CN107534613A - 使用子树标识符的多区域源路由组播 - Google Patents

Abstract

控制器向具有多个节点的源路由转发网络中的节点发送数据分组，所述多个节点配置用于经由多个链路向彼此传送数据分组。所述数据分组包括报头。该报头包括定义数据分组的路径的源路由跳列表。所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联。所述跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

Description

使用子树标识符的多区域源路由组播

交叉引用

本申请要求于2015年5月20日提交、申请号为14/717,812、发明名称为“使用子树标识符的多区域源路由组播”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及网络通信，更具体地涉及用于组播业务的源路由转发解决方案。

背景技术

用于组播业务的源路由转发解决方案占用空间，即，其导致了大分组报头，限制了对非常小的组播树的使用。源路由组播报头通常包括基于多协议标签交换(MPLS)的堆栈报头，每个标签堆栈条目需要固定的32位，每个报头表示输出接口。也可以使用其他的报头表示，这些报头表示在本公开的范围内，且不应推断对MPLS标签表示的限制。在数据分组通过网络的源路由转发期间，网络中接收数据分组的每个中间节点都会查看分组报头以确定用于数据分组的下一跳。这与使中间节点查看路由表以确定下一跳形成了对比。源路由组播树可以通过为每个链路添加报头标签条目来进行表示。每个链路都具有两个接口，在链路的每一端有一个接口，因此也可以通过***用于该链路输出接口的报头标签来表示该条目。每个数据分组遍历的链路越多，增加的开销就越多。

对于大的组播树，即遍历大量链路的那些组播树，这种用于每个链路的具有固定大小的报头标签方法会变得太长，并且产生了太多的开销，因此变得低效而且限制组播树的大小。

发明内容

本公开涉及使用组播子树标识符的源路由组播转发。

在一个示例性实施例中，一种方法包括由源路由转发网络中的网络控制器向源路由转发网络中的节点发送包括报头的数据分组。该报头包括定义数据分组的路径的源路由跳列表。所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联。该跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

在另一示例性实施例中，一种方法包括由源路由转发网络中的节点接收来自网络控制器的数据分组，所述数据分组包括报头。该报头包括定义数据分组的路径的源路由跳列表。所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联。该跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

其他示例性实施例包括一种网络控制器和一种配置用于执行相应方法的网络节点。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现参考结合附图进行以下描述，其中相同的附图标记表示相同的对象，并且其中：

图1示出了具有控制器和多个节点的组播网络，每个节点具有多个方向链路；

图2示出了根据一个实施例的组播网络，所述组播网络示出了控制器提供包括子树标识符的组播树计算；

图3示出了组播网络中网络单元的实施例；以及

图4示出了在组播网络中使用的通用网络元件。

具体实施方式

参考图1，示出了包括多个节点32的组播网络30，每个节点都具有多条链路34。中央网络控制器36收集包括所有节点32和链路34的所有网络拓扑，包括运营商提供的或自动发现的可选输入，例如现有的或计划的组播业务流、额外的计划节点或额外的计划链路。

控制器36计算用于组播业务源的组播树38，并将编码树发送到源节点32。源节点32将编码树添加到报头，该报头包括跳列表。源路由组播报头通常包括基于多协议标签交换(MPLS)的堆栈报头，每个标签堆栈条目需要固定的32位，其中每个报头表示输出接口。可以使用其他报头表示，并且这些报头表示在本公开的范围内，且不应推断对MPLS标签表示的限制。

当新的接收器被添加到组播树38或创建新树时，网络控制器36更新用于流的报头并监视报头的大小。因此，树本身可能会重塑。在这种情况下，控制器可以相应地移除或添加重复点。因此，不仅报头可以更改，而且分发点也可以更改。各种改变取决于控制器如何计算组播树。

参考图2，根据本公开的一个实施例，由控制器36创建的组播树表示包括作为跳列表一部分的组播子树的标识符。控制器36包括路径计算硬件(例如处理器和存储器)和/或软件，确定从一个源节点32到一个或多个目的地节点32的组播业务的路径。然后，控制器36将组播树38划分为n个子树，如图2中的子树40和子树42所示。控制器36确定子树的n个入口节点，其结果可使要配置的子树数量与在整个组播树38上的组播分组的开销之间具有良好的折衷。在图2所示的示例中，入口节点50供给(feed)组播树38中的所有节点32和链路34。入口节点52供给子树40中的节点32和链路44，如链路11-17所示。入口节点54供给子树42中的节点32和链路34，如链路18-22所示。

控制器36构造了组播树源路由报头表示，其被简称为跳列表，并且将该跳列表提供给源节点50。跳列表可以包括一个或多个组播子树标识符。每个组播子树标识符识别一个或多个接口上待包括在报头中的跳列表。例如，在图2中，可以使用组播子树标识符{MCAST SUB-TREE 40 ID}来标识子树40，并且子树40包括链路11-17。源路由报头表示包括有序条目集，其中每个条目可以包括MPLS标签、IPv4地址、IPv6地址、类型长度值(TLV)编码、或者借此交换机可以识别对应条目的任何其他机制，所述对应条目表示由控制器编程的子树报头。控制器36将跳列表提供给子树50的入口节点52和子树42的入口节点54。然后，入口节点52-54可以参考映射表，例如存储在节点52-54的查找表，以确定在跳列表中的一个或多个组播子树标识符与由每个组播子树标识符表示的节点之间的映射。映射表可以由控制器36在较早的配置消息中提供给每个入口节点52-54。

在源节点50处，源路由包括用于每个节点32的指令，其将分组复制m次并且通过接口i₁至i_m将分组发送到其他节点32，或遵循用于子树标识符的指令。

在每个节点32检查下一跳。当下一跳列表示常规复制时，数据分组由节点32复制并在为该跳指定的所有接口上发送。当下一跳是组播子树标识符时，节点32(其可以是相应子树的入口节点，例如入口节点52-54)使用组播子树标识符和存储在节点32处的映射表，并且用该子树中的节点和接口的表示来替换组播子树标识符，在所述节点和接口上复制所述数据分组。节点32还从源路由中移除组播子树标识符。

如图2中示例所示，对于组播树38上的流f，控制器36对网络30中的节点发出如下指令：

控制器36指示入口节点50在组播树38上转发分组，如下所示：

在链路1上发送数据分组，其具有包括跳列表{5{7，8}，6{9{sub-tree 40 mcastid}}}的报头；

在链路2上发送数据分组，其具有包括跳列表{3，4}的报头。

控制器36指示入口节点52在组播子树40上转发分组，如下所示：

在链路11上发送数据分组，其具有包括跳列表{13，14}的报头；

在链路12上发送数据分组，其具有包括跳列表{15，16}的报头；

在链路17上发送数据分组，其具有包括跳列表{sub-tree 42 mcast id}的报头。

控制器36指示入口节点54在组播子树42上转发分组，如下所示：

在链路18上发送数据分组，其具有包括跳列表{}的报头；

在链路19上发送数据分组，其具有包括跳列表{21{22}，20}的报头。

在替代实施例中，可以将构造报头的指令转发到每个节点32，而非将报头转发到每个节点32。例如，带有数据分组的转发信息可以是报头表示，或者是控制器和节点之间的多个消息形式的指令，在报头中显示每一跳一个消息。在这样的实施例中，当节点32接收到转发信息时，节点32使用报头表示或指令来构造报头。

图3示出了网络单元1000的实施例，其可以是通过网络30传输和处理数据的任何设备。例如，网络单元1000可以对应于或可以位于上述任何***节点上，例如：图1和图2中的控制器、节点和分支。网络单元1000可以配置用于实现或支持上述方案和方法。网络单元1000可以包括耦合到接收器(Rx)1012的一个或多个入口接口或单元1010，用于从其他网络元件接收信号和帧/数据。网络单元1000可以包括内容感知单元1020，以确定向哪些网络元件发送内容。内容感知单元1020可以使用硬件、软件或两者组合来实现。网络单元1000还可以包括耦合到发射器(Tx)1032的一个或多个出口接口或单元1030，该发射器(Tx)1032用于向其他网络元件发送信号和帧/数据。接收器1012、内容感知单元1020和发射器1032还可以配置用于至少实现一些上述公开的方案和方法，其可以基于硬件、软件或两者组合。网络单元1000的元件可以如图3所示布置。

内容感知单元1020还可以包括可编程内容转发面框1028和可以耦合到可编程内容转发面框1028的一个或多个存储框1022。可编程内容转发面框1028可以配置用于实现内容转发和处理功能，例如在应用层或L3，其中可以基于内容名称或前缀以及可能将内容映射到网络业务的其他内容相关信息来转发内容。这样的映射信息可以在内容感知单元1020或网络单元1000的一个或多个内容表(例如：CS、PIT和FIB)中保持。可编程内容转发面框1028可以解释用户对内容的请求，并且相应地从网络或其他内容路由器处获取内容，例如基于元数据和/或内容名称(前缀)，并且可以存储内容，例如临时地存储在存储框1022中。然后，可编程内容转发面框1028可以将缓存的内容转发给用户。可编程内容转发面框1028可以使用软件、硬件或两者组合来实现，并且可以在IP层或L2上运行。

存储框1022可以包括用于临时存储内容(如用户所请求的内容)的高速缓存1024。另外，存储框1022可以包括用于存储相对较长时间内容的长期存储器1026，如由发布者提交的内容。例如：高速缓存1024和长期存储器1026可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、固态驱动器(SSD)、硬盘或其组合。

上述网络元件可以在任何通用网络元件上实现，例如具有足够处理能力、存储器资源和网络吞吐能力的计算机或网络元件，以处理在其上的必要工作量。图4示出了适于实现本文所公开元件的一个或多个实施例的典型通用网络元件1100。所述网络元件1100包括与包括辅助存储器1104、只读存储器(ROM)1106、随机存取存储器(RAM)1108的存储器设备通信的处理器1102(其可以被称为中央处理器单元或CPU)，输入/输出(I/O)设备1110和网络连接设备1112。处理器1102可以实现为一个或多个CPU芯片，或者可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。

辅助存储器1104通常包括一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器，用于数据的非易失性存储，并且如果RAM 1108没有大到足以保持所有的工作数据，则用作溢出数据存储设备。辅助存储器1104可以用于存储程序，当此程序被选择用于执行时会被加载到RAM 1108中。ROM 1106用于存储在程序执行期间读取的指令和可能的数据。ROM 1106是非易失性存储器设备，相对于辅助存储器1104的较大的存储器容量来说，ROM 1106通常具有较小的存储器容量。RAM 1108用于存储易失性数据并且可能用于存储指令。访问ROM 1106和RAM1108通常要快于访问辅助存储器1104。

阐述贯穿本专利文档使用的某些词语和短语的定义可以是有利的。术语“包含”和“包括”及其派生词意味着包括但不限于。术语“或”是包括的，意为和/或。短语“与...相关联”和“与其相关联”以及其派生词意味着包括、被包括在...内、与...互连、包含、被包含在...内、连接到或与...连接、耦合到...或与...耦合、与...相通、与...合作、交错、并置、接近于、绑定到或与...绑定、具有、具有...属性等。

虽然本公开描述了某些实施例和通常相关的方法，但是这些实施例和方法的改变和置换对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，上述示例性实施例的描述不会限定或约束本公开。在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，其他改变、替换和变更也是可能的。

Claims (21)

1.一种方法，包括：

由源路由转发网络中的网络控制器向所述源路由转发网络中的节点传送包括报头的数据分组，所述报头包括定义所述数据分组的路径的源路由跳列表，所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联，其中所述跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述子树标识符表示组播子树入口节点和形成所述组播子树的多个节点和链路。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述报头包括使所述节点能够将所述子树标识符转换成子树跳列表的信息，所述子树跳列表包括所述组播子树的所述多个节点和链路。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述子树标识符包括：

多协议标签交换(MPLS)标签；

IPv4地址；

IPv6地址；或者

类型长度值(TLV)编码。

5.一种方法，包括：

由源路由转发网络中的节点接收来自网络控制器的数据分组，所述数据分组包括报头，所述报头包括定义所述数据分组的路径的源路由跳列表，所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联，其中所述跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述子树标识符表示组播子树入口节点和形成所述组播子树的多个节点和链路。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将所述子树标识符转换成子树跳列表，所述子树跳列表包括形成所述组播子树的所述多个节点和链路。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

基于所述跳列表，将所述数据分组发送到形成所述组播子树的所述多个节点中的一个或多个节点。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

在将所述数据分组发送到形成所述组播子树的所述多个节点中的一个或多个节点之前，更新所述数据分组的所述报头。

10.根据权利要求5所述的方法，其中所述子树标识符包括：

多协议标签交换(MPLS)标签；

IPv4地址；

IPv6地址；或者

类型长度值(TLV)编码。

11.一种在源路由转发网络中的网络控制器，包括：

至少一个处理单元，配置用于向所述网络中的节点发送包括报头的数据分组，所述报头包括定义所述数据分组的路径的源路由跳列表，所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联，其中所述跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

12.根据权利要求11所述的网络控制器，其中所述子树标识符表示组播子树入口节点和形成所述组播子树的多个节点和链路。

13.根据权利要求11所述的网络控制器，其中所述报头包括使所述节点能够将所述子树标识符转换成子树跳列表的信息，所述子树跳列表包括所述组播子树的所述多个节点和链路。

14.根据权利要求11所述的网络控制器，其中所述至少一个处理器还配置用于确定所述路径中的组播子树入口节点和链路以及相关联的子树的数量。

15.根据权利要求11所述的网络控制器，其中所述子树标识符包括：

多协议标签交换(MPLS)标签；

IPv4地址；

IPv6地址；或者

类型长度值(TLV)编码。

16.一种在源路由转发网络中的网络节点，包括：

至少一个处理单元，配置用于接收来自网络控制器的数据分组，所述数据分组包括报头，所述报头包括定义所述数据分组的路径的源路由跳列表，所述数据分组与从源到一个或多个目的地的数据分组的流相关联，其中所述跳列表包括指示组播子树的子树标识符。

17.根据权利要求16所述的网络节点，其中所述子树标识符表示组播子树入口节点以及形成所述组播子树的多个节点和链路。

18.根据权利要求17所述的网络节点，其中所述至少一个处理单元还配置用于将所述子树标识符转换成子树跳列表，所述子树跳列表包括形成所述组播子树的所述多个节点和链路。

19.根据权利要求18所述的网络节点，其中所述至少一个处理单元还配置用于：

基于所述跳列表，将所述数据分组发送到形成所述组播子树的所述多个节点中的一个或多个节点。

20.根据权利要求19所述的网络节点，其中所述至少一个处理单元还配置用于：

在将所述数据分组发送到形成所述组播子树的所述多个节点中的一个或多个节点之前，更新所述数据分组的所述报头。

21.根据权利要求16所述的网络节点，其中所述子树标识符包括：

多协议标签交换(MPLS)标签；

IPv4地址；

IPv6地址；或者

类型长度值(TLV)编码。