMP Report报文的报文接收端口、携带的用户虚拟局域网VLAN和组播组IP地址，以及与该地址绑定的组播VLAN进行绑定保存；
所述第二接收单元，与所述处理单元相连，用于接收用户侧发来的组播协议离开IGMP Leave报文；
所述处理单元，与所述发送单元相连，用于根据所述第二接收单元接收的所述IGMP Leave报文，在所述存储单元绑定保存的信息中查找到所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN时，生成组播协议查询IGMP Query报文；
所述发送单元，将所述处理单元生成的IGMP Query报文向所述IGMPLeave报文的报文接收端口上的用户VLAN范围内所有用户发送所请求离开组播组IP地址的组播协议查询IGMP Query报文。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，
所述第一接收单元，与所述处理单元相连，进一步用于从网络侧获取用户侧需要的组播数据流；
所述处理单元，进一步用于，将所述第一接收单元获取的组播数据流，根据绑定保存的报文接收端口和用户VLAN进行复制；
所述发送单元，进一步用于将所述处理单元复制的组播数据流发送给用户侧相应用户。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，
所述处理单元，进一步用于如果所述第二接收单元在预设查询超时时间和查询超时次数内未收到所述IGMP Query报文的用户响应，删除存储单元绑定保存的报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN；
所述发送单元，用于所述第二接收单元如果在预设查询超时时间和查询超时次数内收到所发送IGMP Query报文的用户响应，则继续向该报文接收端口上的用户VLAN范围内发送该组播流。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述存储单元，进一步用于建立组播转发表项，将报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN绑定保存在该组播转发表项中。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，
所述处理单元，用于根据所述IGMP Leave报文的报文接收端口、携带的用户VLAN和组播组IP地址，以及与该组播组IP地址绑定的组播VLAN，在所述存储单元中的组播转发表项中查找到绑定保存的相应报文接收端口、用户VLAN、组播组IP地址和组播VLAN。
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