CN104811393B - 组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器，该方法应用于软件定义网络SDN，包括：从开放流控制器OFC获取SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；依据链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；将确定的流表条目和组表条目通过OFC下发给OFSW，其中，OFSW依据流表条目和组表条目对组播组报文进行组播复制处理，通过本发明，解决了相关技术中在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制，存在带宽浪费，资源利用率不高的问题，进而达到了尽可能的减少组播复制，节省带宽资源，避免拥塞的效果。

Description

组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器（OpenFlow Controller，简称为OFC）。

背景技术

基于TCP/IP的当今Internet（互联网）经过四十多年的发展，已取得巨大的成功，与人们息息相关，已成为工作、学习和生活必不可少的基础设施之一。TCP/IP式的互联网，因其设计之初的“网络/网络设备进行简单处理，复杂的处理交给主机端/侧”的分工与组织原则，形成了当今的互联网体系结构现状：主机侧的应用层协议可以很方便、灵活地进行修改和部署，应用层软件因此得到突飞猛进地发展，应用层的功能因此得到极大的丰富；与之形成鲜明对比的是网络层，网络层协议的设计虽然简单，但是可扩展性不强并且不易修改，造成：一方面，互联网网络层面暴漏出的许多致命的漏洞长期难以得到修补和改进，如网络管理难以部署、网络安全问题日益严重、尽力而为的转发策略不能提供用户需求的服务质量、组播难以部署和应用等；另一方面，新协议、新应用由于对网络层提出变革要求而难以得到实现，如从IPv4向IPv6过渡困难、接入设备日益呈现泛在移动性与异质性对网络可靠性和区分服务能力提出挑战、大规模网络情况下路由面临可扩展性问题、云计算和内容分发等应用对网络转发效率提出新需求、TCP/IP之父Vinton G.Cerf也指出互联网应该在网络安全和网络可靠性方面做得更好（“安全性与可靠性是迈向未来互联网最基本的两个门槛，否则这个架构将无法存活”）等。因此互联网目前形成了一种“应用层灵活多变、百花齐放，网络层僵硬难变、漏洞百出”的尴尬局面。互联网要解决当前所面临的问题和尴尬局面，需要从网络体系结构、控制等层面深层次的进行探讨、研究和改革，才能全面迎接二十一世纪新的机遇和巨大的挑战。

对于如何解决当前互联网所面临的问题与挑战，国内外研究机构从互联网体系结构层面进行了大量积极的探索和研究。主要经历了两个阶段的发展，对互联网的改进可分为两类方式，演进式改进和革命性改进。

多年来，针对传统IP网络在服务质量保证、移动支持、高效可靠和安全保证等方面暴露出许多问题，研究领域都采用设计针对性的和修补的方式来分别解决这些问题，一旦发现运行的网络的弱点或错误就立即改进，例如在传统互联网体系结构中，添加新的协议和功能组件等。这种“修补->发现问题->再修改”的改进方式是以现有互联网TCP/IP体系结构为基础，对现有网络进行逐步演进和发展，以添加新的功能和特性来解决目前面临的问题，是一种Evolution（演进式）的改进方式。这种改进方式的优势在于易于部署和实施，有利于保护现有互联网建设中的已有投入。但是它的缺陷在于：（1）某次修补只是在小范围内解决局部的问题；（2）现有的改进可能引入短期收益而长期看则具有破坏性如NAT，或者局部收益对整体有破坏性；（3）某次修补可能不容易“兼容”未来的继续修改；（4）经过多次修补，互联网变得越来越“厚重”，复杂、不灵活，超出了当初设计Internet的简单的体系结构的承受能力；（5）传统互联网体系结构中的一些固有问题难以得到根本性的解决。目前还是主要以“演进”的方式逐渐对互联网进行改进。

2005年开始，研究领域逐渐形成另一种观点，只有重新设计网络体系结构才能从根本上解决IP网络所面临的问题，而目前正是互联网体系结构“Clean-Slate”（从零开始）进行全面彻底变革的好时机，完全舍弃现有的互联网体系结构，设计一种全新的、融合多种设计目标的新一代互联网体系结构。这种方案旨在从根本上解决现有互联网体系结构存在的各种问题，是一种Revolution（革命性）的改进方案。这种方案的优势在于：（1）可以摆脱TPC/IP体系结构的束缚，跳出其约束与框架，以解决互联网多年因体系结构造成的遗留难题；（2）可以对互联网进行重新、全面的设计，统筹解决互联网的诸多问题，统筹安排互联网的诸多新需求的实现。但是这种方案的缺陷在于：（1）由于全新网络可能不能兼容现有互联网，需要完全替换原有网络的基础设施，因此存在着网络部署和平滑过渡的问题；（2）如何建立新的体系结构，以及建立了新的体系结构是否能解决当前和未来网络面临的问题也存在很大风险；（3）需要重新构建适合全新体系结构的试验网络，演进代价高。

为了解决目前互联网存在的问题，实现对新网络协议快速、灵活的部署，开放可编程网络被提出，开放可编程网络是指允许网络研究者而不只是设备厂商，在网络设备上进行编程和管理其网络体系结构或网络协议。开放可编程式思路是革命性改进方案的代表性成果之一，基本可以概括为：将原来多张功能网络并存、整体的、复杂的MAN/WAN网络或网络设备按功能进行切分，例如，划分成数据转发部分和逻辑控制部分，或者***核心部分和用户功能部分等。各部分之间的接口是开放的和标准的。基于这个开放和标准化的接口，每个部分可以自我演进和改进而不需通知或影响另部分其他部分，这样整个网络或网络设备也将实现独立、平滑演进和改进。开放可编程式思路面临的挑战在于：（1）网络分层需要具备一定的合理性、科学性和可扩展性；（2）定义科学、可扩展的分层间的接口；（3）控制层面如果采取集中管控方式，则需要考虑域间连接、可扩展性（如扩展到全球）等。

在开放可编程网络的研究方面，Berkeley（伯克利）大学的Scott Shenker等人提出的SDN（Software Defined Networking，软件定义网络）技术、Stanford（斯坦福）大学的OpenFlow等技术是网络开放性研究的代表性成果。SDN/OpenFlow技术的层次模型包含基础设施层、网络控制层和应用层三个层次。SDN/OpenFlow网络的基础设施层由各个转发设备构成，转发设备相对当前网络中的路由器、交换机及各类网关来说结构更加简单、没有复杂的Control Plane（控制面），主要的工作是进行数据流的转发。网络控制层的主要设备是网络操作***（或称SDN/OpenFlow控制器），网络操作***通过标准化的接口同时对多台转发设备进行控制，替代了原本独立于各台设备中的控制面甚至当前的网络管理***，可以实现网络管理和端到端的数据流规则下发（即向转发路径上的多台转发设备下发流规则），同时网络操作***通过API（Application Programming Interface，应用程序编程接口）与应用层交互。应用层由不同应用构成，应用通过API接口能够直接调用控制层的网络管理和控制功能。

SDN/OpenFlow网络中，网络控制层设备（如控制器）和基础设施层设备（即转发设备）之间通过基于IP地址的通信协议消息进行交互（如OpenFlow协议），网络终端之间、及网络终端和应用服务器之间、应用服务器和应用服务器之间的数据流量在转发设备间通过流表进行转发，每条流的流表均由控制器生成并下发给转发设备，转发设备对没有命中转发设备当前存储的流表的数据报文统一上送给控制器进行流表的查询和生成，转发设备需要等待控制器下发新的流表才可以转发数据报文。

图1是相关技术中组播用户基于BNG场景组网示意图，如图1所示，用户组播一般由宽带网络网关（Broadband Network Gateway，简称为BNG）设备实现直接或间接的每用户复制。当然BNG可以通过接入节点控制协议（Access Node Control Protocol，简称为ANCP）协议控制SW1、SW2等交换机，下发相应的组播业务策略（例如，组播接入控制、组播复制控制、组播带宽控制和组播计费策略），但是流程复杂，控制的精细度和灵活性也不够，所以实际部署很少。ANCP由GSMPv3通用交换机管理协议（General Switch Management Protocol，简称为RFC3292）扩展而来，沿用了GSMPv3的部分设定：如基于Adjacency Protocol Message的邻居发现，基于Port Up/Down Event Message的拓扑发现，基于Port ManagementMessage的拓扑配置。另外也可以在各个交换机上部署开启因特网组管理协议（InternetGroup Management Protocol，简称为IGMP）Snooping的功能，由交换机感知用户所加入的组播组并执行组播复制工作。但这种方式对交换机的控制面功能要求较高，且不适合部署在SDN自治域网络内部转发节点上。因此，在用户接入网络上一般使用的方法是在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制的，如图1所示，若该BNG网关下挂了N个用户，网络侧过来的组播流量在BNG上会进行N份复制，这对于用户接入网络中的交换机来说存在很大的带宽浪费，如user4-userN的N-3份组播流量会始终在接入交换机SW3\SW5和BNG间始终占用链路带宽。

因此，在相关技术中，在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制，存在带宽浪费，资源利用率不高的问题。

发明内容

本发明提供了一种组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器，以至少解决相关技术中，在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制，存在带宽浪费，资源利用率不高的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种组播报文复制处理方法，应用于软件定义网络SDN，包括：从开放流控制器OFC获取所述SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；依据所述链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；将确定的所述流表条目和所述组表条目通过所述OFC下发给所述OFSW，其中，所述OFSW依据所述流表条目和所述组表条目对所述组播组报文进行组播复制处理。

优选地，依据所述链路连接拓扑图，以及所述终端用户与所述组播组的所述关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目包括：在终端用户接入认证通过后，为所述终端用户计算一条穿越所述SDN网络从网络侧结点接口NNI到用户侧网络接口UNI的转发路径；沿所述转发路径，依据所述终端用户与所述组播组的所述关联关系，在逐个OFSW上通过遍历加入所述组播组的终端用户集合确定所述终端用户集合的组播流量入向接口对应的出向接口集合；依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目，其中，所述流表条目的动作列表中包括关联到所述组表条目的动作。

优选地，在依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目之后，还包括：接收到所述终端用户的组播变更请求；依据接收到的所述终端用户的所述组播变更请求，沿所述转发路径，依据更新后的所述终端用户与所述组播组的关联关系，在逐个OFSW上更新所述入向接口对应的出向接口集合；依据所述转发路径上每个OFSW更新后的所述出向接口集合更新所述OFSW对应的所述流表条目和所述组表条目。

优选地，依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目包括：判断所述转发路径上当前OFSW的组播资源是否充足；在判断结果为否的情况下，选择在所述当前OFSW的上一节点额外复制处理因为所述OFSW组播资源不足导致不能复制转发的所述当前OFSW用户集合的组播报文，其中，额外复制的组播报文以单播转发处理方式通过所述当前OFSW。

优选地，在选择在所述当前OFSW的上一节点额外复制处理因为所述当前OFSW组播资源不足导致不能复制转发的所述当前OFSW用户集合的组播报文之后，还包括：为所述上一节点OFSW进行组播报文复制处理而生成的组表条目添加一个到多个桶，其中，所述一个或多个桶对应所述当前OFSW无法处理的组播组用户集合所对应的出向接口集合，所述一个或多个桶携带有用于将所述组播报文的二层头修改为单播封装的操作动作。

根据本发明的另一方面，提供了一种组播报文复制处理装置，应用于软件定义网络SDN，包括：获取模块，用于从开放流控制器OFC获取所述SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；确定模块，用于依据所述链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；下发模块，用于将确定的所述流表条目和所述组表条目通过所述OFC下发给所述OFSW，其中，所述OFSW依据所述流表条目和所述组表条目对所述组播组报文进行组播复制处理。

优选地，所述确定模块包括：计算单元，用于在终端用户接入认证通过后，为所述终端用户计算一条穿越所述SDN网络从网络侧结点接口NNI到用户侧网络接口UNI的转发路径；确定单元，用于沿所述转发路径，依据所述终端用户与所述组播组的所述关联关系，在逐个OFSW上通过遍历加入所述组播组的终端用户集合确定所述终端用户集合的组播流量入向接口对应的出向接口集合；生成单元，用于依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目，其中，所述流表条目的动作列表中包括关联到所述组表条目的动作。

优选地，所述确定模块还包括：接收单元，用于接收到所述终端用户的组播变更请求；第一更新单元，用于依据接收到的所述终端用户的所述组播变更请求，沿发生组播变更的终端用户所对应的所述转发路径，依据更新后的所述终端用户与所述组播组的关联关系，在逐个OFSW上更新所述入向接口对应的出向接口集合；第二更新单元，用于依据所述转发路径上每个OFSW更新后的所述出向接口集合更新所述OFSW对应的所述流表条目和所述组表条目。

优选地，所述生成单元包括：判断子单元，用于判断所述转发路径上当前OFSW的组播资源是否充足；处理子单元，用于在所述判断子单元的判断结果为否的情况下，选择在所述当前OFSW的上一节点额外复制处理因为所述当前OFSW组播资源不足导致不能复制转发的所述当前OFSW用户集合的组播报文，其中，额外复制的组播报文以单播转发处理方式通过所述OFSW。

优选地，所述生成单元还包括：添加子单元，用于为所述上一节点OFSW进行组播报文复制处理而生成的组表条目添加一个到多个桶，其中，所述一个或多个桶对应所述当前OFSW无法处理的组播组用户集合所对应的出向接口集合，所述一个或多个桶携带有用于将所述组播报文的二层头修改为单播封装的操作动作。

根据本发明的还一方面，提供了一种开放流控制器OFC，包括上述任一项所述的装置。

通过本发明，采用从开放流控制器OFC获取所述SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；依据所述链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；将确定的所述流表条目和所述组表条目通过所述OFC下发给所述OFSW，其中，所述OFSW依据所述流表条目和所述组表条目对所述组播组报文进行组播复制处理，解决了相关技术中在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制，存在带宽浪费，资源利用率不高的问题，进而达到了尽可能的减少组播复制，节省带宽资源，避免拥塞的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是相关技术中组播用户基于BNG场景组网示意图；

图2是根据本发明实施例的组播报文复制处理方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34的优选结构框图一；

图5是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34的优选结构框图二；

图6是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34中生成单元46的优选结构框图一；

图7是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34中生成单元46的优选结构框图二；

图8是根据本发明实施例的开放流控制器的结构框图；

图9是根据本发明实施例的SDN架构下的用户组播复制的组网示意图；

图10是根据本发明优选实施例的SDN架构下的用户组播复制方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种组播报文复制处理方法，应用于软件定义网络SDN，图2是根据本发明实施例的组播报文复制处理方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，从开放流控制器OFC获取该SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；

步骤S204，依据该链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；

步骤S206，将确定的该流表条目和组表条目通过OFC下发给OFSW，其中，该OFSW依据上述流表条目和组表条目对组播组报文进行组播复制处理。

通过上述步骤，依据SDN的链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定用于进行组播报文处理的流表条目和组表条目，即依据终端用户的转发路径进行组播转发数据的流表条目和组表条目，相对于相关技术中在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制，存在带宽浪费，资源利用率不高的问题，进而达到了尽可能的减少组播复制，节省带宽资源，避免拥塞的效果。

依据链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目时，用于完成该操作的可以是一个网络单元的一个内嵌的应用，例如，在接收到终端用户的上线触发报文后，对该终端用户进行认证处理，在终端用户接入认证通过后，为该终端用户计算一条穿越上述SDN网络从网络侧结点接口（NNI到用户侧网络接口UNI的转发路径；沿转发路径，依据终端用户与组播组的关联关系，在逐个OFSW上通过遍历加入组播组的终端用户集合确定终端用户集合的组播流量入向接口对应的出向接口集合；依据转发路径上每个OFSW的出向接口集合生成OFSW对应的组表条目和流表条目，其中，需要说明的是，在生成流表条目时，可以依据组播组目的地址键值（组播目的IP和/或组播目的MAC）和/或组播流量入向接口生成，该流表条目的动作列表中包括关联到组表条目的动作。

流表条目的动作列表中包括关联到组表条目的动作。通过OFC提供的SDN网络拓扑信息为终端用户计算单播转发路径，并在SDN上沿该终端用户单播转发路径为各个OFSW维护用户组播相关的组表条目，采用在指定OFSW上组播流量入口时，将指定组播组的用户集合映射到出接口集合上，从而生成组表条目，通过将单播转发与组播转发的绑定，保证了组表条目的桶数量最小，从而减少组播报文的复制，有效节省了组播链路的带宽。

终端用户会在不同的情况下，加入或是撤出组播组，即终端用户的组播状态会发生变化，而在发生变化时需要依据发生的组播状态对进行组播的链路进行对应的更新，例如，在依据转发路径上每个OFSW的出向接口集合生成OFSW对应的组表条目和流表条目之后，接收到终端用户的组播变更请求；依据接收到的终端用户的组播变更请求，沿转发路径，依据更新后的终端用户与组播组的关联关系，在逐个OFSW上更新入向接口对应的出向接口集合；依据转发路径上每个OFSW更新后的出向接口集合更新OFSW对应的流表条目和组表条目，即在终端用户的组播关系发生变化时，在发生组播关系变更的终端用户对应的组播链路上的各个OFSW进行对应的流表条目和组表条目的更新（例如，对流表条目和/或组表条目进行以下操作至少之一：创建、修改、删除），以便依据新的组播关系顺利进行组播。

需要说明的是，在依据转发路径上每个OFSW的出向接口集合生成OFSW对应的组表条目和流表条目时，可能会遇上组播资源不足的情况，例如，组表的条目，或是组表的桶。因此，可以先判断该转发路径上当前OFSW的组播资源是否充足；在判断结果为否的情况下，即判断结果为当前OFSW上的组播资源不足的情况下，选择在当前OFSW的上一节点额外复制处理因为OFSW组播资源不足导致不能复制转发的当前OFSW用户集合的组播报文，其中，额外复制的组播报文以单播转发处理方式通过该当前OFSW。

另外，在选择在当前OFSW的上一节点额外复制处理因为当前OFSW组播资源不足导致不能复制转发的当前OFSW用户集合的组播报文之后，还包括：为该上一节点OFSW进行组播报文复制处理而生成的组表条目添加一个到多个桶，其中，该一个或多个桶对应当前OFSW无法处理的组播组用户集合所对应的出向接口集合，一个或多个桶携带有用于将组播报文的二层头修改为单播封装的操作动作。

在本实施例中还提供了一种组播报文复制处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置的结构框图，如图3所示，该装置应用于软件定义网络SDN，包括获取模块32、确定模块34和下发模块36，下面对该装置进行说明。

获取模块32，用于从开放流控制器OFC获取SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；确定模块34，连接至上述获取模块32，用于依据链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；下发模块36，连接至上述确定模块34，用于将确定的流表条目和组表条目通过OFC下发给OFSW，其中，OFSW依据流表条目和组表条目对组播组报文进行组播复制处理。

图4是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34的优选结构框图一，如图4所示，该确定模块34包括计算单元42、确定单元44和生成单元46，下面对该确定模块34进行说明。

计算单元42，用于在终端用户接入认证通过后，为终端用户计算一条穿越SDN网络从网络侧结点接口NNI到用户侧网络接口UNI的转发路径；确定单元44，连接至上述计算单元42，用于沿转发路径，依据终端用户与组播组的关联关系，在逐个OFSW上通过遍历加入组播组的终端用户集合确定终端用户集合的组播流量入向接口对应的出向接口集合；生成单元46，连接至上述确定单元44，用于依据转发路径上每个OFSW的出向接口集合生成OFSW对应的组表条目和流表条目，其中，流表条目的动作列表中包括关联到组表条目的动作。

图5是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34的优选结构框图二，如图5所示，该确定模块34除包括图4所示的所有结构外，还包括：接收单元52、第一更新单元54和第二更新单元56，下面对该确定模块34进行说明。

接收单元52，连接至上述生成单元46，用于接收到终端用户的组播变更请求；第一更新单元54，连接至上述接收单元52，用于依据接收到的终端用户的组播变更请求，沿发生组播变更的终端用户所对应的转发路径，依据更新后的终端用户与组播组的关联关系，在逐个OFSW上更新入向接口对应的出向接口集合；第二更新单元56，连接至上述更新单元54，用于依据转发路径上每个OFSW更新后的出向接口集合生成OFSW对应的流表条目和组表条目。

图6是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34中生成单元46的优选结构框图一，如图6所示，该生成单元46包括：判断子单元62和处理子单元64，下面对该第一生成单元46进行说明。

判断子单元62，用于判断转发路径上当前OFSW的组播资源是否充足；处理子单元64，连接至上述判断子单元62，用于在判断子单元的判断结果为否的情况下，选择在当前OFSW的上一节点额外复制处理因为当前OFSW组播资源不足导致不能复制转发的当前OFSW用户集合的组播报文，其中，额外复制的组播报文以单播转发处理方式通过OFSW。

图7是根据本发明实施例的组播报文复制处理装置中确定模块34中生成单元46的优选结构框图二，如图7所示，该生成单元46除包括图6所示的所有结构外，还包括添加子单元72，下面对该添加子单元72进行说明。

添加子单元72，连接至上述处理子单元64，用于为上一节点OFSW进行组播报文复制处理而生成的组表条目添加一个到多个桶，其中，一个或多个桶对应当前OFSW无法处理的组播组用户集合所对应的出向接口集合，一个或多个桶携带有用于将组播报文的二层头修改为单播封装的操作动作。

图8是根据本发明实施例的开放流控制器的结构框图，如图8所示，该开放流控制器80包括上述任一项的组播报文复制处理装置82。

通过上述实施例及优选实施例，上述组播报文复制处理可以涉及三个方面的处理，进行组播报文复制控制处理的应用（例如，BNG应用）、OFC和OFSW，该BNG应用可以和OFC合一。BNG应用负责处理用户的接入认证、组播管理，根据OFC提供SDN网络拓扑信息为用户计算单播转发路径，并在SDN上沿用户单播转发路径为各个OFSW维护用户组播相关的组表条目，采用在指定OFSW上组播流量入口时，将指定组播组的用户集合映射到出接口集合上，从而生成组表条目，保证组表条目的桶数量最小，从而减少组播报文的复制，BNG应用生成的流表条目和组表条目通过OFC下发给对应的OFSW。OFC负责收集SDN网络拓扑，下发流表条目、组表条目等，并提供终端用户和BNG应用之间的上线认证触发报文和组播变更报文的交互通道。而OFSW根据收到的流表条目和组表条目对于匹配命中的组播报文进行复制处理。其中，需要指出的是，OFC和OFSW之间的协议接口是OpenFlow协议。BNG应用和OFC分离部署时，两者之间接口建议是RESTful接口，例如超文本转移协议（Hypertext TransferProtocol，简称为HTTP）；两者合一时可以采用内部私有接口。这些都不限定。

在有了SDN/OpenFlow这种统一的控制器架构下，BNG不再是单一的物理设备，而是一种由一个OF自治域网络形成的虚拟设备，实现BNG的控制面功能（包括认证、动态主机配置协议（Dynamic Host Configure Protocol，简称为DHCP）/PPPoE等协议会话处理）的BNG应用（Application，简称为APP）驻留在开放流控制器（OpenFlow Controller，简称为OFC）上，也可以用网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，简称为NFV）的方式驻留在单独的服务器上，然后通过SDN的北向接口和OFC交互。

基于上述考虑，在本发明实施例中提供了一种SDN架构下的用户组播复制方案，通过基于SDN架构的接入网络用户组播复制，利用感知到的全网网络拓扑特点和各个转发节点的组播复制能力，尽可能按链路或隔离的子网（例如：虚拟局域网（Virtual Local AreaNetwork，简称为VLAN））来复制组播报文，从而能更灵活更方便的实现用户组播复制，有效节省用户接入网络上关键或主干链路的带宽资源，避免拥塞。

下面对SDN架构下的用户组播复制方案进行说明。

图9是根据本发明实施例的SDN架构下的用户组播复制的组网示意图，如图9所示，OF自治域网络在图9示意图中表明了用户接入网络，OFC能发现所有开放流交换机（OpenFlow Switch，OFSW）节点及链路连接拓扑视图。图10是根据本发明优选实施例的SDN架构下的用户组播复制方法的流程图，如图10所示，需要说明的是，以下较为侧重地说明了用户组播复制在用户接入网络上的执行方法，用于SDN架构下的用户组播复制，该流程包括以下步骤：

步骤S1002，OFC通过和所有的OFSW建链形成OF自治域网络，并利用链路发现机制（例如，链路层发现协议，Link Layer Discovery Protocol，简称为LLDP）收集该网络的拓扑连接，形成由节点集合和链路集合组成的拓扑视图。

步骤S1004，用户上线触发报文（如DHCP Discovery或PPPoE的PADI）被OF自治域接入该报文UNI（交换机面向用户侧的接口：边界交换机接入user的接口）所在的OFSW感知，并通过OFC的路径控制转交给BNG应用对应的协议处理（例如，作为未知流量或OFC预置流条目抓取的本地特定协议报文，被封装在OF-PacketIn报文中送给OFC，并经OFC解析感知后转交给对应的APP功能模块处理）。用户上线认证通过后，OFC的路径计算模块为该用户计算一条其接入UNI到上联NNI（OF自治域网络面向公共网络侧的接口，可以有多个NNI，NNI这里主要表达某个组播源流量的流经该OF自治域的入口）所在节点的双向转发路径，并给该路径沿途的OFSW下发对应的流条目。

步骤S1006，在计算出该用户的转发路径后，将该用户标识和其转发路径上各个节点和各个链路相关联，形成用户和转发节点和链路的关联数据表。这样可以根据用户、节点、入向接口的标识，检索出接口。

用户和链路关联表条目示例如下：

[UserID,NodeID,IngressInterface,EgressInterface]

检索示例如下：

<UserID,NodeID,IngressInterface>--><NodeID,EgressInterface>

步骤S1008，OFC通过BNG控制面组播协议（充当组播路由器的角色）感知用户加入或离开某个组播组，形成一个用户和组播组的关联数据表（如<UserID,MulticastGroupID>），同时触发OF自治域的组播复制计算，用于修改OF自治域内该用户的转发路径上各个OFSW上和该组播组相关的ALL组表信息（新加或更新）。例如，通过组播组ID检索到加入该组播组的用户集合，遍历该用户集合在当前计算的OFSW上该组播组流量进入的入向接口对应的出向接口的集合，然后根据该出接口集合生成ALL类型的组表条目，下发给当前计算的OFSW。由于符合该约束条件的链路数通常远远小于用户数，所以可以减少组播报文的复制需求。如果某次组播复制计算时，某个节点上的组播资源（例如，组表条目或Bucket条目额度已满）不足，则选择在该路径的上一个节点选择按用户复制，新增一个Bucket，该Bucket中设置动作将组播报文的二层信息改成单播的方式（例如，报文的组播目的MAC修改成用户MAC，组播IP不变），后续该Bucket复制转发出来的报文在路径上走单播流程；用户离开该组播组时，删除处理该用户组播报文复制Bucket。

OFSW通过ALL组表条目中存在的Bucket信息，实施组播报文复制。

步骤S1010，后续用户加入或离开某个组播组都会根据上述规则触发OFC对用户所在路径的各个OFSW节点对应组播组的组表条目进行计算，发现有链路变化就修改的组表条目并下发给对应的OFSW节点。例如，节点的组播组对应的出向接口集合从空集合变成有非空集合时，新增ALL类型组表条目；节点的组播组对应的出向接口集合为非空集合，集合的链路数有增减时增加或删除组表条目中相应的Bucket；节点的组播组对应的出向接口集合从非空集合变成空集合时删除的ALL类型组表条目。

下面结合优选实施方式对本发明进行说明。

优选实施方式一

基于图9所示，以上面的组网示例来描述用户加入和离开导致的组表变化：

1、User1认证接入后，形成用户和转发节点和链路的关联数据表条目（因为用户组播主要考虑NNI到UNI的路径，所以下面仅以该路径的数据表条目为例），包括：

[User1ID,OFSW1ID,Intf1-2，Intf1-1（UNI）]

[User1ID,OFSW4ID,Intf4-3，Intf4-1]

[User1ID,OFSW6ID,Intf6-3（NNI），Intf6-1]

2、User1加入组播组MulticastGroup1，形成用户和组播组的关联数据表条目：[User1ID,MulticastGroup1ID]。

3、为组播组MulticastGroup1计算OF自治域内User1转发路径的组表条目。

A、由MulticastGroup1ID查到有用户User1。

B、沿User1的转发路径逐点计算组表条目（对应MulticastGroup1）的变更。

C、在OFSW6上，用<User1ID,OFSW6ID,Intf6-3（NNI)>查到OFSW6的Intf6-1,新增ALL类型组表条目，该组条目有一个Bucket，该Bucket中有output Intf6-1的动作，如果该接口是配置VLAN的子接口，则Bucket中有一组动作表达从该子接口输出的语义（例如，设置VLAN tag、输出到实际物理接口等）。在OFSW4和OFSW1上做类似的操作计算出对应的组表条目。

D、OFC触发向各个OFSW下发对应的流表条目（识别MulticastGroup1的流表，挂接对应的组表条目ID）和组表条目，打通用户的组播流量，当然也允许在C步骤中逐点计算后逐点下发。

4、User2认证接入后，形成用户和转发节点和链路的关联数据表条目（因为用户组播主要考虑NNI到UNI的路径，所以下面仅以该路径的数据表条目为例）。

[User2ID,OFSW2ID,Intf2-3，Intf2-1（UNI）]

[User2ID,OFSW4ID,Intf4-3，Intf4-2]

[User2ID,OFSW6ID,Intf6-3（NNI），Intf6-1]

5、User2也加入组播组MulticastGroup1，形成用户和组播组的关联数据表条目:[User2ID,MulticastGroup1ID]。

6、为组播组MulticastGroup1计算OF自治域内User2转发路径的组表条目。

A、由MulticastGroup1ID查到有用户User1和User2。

B、沿User2的转发路径逐点计算组表条目（对应MulticastGroup1）的变更。

C、在OFSW6上，用<User1ID,OFSW6ID,Intf6-3（NNI)>查到OFSW6的Intf6-1,用<User2ID,OFSW6ID,Intf6-3（NNI)>查到OFSW6的Intf6-1，说明OFSW6上对应的组表条目没有变更。

D、根据OFC发现的拓扑试图的链路信息数据可知OFSW6Intf6-1连接OFSW4的接口是Intf4-3。所以在OFSW4上，用<User1ID,OFSW4ID,Intf4-3>查到OFSW4的Intf4-2端口，用<User1ID,OFSW4ID,Intf4-3>查到OFSW4的Intf4-1端口，有变更，则更新已有的组表条目，增加一个Bucket，该Bucket中有output Intf4-2的动作，如果该接口是配置VLAN的子接口，则Bucket中有一组动作表达从该子接口输出的语义（例如，设置VLAN tag、输出到实际物理接口等）。

E、在OFSW2上，因为没有User1的信息，所以不用查User1，用<User2ID,OFSW2ID,Intf2-3>查到OFSW2的Intf2-1（UNI），新增ALL类型组表条目，有一个Bucket，该Bucket中有output Intf2-1的动作，如果该接口是配置VLAN的子接口，则Bucket中有一组动作表达从该子接口输出的语义（例如，设置VLAN tag、输出到实际物理接口等）。

F、OFC触发向有组表条目变更的各个OFSW下发对应的流表条目（例如用组播MAC识别MulticastGroup1的流，挂接对应的组表条目ID）和组表条目，打通用户的组播流量，当然也允许在C步骤中逐点计算后逐点下发。

7、以此类推，可以了解User3、User4以及UserN加入组播组MulticastGroup1的计算方式和过程。

8、User1离开MulticastGroup1，OFC感知到该事件后，延User1所在路径对的各个节点，为其检查MulticastGroup1用户集合变化对MulticastGroup1对应的出向接口链路集合的影响。对于OFSW6，由于User2的出向接口也是Intf6-1，User1的离开并不影响MulticastGroup1对应的出向接口集合，所以MulticastGroup1在OFSW6上对应的组表条目没有变化；对于OFSW4，User1的离开导致MulticastGroup1对应的出向接口集合少了Intf4-1，所以MulticastGroup1在OFSW4上对应的组表条目应删除一个出接口对应Intf4-1的Bucket，OFC下发对应的组表修改消息给OFSW4更新对应的组表条目；对于OFSW1，User1的离开导致MulticastGroup1对应的出向接口集合变成空集合，OFC下发对应的组表修改消息给OFSW1删除对应的组表条目。

9、以此类推，可以了解User2、User3、User4以及UserN离开组播组MulticastGroup1的计算方式和过程。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种组播报文复制处理方法，其特征在于，应用于软件定义网络SDN，包括：

从开放流控制器OFC获取所述SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；

依据所述链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；

将确定的所述流表条目和所述组表条目通过所述OFC下发给所述OFSW，其中，所述OFSW依据所述流表条目和所述组表条目对所述组播组报文进行组播复制处理；

其中，依据所述链路连接拓扑图，以及所述终端用户与所述组播组的所述关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目包括：在终端用户接入认证通过后，为所述终端用户计算一条穿越所述SDN网络从网络侧结点接口NNI到用户侧网络接口UNI的转发路径；沿所述转发路径，依据所述终端用户与所述组播组的所述关联关系，在逐个OFSW上通过遍历加入所述组播组的终端用户集合确定所述终端用户集合的组播流量入向接口对应的出向接口集合；依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目，其中，所述流表条目的动作列表中包括关联到所述组表条目的动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目之后，还包括：

接收到所述终端用户的组播变更请求；

依据接收到的所述终端用户的所述组播变更请求，沿所述转发路径，依据更新后的所述终端用户与所述组播组的关联关系，在逐个OFSW上更新所述入向接口对应的出向接口集合；

依据所述转发路径上每个OFSW更新后的所述出向接口集合更新所述OFSW对应的所述流表条目和所述组表条目。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目包括：

判断所述转发路径上当前OFSW的组播资源是否充足；

在判断结果为否的情况下，选择在所述当前OFSW的上一节点额外复制处理因为所述OFSW组播资源不足导致不能复制转发的所述当前OFSW用户集合的组播报文，其中，额外复制的组播报文以单播转发处理方式通过所述当前OFSW。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在选择在所述当前OFSW的上一节点额外复制处理因为所述当前OFSW组播资源不足导致不能复制转发的所述当前OFSW用户集合的组播报文之后，还包括：

为所述上一节点OFSW进行组播报文复制处理而生成的组表条目添加一个或多个桶，其中，所述一个或多个桶对应所述当前OFSW无法处理的组播组用户集合所对应的出向接口集合，所述一个或多个桶携带有用于将所述组播报文的二层头修改为单播封装的操作动作。

5.一种组播报文复制处理装置，其特征在于，应用于软件定义网络SDN，包括：

获取模块，用于从开放流控制器OFC获取所述SDN中开放流交换机OFSW的链路连接拓扑图；

确定模块，用于依据所述链路连接拓扑图，以及终端用户与组播组的关联关系确定所述OFSW用于处理组播组报文的流表条目和组表条目；

下发模块，用于将确定的所述流表条目和所述组表条目通过所述OFC下发给所述OFSW，其中，所述OFSW依据所述流表条目和所述组表条目对所述组播组报文进行组播复制处理；

其中，所述确定模块包括：计算单元，用于在终端用户接入认证通过后，为所述终端用户计算一条穿越所述SDN网络从网络侧结点接口NNI到用户侧网络接口UNI的转发路径；确定单元，用于沿所述转发路径，依据所述终端用户与所述组播组的所述关联关系，在逐个OFSW上通过遍历加入所述组播组的终端用户集合确定所述终端用户集合的组播流量入向接口对应的出向接口集合；生成单元，用于依据所述转发路径上每个OFSW的所述出向接口集合生成所述OFSW对应的所述组表条目和所述流表条目，其中，所述流表条目的动作列表中包括关联到所述组表条目的动作。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块还包括：

接收单元，用于接收到所述终端用户的组播变更请求；

第一更新单元，用于依据接收到的所述终端用户的所述组播变更请求，沿发生组播变更的终端用户所对应的所述转发路径，依据更新后的所述终端用户与所述组播组的关联关系，在逐个OFSW上更新所述入向接口对应的出向接口集合；

第二更新单元，用于依据所述转发路径上每个OFSW更新后的所述出向接口集合更新所述OFSW对应的所述流表条目和所述组表条目。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述生成单元包括：

判断子单元，用于判断所述转发路径上当前OFSW的组播资源是否充足；

处理子单元，用于在所述判断子单元的判断结果为否的情况下，选择在所述当前OFSW的上一节点额外复制处理因为所述当前OFSW组播资源不足导致不能复制转发的所述当前OFSW用户集合的组播报文，其中，额外复制的组播报文以单播转发处理方式通过所述OFSW。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成单元还包括：

添加子单元，用于为所述上一节点OFSW进行组播报文复制处理而生成的组表条目添加一个或多个桶，其中，所述一个或多个桶对应所述当前OFSW无法处理的组播组用户集合所对应的出向接口集合，所述一个或多个桶携带有用于将所述组播报文的二层头修改为单播封装的操作动作。

9.一种开放流控制器OFC，其特征在于，包括权利要求5至8中任一项所述的装置。