DE69532262T2

DE69532262T2 - Verfahren zum Mehrfachsenden

Info

Publication number: DE69532262T2
Application number: DE69532262T
Authority: DE
Inventors: David Morris Summit Kristol; Krishan Kumar Westfield Sabnani; Sanjoy Atlantic Highlands Paul
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1995-08-15
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2015-08-16
Also published as: EP0698975B1; EP0698975A2; US5541927A; JPH0888633A; CA2151072A1; EP0698975A3; DE69532262D1; CA2151072C

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Multicast-Protokolle für Netzwerke.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Computernetzwerk ist ein Mittel zum Austausch oder Transfer von Informationen (z. B. Daten, Sprache, Text, Video usw.) zwischen Hostmaschinen in dem Netzwerk. Das Netzwerk umfaßt Hostmaschinen, die durch ein Kommunikationssubnetz verbunden sind. Das Subnetz umfaßt Knoten (die auch als Vermittlungselemente bezeichnet werden), die durch Strecken miteinander und mit den Hosts verbunden sind. Die Informationen, die häufig zweckmäßig zu Paketen oder Zellen formatiert sind, werden zwischen einem Quellenhost (der auch als eine „Quelle" bezeichnet wird) und einem oder mehreren Empfangshosts (die auch als „Ziele" oder „Endpunkte" bezeichnet werden) auf einem Weg durch Auswahl einer Menge von Strecken und Knoten in dem Kommunikationssubnetz zur Bildung des Weges transferiert. Siehe Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1981.
Es gibt drei Arten von Entwürfen für das Kommunikationssubnetz: 1) Punkt-zu-Punkt-Subnetze, 2) Rundsende-Subnetze und 3) Multicast-Subnetze. Bei einem Punkt-zu-Punkt-Subnetz müssen, wenn zwei Hosts kommunizieren möchten, aber keine sie direkt verbindende einzelne Strecke aufweisen, die Hosts dann indirekt kommunizieren, d. h. über zwischengeschaltete Knoten. In der Regel wird eine Übermittlung an jedem zwischengeschalteten Knoten vollständig empfangen, in Puffern in dem Knoten gespeichert, bis die nächste erforderliche Strecke in dem Weg frei ist, und dann weitergeleitet. In einem Rundsende-Subnetz werden durch einen beliebigen Host gesendete Informationen von allen anderen Hosts empfangen. Die Informationen enthalten in der Regel eine Adresse, die den Host angibt, für den die Informationen bestimmt sind. Nach Empfang der Informationen prüft jeder Host die Adresse, und wenn die Informationen für diesen Host bestimmt sind, werden sie verarbeitet; andernfalls werden die Informationen ignoriert. In einem Multicast-Subnetz wird eine Übermittlung von einer Teilmenge von Hosts in dem Netzwerk empfangen. Das Multicasting kann vom Typ Punkt-zu-Multipunkt sein (wobei ein einziger Host zu mehreren Hosts sendet, z. B. elektronische Verteilung von Büchern von einem Verleger zu Buchläden im ganzen Lande) oder Multipunkt-zu-Multipunkt (wobei eine Teilmenge von Hosts in einem Netzwerk Informationen unter den Hosts in der Teilmenge sendet, z. B. landesweite Videokonferenzen).
Ein Multicast-Protokoll ist eine Menge von Regeln zum Übermitteln von Informationen von einem einzigen Host zu mehreren Hosts in einem Netzwerk oder zum Übermitteln von Informationen unter einer Teilmenge von Hosts. Obwohl Multicast-Protokolle für unzuverlässige Rundsende-Netzwerk- und Satellitenrundsendekanäle entwickelt wurden (siehe J. M. Chang und N. F. Maxemchuk, „Reliable Broadcast Protocols", ACM Trans. Comp. Sys., Band 2, Nr. 3, 251–273, August 1984; K. Sabnani und M. Schwartz, „Multidestination Protocols for Satellite Broadcast Channels", IEEE Trans. Comm., Band COM-33, Nr. 3, März 1985), ist der Entwurf von Multicast-Protokollen im allgemeinen und von Multicast-Protokollen für großflächige schnelle Breitbandnetzwerke im besonderen mit speziellen Problemen verbunden. Da jeder Host empfangene Informationen bestätigen muß, muß erstens das Protokoll das Problem der Bestätigungsimplosion (d. h. Empfang im Quellenhost mehrerer Bestätigungssignale), das jedem Multicasting-Schema innewohnt, überwinden. Zweitens erzeugen Ausbreitungsverzögerungen (aufgrund des von dem Netzwerk versorgten physikalischen Gebiets und der endlichen Geschwindigkeit von über das Netzwerk übertragenen Signalen) in Kombination mit hohen Übertragungsraten (aufgrund eines Wunsches, soviel Informationen wie möglich in der kürzest möglichen Zeit zu übertragen) große Verzögerungs-Bandbreiten-Produkte.
Große Verzögerungs-Bandbreiten-Produkte führen tendenziell zu einer Zunahme der Notwendigkeit, Informationen neuzusenden (d. h. neuzumulticasten). Dies hat die folgenden Gründe: 1) zu jedem gegebenen Zeitpunkt befindet sich eine große Informationsmenge auf dem Netzwerk (aufgrund der großen Netzwerkbandbreite), und diese große Informationsmenge muß neu gemulticastet werden, wenn Informationen verloren gehen, z. B. aufgrund überlaufender Puffer in Knoten in dem Netzwerk, und 2) Rückmelde- oder Bestätigungssignale von Empfangshosts nehmen eine von null verschiedene Zeitdauer in Anspruch, um den Quellenhost zu erreichen (aufgrund von Ausbreitungsverzögerungen), wodurch bewirkt wird, daß der Quellenhost neusendet, da Bestätigungen fehlen oder verzögert sind.
Es ist wünschenswert, daß eine Multicasting-Quelle unnötige Neumulticasts vermeidet, da dies die Ende-zu-Ende-Verzögerung des Protokolls weiter vergrößert und den Verkehr dem Netzwerk vergrößert. Deshalb wird ein Multicast-Protokoll für Breitbandnetze benötigt, das unnötige Neuübertragungen von Informationen vermeiden kann und das Bestätigungsimplosionsproblem vermeiden kann, während vorteilhafterweise ein hoher Durchsatz und eine niedrige Verzögerung der Informationsübertragung erzielt wird.
Aus EP-A-0 303 830 ist ein Datenverteilungssystem zur pünktlichen, effizienten und zuverlässigen Verteilung von Daten zu einer unbegrenzten Anzahl abgesetzter Empfängerinstallationen bekannt. Eine Datenquelle assembliert Datenpakete und sendet nach dem Füllen oder nach dem Ablaufen einer vorbestimmten Zeitspanne ein jeweiliges Datenpaket zu allen Empfängern und Behebungsmitteln entlang einem Kommunikationsnetz rund. Jeder Empfänger ist insofern intelligent, als er die Datenpakete in einen Puffer kopiert und dafür verantwortlich ist, Daten, die zur Durchführung der beabsichtigten Funktionen des Empfängers notwendig sind, auszuwählen. Als Folge werden zwischengeschaltete Datenauswahl- und Routing-Mittel zwischen der Datenquelle und Empfängern vermieden, was zu einer Datenablieferung führt, die sowohl schnell als auch pünktlich ist. Für Zuverlässigkeit überwacht jeder Empfänger die Sequenznummern der Datenpakete, die empfangen wurden, und außerdem, ob ein Datenpaket mindestens so häufig wie das vorbestimmte Zeitintervall empfangen wird. Jedes Datenpaket, das ein Empfänger als fehlend bestimmt, kann aus dem Behebungsmittel erhalten werden, das eine Bibliothek der empfangenen Datenpakete speichert oder das das fehlende Datenpaket aus der Datenquelle abrufen kann.
Kurze Darstellung der Erfindung
Die obigen Probleme werden gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren des Netzwerk-Multicasting, bei dem ein Multicast-Baum aus einem Quellenhost zu einer Menge von Zielhosts verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert Informationen aus dem Quellenhost der Reihe nach entlang dem Multicast-Baum an die Zielhosts ab, unabhängig davon, wie der Baum erzeugt wird und wie Betriebsmittel zugeteilt werden.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren mit den folgenden Schritten: Senden von Informationsblöcken von einer Quelle zu einer Menge von Zielen, wobei jedes Ziel einer lokalen Vermittlungsstelle in einer Menge von lokalen Vermittlungsstellen zugewiesen ist, Empfangen eines ersten Statussignals von jeder lokalen Vermittlungsstelle in der Quelle, wobei das erste Statussignal einen Empfangsstatus für diese lokale Vermittlungsstelle relativ zu den gesendeten Blöcken anzeigt; und Senden der Blöcke, die von keiner der lokalen Vermittlungsstellen empfangen wurden, als Reaktion auf die ersten Statussignale.
Das erfindungsgemäße Verfahren verringert das Bestätigungsimplosionsproblem durch Begrenzen oder Konsolidieren von Status- und Bestätigungsinformationen von den Zielen. Das erfindungsgemäße Verfahren vermindert außerdem unnötige Übertragungen von Informationen durch das Netzwerk durch Neusenden von Informationen entlang lokaler Multicast-Bäume. Das Protokoll kann in verschiedenen Arten von Netzwerken implementiert werden. Z. B. können die Protokolle verbesserte Betriebsmittelzuteilungstechniken in Datagramm-Netzwerken oder etwaige effiziente Techniken zur Einrichtung virtueller Leitungen in verbindungsorientierten Netzwerken ausnutzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 die Struktur eines Computernetzwerks, in dem das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft ausgeübt wird.
2 ein Blockschaltbild einer Netzwerkarchitektur auf der Basis des ISO-Modells.
3 die Struktur eines Computernetzwerks, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeübt werden kann.
4 einen globalen Multicast-Baum, dessen Wurzel bei S liegt und lokale Multicast-Bäume mit Wurzel bei E_i,1-
5 ein Diagramm von Schritten in einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
6 Paketformate für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
7 ein Diagramm von Schritten in einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
8 ein Diagramm von Schritten in einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführliche Beschreibung
A. Übersicht über Multicast-Protokolle
1 zeigt die Struktur eines typischen Computernetzwerks, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeübt werden kann. Computernetzwerke, d. h. verbundene Ansammlungen autonomer Computer, stellen vielfältige Dienste bereit, wie z. B. e-Mail und Dateitransferdienste. Der erste Teil des Netzwerks umfaßt in der Regel eine Ansammlung von Maschinen 102, die als Hosts bezeichnet werden, auf denen Anwendungsprogramme ablaufen sollen, und das Kommunikationssubnetz 104, das die Hosts verbindet. Die Aufgabe des Subnetzes besteht darin, Informationen von Host zu Host zu transferieren. Das Subnetz umfaßt in der Regel zwei Grundkomponenten: Vermittlungselemente (die auch als Knoten oder Schnittstellennachrichtenprozessoren, IMPs, bezeichnet werden) 106 und Strecken (die auch als Übertragungsleitungen bezeichnet werden) 108. Jeder Host ist mit einem oder gelegentlich mit mehreren IMPs verbunden.
Computernetzwerke sind in der Regel auf eine hochstrukturierte Weise ausgelegt. Um die Entwurfskomplexität zu reduzieren, sind die meisten Computernetzwerke als eine Reihe von Schichten organisiert. Z. B. ist das Referenzmodell der von der Internationalen Organisation für Standards (ISO) entwickelten Open Systems Interconection ein Modell mit sieben Schichten. 2 zeigt eine Netzwerkarchitektur auf der Basis dieses Modells. Siehe Tanenbaum, supra. Der Zweck jeder Schicht besteht darin, höheren Schichten Dienste anzubieten und diese höheren Schichten vor den Einzelheiten dessen, wie die angebotenen Dienste tatsächlich implementiert werden, abzuschirmen. Ein Dienst wird formal durch eine Menge von Primitiven spezifiziert, die die Operationen definieren, die eine Schicht der Schicht über ihr bereitstellt. Angrenzende Schichten kommunizieren durch eine Schnittstelle, die die Dienste definiert, die die niedrigere Schicht der höheren Schicht anbietet.
Die aktiven Elemente dieser Schicht werden als Entitäten bezeichnet. Eine Entität kann eine Softwareentität (z. B, ein Prozeß) oder eine Hardwareentität (z. B. eine integrierte Schaltung) oder eine Kombination von beiden sein. Entitäten in derselben Schicht auf verschiedenen Maschinen werden als Peer-Entitäten bezeichnet.
Jedem Computernetzwerk ist ein wohldefiniertes „Protokoll" bzw. eine Menge von Regeln, die für die Kommunikation zwischen Peer-Entitäten gelten sollen, zugeordnet. Insbesondere dienen Protokolle zum physischen Herstellen, Ausführen und Abschließen von Übermittlungen zwischen gleichen oder Peer-Schichten auf dem Netzwerk, so daß angebotene Dienste vorteilhafterweise verwendet werden können. Siehe allgemein Tanenbaum, supra; Engineering and Operations in the Bell System, Bell Laboratories, Inc., 1983. Die Kommunikation zwischen entsprechenden Schichten in verschiedenen Hosts ist insofern virtuell, als sich auf der niedrigsten Schicht eine physische Verbindung befindet.
Wie bereits erwähnt, kann das Kommunikationssubnetz 104 (das in dem ISO-Modell drei niedrigste Schichten umfaßt) für Punkt-zu-Punkt-Übermittlungen (d. h. Übermittlungen zwischen zwei Hosts) oder für Rundsendeübermittlungen ausgelegt sein. In letzter Zeit ist jedoch die Multicast-Übertragung (oder einfach das „Multicasting") innerhalb einer Teilmenge von Hosts in dem Netzwerk zunehmend wichtiger geworden.
Die folgende ausführliche Beschreibung zeigt mehrere Ausführungsformen von Multicast-Transportprotokollen, d. h. Multicast-Protokollen für die Transportschicht des ISO-Modells. Die Protokolle sind insofern allgemein, als sie entweder auf Netzwerken mit virtuellen Leitungen oder auf Datagramm-Netzwerken aufgebaut werden können. Die Protokolle können vorteilhafterweise in schnellen Breitbandnetzwerken, wie z. B. ATM-Netzwerken (asynchroner Transfermodus) eingesetzt werden.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Protokolle besteht darin, Informationspakete von einer Quelle der Reihe nach entlang einem Multicast-Baum zu Zielen abzuliefern, unabhängig davon, wie der Baum erzeugt wird und wie Betriebsmittel (z. B. Bandbreite in den Strecken) zugeteilt werden. Die Protokolle sind also in verschiedenen Netzwerken einsetzbar und können vorteilhafterweise beliebige Betriebsmittelzuteilungstechniken in Datagramm-Netzwerken oder beliebige Techniken zum Einrichten von virtuellen Leitungen in verbindungsorientierten Netzwerken verwenden.
Der einzige Dienst, der von dem erfindungsgemäßen Verfahren erwartet wird, ist die Herstellung eines Multicast-Baums von der Quelle zu den Zielen. Ein Baum ist gekennzeichnet durch eine Wurzel und eine Menge zwischengeschalteter Knoten und Strecken, die in einer Menge von Blättern enden. Z. B. ist in dem Netzwerk von 1 in einem Punkt-zu-Multipunkt-Multicast-Baum einer der Hosts seine Quelle, seine Blätter eine Menge von Zielhosts und seine zwischengeschalteten Knoten und Strecken der IMPS und Übertragungsleitungen, die die Wurzel mit den Blättern verbinden. Ein Multicast-Baum ist nicht nur eine Menge verbindender Knoten und Strecken, sondern enthält außerdem die Datenverarbeitungs- und Kommunikationsbetriebsmittel, wie z. B. notwendige Bandbreite zur Garantie einer gegebenen Dienstqualität, die entlang den zwischengeschalteten Knoten und Strecken reserviert wird. Die hier beschriebenen Protokolle sind unabhängig davon, wie der Multicast-Baum hergestellt wird, z. B. durch Verwenden von ST-2, RSVP oder eines beliebigen verbindungsorientierten Protokolls. Siehe C. Patridge und S. Pink, „An Implementation of the Revised Internet Stream Protocol (ST-2)", Journal of Internetworking: Research and Experience, Band 4, Nr. 1, März 1992; L. Zhang et al., „RSVP: A New Resource ReSerVation Protocol", IEEE Network Magazine, September 1993. Solange der Multicast-Baum bereitgestellt wird, funktionieren die Protokolle.
Die Multicast-Protokolle sind vorteilhafterweise im Kontext des Netzwerks 300 von 3 dargestellt. Hosts 302 (die auch als Endpunkte bezeichnet werden), sind entweder direkt oder durch Zugangsknoten 306 mit der lokalen Vermittlungsstelle (LE) 304 verbunden. Man beachte, daß der Begriff lokale Vermittlungsstelle nicht auf verbindungsorientierte Netzwerke beschränkt ist (d. h. das erfindungsgemäße Verfahren gilt in dem Fall, daß die lokale Vermittlungsstelle als ein Router in einem Datagram-Netzwerk betrachtet wird). Die lokalen Vermittlungsstellen sind unter Verwendung des Backbone-Netzwerks 310, das hier als Beispiel als ein ATM-Netzwerk dargestellt ist, verbunden. Es wird ein hierarchisches Adressierungsschema wie z. B. E.164, das dem derzeitigen Telefon-Rufnummernsystem gleicht, angenommen. Das heißt, wenn die Adresse eines Endpunkts gegeben ist, ist es möglich, auf das Gebiet zu schließen, in dem sich der Endpunkt befindet. Wenn die Adresse eines Endpunkts z. B. 908-555-4567 ist, kann geschlossen werden, daß der Endpunkt durch die Bereichskennzahl 908 versorgt wird und sich der Endpunkt in New Jersey befindet. Es ist lediglich notwendig, daß das Protokoll ausreichend Informationen besitzt, um Ziele in einer lokalisierten Region zum Zweck des Neusendens von Paketen als eine Gruppe zu definieren.
Wie bereits erwähnt, erfordern die Protokolle einen Multicast-Baum. Man nehme an, daß ein Multicast-Baum mit der Zuteilung von Betriebsmitteln auf der Netzwerkschicht in dem ISO-Modell (z. B. der ATM-Schicht) eingerichtet ist, mit Wurzel an einem Quellenhost S, und der Baum alle Ziele (d. h. die anderen Hosts oder Endpunkte) überspannt. Dies wird in der Regel als der globale Multicast-Baum bezeichnet, um ihn von dem lokalen Multicast-Baum zu unterscheiden. 4 zeigt den globalen Multicast-Baum. Der globale Multicast-Baum identifiziert die durch fette Linien gezeigte virtuelle Multicast-Leitung (MVC) 405. Die Endpunkte in der lokalen Vermittlungsstelle L_i werden als E_i,j bezeichnet. L_i ist kein Endpunkt. Es wird angenommen, daß eine bestimmte Schätzung der Umlaufverzögerung zwischen S und jedem E_i,i verfügbar ist, nachdem der Multicast-Baum eingerichtet ist. Die Umlaufverzögerung, die E_i,1 entspricht, wird als RTD_i bezeichnet. Die Spitzenbandbreite, Paketgröße, Blockgröße und Umordnungspuffergröße, die in jedem Ziel erforderlich ist, wird auch zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung eingestellt (d. h. zu dem Zeitpunkt, zu dem Netzwerkbetriebsmittel, wie z. B. Bandbreite, vor der Übertragung von Daten reserviert werden).
Man beachte, daß mehrere lokale Multicast-Bäume auf der Basis des globalen Multicast-Baums gebildet werden. Ein lokaler Multicast-Baum mit Wurzel bei E_i,1 ist der Teil des globalen Multicast-Baums, der die E_i,j in den L_i überspannt. Die lokalen Multicast-Bäume 410-i sind in 4 durch gestrichelte Linien gezeigt. Ein solcher lokaler Multicast-Baum wird durch eine Kennung einer lokalen virtuellen Multicast-Leitung identifiziert, die als LMVCI bezeichnet wird. Zur Veranschaulichung wird nur Punkt-zu-Multipunkt-Multicasting betrachtet, so daß zu Anfang eine feste Quelle und eine feste Menge von Endpunkten vorliegen. Das heißt, es liegt der Fall einer festen einzigen Quelle und fester mehrerer Ziele vor. Später wird gezeigt, wie veränderliche Quelle und veränderliche Ziele sowie die Multipunkt-zu-Multipunkt-Multicasting-Situation behandelt werden können.
B. Eine erste Ausführungsform – Designations-Status-Protokoll (DSP)
In diesem Abschnitt wird eine erste Ausführungsform eines Multicast-Protokolls, das als Designations-Status-Protokoll (DSP) bezeichnet wird, beschrieben. Bei diesem Protokoll wird der Multicast-Baum weiter charakterisiert. Die Quelle sucht einen Endpunkt E_i,1 aus, der als Repräsentant der Gruppe von E_i,j s in jeder lokalen Vermittlungsstelle L_i betrachtet werden kann. Dieser E_i,1 ist für das Senden seines eigenen Status zu der Quelle verantwortlich. Wenn es also m LE s mit Endzielen (oder Endpunkten) gibt, gibt es m designierte Endpunkte, von denen erwartet wird, daß sie ihren Status zu der Quelle senden. Tatsächlich wird der von E_i,1 gesendete Status zeigen, welche Blöcke von E_i,1 empfangen wurden, d. h. es wird ein Statussignal zu der Quelle gesendet, das einen Empfangsstatus in bezug auf die gesendeten Blöcke anzeigt. Ein Block ist eine Ansammlung von Paketen, und er ist die Einheit, die für die selektive Wiederholungsneuübertragung gewählt wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Der Status gibt in der Regel jedoch nicht für j 1 an, welche Blöcke durch die E_i,j empfangen wurden. Jedes E_i,1 wird (im Gegensatz zu der globalen Quelle S) als eine lokale Quelle bezeichnet.
5 ist ein Diagramm der Hauptschritte in dem DSP-Protokoll. Das Protokoll arbeitet wie folgt:

1. S sendet im Multicast-Verfahren Datenpakete zu allen Zielen (den E_i,j ∀ i,j) unter Verwendung des globalen Multicast-Baums im Schritt 510. Dieses Multicast wird als globales Multicast bezeichnet.
2. Jedes E_i,1 sendet seinen eigenen Status in regelmäßigen Intervallen im Schritt 520 zu S in Form von Steuer-(Status-)Paketen. Das Statuspaket enthält die Informationen darüber, welche Blöcke durch E_i,1 empfangen wurden. S führt global nochmals im Schritt 530 ein Neu-Multicasting eines Blocks durch, wenn es ein E_i,1 gibt, das den Block innerhalb der erwarteten Zeit noch nicht empfangen hat. Diese Zeitdauer ist im allgemeinen ein Vielfaches der Umlaufverzögerung zwischen S und dem fraglichen E_i,1.
3. Jedes E_i,j (j 1) sendet seinen Status in regelmäßigen Intervallen in Schritt 540 zu dem entsprechenden E_i,1. E_i,1 führt im Schritt 550 ein lokales Multicasting eines Blocks durch, wenn es ein E_i,j (j 1) gibt, das während des globalen Multicast den Block nicht empfangen hat. Man beachte, daß ein E_i,j (j 1) für die Neuübertragung eines Blocks von dem entsprechenden E_i,1 abhängt, wenn es den Block nicht entweder während des globalen Multicast oder während lokaler Multicasts empfangen hat.
4. S führt ein Multicasting neuer Blöcke durch, solange jedes E_i,1 verfügbaren Pufferraum für die neuen Blöcke besitzt. Man beachte, daß ein E_i,1 vorteilhafterweise zwei Puffer aufweist: (1) einen Neuassemblierpuffer, der zum Assemblieren der von ihm aus S empfangenen Pakete benutzt wird, und (2) einen Neuübertragungspuffer, der verwendet wird, um die Pakete (Blöcke) zu halten, die nicht von allen E_i,j in seinem Zuständigkeitsbereich empfangen wurden (Anmerkung: E_i,j, die durch ein L_i versorgt werden, werden als im selben Zuständigkeitsbereich befindlich bezeichnet.) Ein Block wird aus dem Neuassemblierpuffer zu dem Neuübertragungspuffer transferiert, wenn Platz in dem Neuübertragungspuffer vorhanden ist. Dieser Transfer erzeugt Platz im Neuassemblierpuffer von E_i,1. Wenn jedoch beide Puffer voll sind, gibt es keinen Platz für neue Blöcke. Der Status des im Neuassemblierpuffer verfügbaren Platzes wird als Teil der Statusnachricht von E_i,1 zu S gesendet, so daß S weiß, ob es einen neuen Block multicasten kann.

Es kann auch eine leicht modifizierte Version des Protokolls betrachtet werden, bei der die Quelle zu allen Repräsentanten E_i,1 (anstelle aller E_i,j für alle i, j) multicastet und die E_i,1 zu den E_i,j s (j 1) multicasten, wodurch die Verbindung entlang jedem Paar von Quelle/Ziel in zwei Segmente unterteilt werden: eines von der Quelle zu E_i,1 und das andere von E_i,1 zu E_i,j (j 1).
Die folgenden Absätze beschreiben das DSP-Protokoll ausführlicher durch Beschreibung des Formats von Steuer- und Datenpaketen und durch Beschreibung der von den Entitäten des DSP verwendeten Datenstruktur.
Die folgenden Paketstrukturen werden vorteilhafterweise in dem Protokoll benutzt und sind in 6 dargestellt: ein Steuer-(Status-)Paket 610 von einem E_i,1 zu der Quelle; ein Steuer-(Status-)Paket 620 von einem E_i,j (j 1) zu E_i,1; ein Multicast-Datenpaket 630 von der Quelle S zu E_i,j ∀ i,j; und ein Multicast-Datenpaket 640 von einem E_i,1 zu E_i,j ∀ i, j (j 1).
Die nachfolgend gegebene Notation dient zur Darstellung der Felder der in 6 dargestellten Steuer- und Datenpakete. Man beachte, daß die MVCI (Kennung für virtuelle Multicast-Leitung) der VCI (Kennung für virtuelle Leitung) ähnelt, die in verbindungsorientierten Netzwerken verwendet wird. MVCI ist hier jedoch allgemeiner und identifiziert einfach eine spezifische Multicast-Verbindung, die eine statische Zuteilung von Betriebsmitteln zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung oder eine dynamische Zuteilung von Betriebsmitteln, so wie es durch das RSVP-Protokoll geschieht, verwenden kann. Siehe Zhang, supra.
Tabelle 1: Erläuterung der in Paketformaten verwendeten Notation
Die Quelle S führt eine Tabelle T zum Verfolgen des Status jedes Multicast-Blocks. Das heißt, T zeichnet auf, welche der E_i,1 einen gegebenen Block empfangen und bestätigt haben, und ob es ein E_i,1 gibt, das einen Block innerhalb der erwarteten Zeit nicht empfangen hat. Ein Eintrag in T entspricht einem Block, der gemulticastet wurde. Jeder Eintrag enthält ein Array von Neuübertragungszählwerten count[i] und ein Array von Bestätigungen ack[i], wobei count[i] und ack[i] dem Neuübertragungszählwert bzw. dem Bestätigungsstatus von E_i,1 entsprechen. Ein ack[i] ist 1 (0), wenn der entsprechende Block durch E_i,1 zu S (nicht) empfangen und bestätigt wurde. Der Neuübertragungszählwert wird vorteilhafterweise gleich RTD_i/T_IN,i + Konstante gesetzt, wobei T_IN,i = max (RTD_i/kou, ipt), wobei kou eine Konstante zwischen 2 und 32 und ipt das Intervall zwischen zwei sukzessiven Paketübertragungen ist. RTD_i ist die geschätzte Umlaufverzögerung zwischen S und E_i,1. Jedesmal, wenn ein Statuspaket von E_i,1 ankommt, werden die count[i] s und ack[i] s durch S in der Tabelle T aktualisiert: Tatsächlich wird count[i] durch k_i jedesmal dann erniedrigt, wenn ein Statuspaket von E_i,1. an der Quelle S ankommt, wobei k_i das Intervall in Einheiten von T_IN,i zwischen zwei sukzessiven Statuspaketen von E_i,1 ist.
Über die von den Zielen verwendeten Datenstrukturen ausgedrückt, führt jedes Ziel zwei Tabellen: eine, die den Blöcken entspricht, und eine andere, die den Paketen in den Blöcken entspricht. Die Tabelle, die den Blöcken entspricht, verfolgt, welche Blöcke durch das Ziel empfangen wurden, während die Tabelle, die den Paketen entspricht, verfolgt, welche Pakete in einem Block durch das Ziel empfangen wurden. Tatsächlich wird ein einem Block entsprechender Eintrag in der ersten Tabelle auf der Basis der Einträge, die den Paketen in dem gegebenen Block in der zweiten Tabelle entsprechen, aktualisiert. Wenn z. B. alle Pakete p_i,j in einem Block b_i am Ziel empfangen werden, wird der b_i entsprechende Eintrag in der ersten Tabelle als durch das Ziel empfangen markiert. Andernfalls wird er als durch das Ziel nicht empfangen markiert. Diese Informationen bezüglich b_i werden in dem LOB-Teil der Statusnachrichten geführt.
Eine Lastquelle E_i,1 kann bestimmte zusätzliche Datenstrukturen verwenden. Jedes E_i,1 führt eine Tabelle T⁽ⁱ⁾, um den Status der von ihm lokal gemulticasteten Blöcke zu verfolgen. Somit hilft T⁽ⁱ⁾ dem E_i,1, zu bestimmen, welche Blöcke von allen Zielen in seinem Zuständigkeitsbereich empfangen wurden, und ob es einen Block gibt, der während der erwarteten Zeit durch ein Ziel in seinem Zuständigkeitsbereich nicht empfangen wurde. Jeder Eintrag in T⁽ⁱ⁾ entspricht einem Block, der lokal gemulticastet wurde. T⁽ⁱ⁾ hat eine ähnliche Struktur wie T. Das heißt, ein Eintrag in T⁽ⁱ⁾ enthält ein Array von Neuübertragungszählwerten count[j] und ein Array von Bestätigungen ack[j], wobei ein count[j] und ein ack[j] jeweils dem Neuübertragungszählwert bzw. dem Bestätigungsstatus von E_i,j, so wie es E_i,1 bekannt ist, entsprechen. Jedesmal, wenn ein Statuspaket von E_i,1 ankommt, werden count[j] und ack[j] durch E_i,1 in der Tabelle T⁽¹⁾ aktualisiert. Tatsächlich wird count[j] Jedesmal, wenn ein Statuspaket von E_i,j an der lokalen Quelle E_i,1 ankommt, um k_j erniedrigt, wobei k_j das Intervall in Einheiten von T (i) / IN,j zwischen zwei sukzessiven Statuspaketen von E_i,j ist. T (i) / IN,j = max (RTD (i) / j/kou, ipt) und RTD (i) / j = Umlaufverzögerung zwischen E_i,1 und E_i,j.
Mit Definitionen des Formats von Daten- und Steuerpaketen und mit Definitionen der Datenstrukturen, die von Entitäten des Protokolls verwendet werden, können die Schritte in der ersten Ausführungsform des Protokolls (d. h. des DSP-Protokolls) sogar noch ausführlicher beschrieben werden. Insbesondere gilt:

1. S multicastet Pakete zu allen Zielen (den E_i,j ∀ i,j) unter Verwendung des Multicast-Baums und aktualisiert die Tabelle T. Es setzt count[i] auf k_i und ack[i] auf 0 für jeden Block_i.
2. Jedes E_i,1 sendet seinen Status zu S in Form von Steuer-(Status-)Paketen in regelmäßigen Intervallen (k_i bedeutet das Intervall, ausgedrückt über T_IN,i in dem Statuspaket). S führt ein Neumulticasten eines Blocks durch, wenn es ein i gibt, dergestalt, daß der Neuübertragungszählwert count[i], der dem Block entspricht, auf null reduziert wird, aber das ack[i], das dem Block entspricht, nicht 1 ist. Das heißt, ein Block wird neu gemulticastet, solange es ein E_i,1 gibt, das den Block innerhalb der Zeit, die es haben sollte, nicht empfangen hat.
3. Jedes E_i,j sendet in seinen regelmäßigen Intervallen Status zu dem entsprechenden E_i,1. Das E_i,1, das count[j] und ack[j] auf k_j bzw. auf 0 initialisiert, multicastet einen Block, wenn es ein j gibt, dergestalt, daß count[j] = 0 und ack[j] = 0 in der Tabelle T⁽ⁱ⁾ gilt. Das heißt, ein Block wird lokal von E_i,1 gemulticastet, wenn es ein E_i,j gibt, das den Block nicht empfangen hat.
4. S multicastet einen neuen Block, solange buffer_available_i > 0 ∀ i gilt. Das heißt, in jedem E_i,1 ist Platz für neue Pakete vorhanden. Man beachte, daß E_i,1 anzeigen kann, daß buffer_available_i = 0 ist, wenn es keine alten Blöcke aus seinem Neuübertragungspuffer entfernen kann, weil bestimmte lokale Ziele E_i,j s den Empfang dieser Blöcke noch nicht bestätigt haben. Auf diese Weise kann ein E_i,1 verhindern, daß die Quelle S das Netzwerk mit neuen Multicast-Blöcken überflutet.

Das erfindungsgemäße DSP-Protokoll hat mehrere Vorteile. Erstens ist der Bestätigungsverkehr zu der Quelle im Vergleich zu Verfahren, bei denen jedes Ziel einzeln den Empfang eines Pakets/Blocks der Multicast-Quelle bestätigt, wesentlich reduziert. Der Grund dafür besteht darin, daß nicht alle Ziele (Endpunkte) bei dem erfindungsgemäßen Protokoll Bestätigungs-(Status-)Pakete zu der Quelle S senden. Es senden nur die E_i,1 Statuspakete zu der Quelle S. Aufgrund des lokalen Multicasting ist zweitens der Neuübertragungsverkehr aufgrund redundanter globaler Multicasts wesentlich verringert, wie auch die Datenlatenz, dieses Protokoll hat viele Vorteile des SNR-Protokolls. Siehe A. N. Netravali et al., „Design and Implementation of a High Speed Transport Protocol", IEEE Trans. Comm., Band 38, Nr. 11, November 1990. Wie bei dem SNR-Protokoll wird durch den periodischen Austausch vollständiger Statusinformationen (d. h. der Informationen LW_r, LOB und buffer_available) in dem DSP-Protokoll die Fehlerbehebung in diesem Verfahren im Vergleich zu Verfahren, die nicht periodisch vollständige Statusinformationen austauschen, einfacher. Drittens werden der globale Multicast-Baum und die lokalen Multicast-Bäume zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung eingerichtet, und die Datentransferphase ist daher bei diesem Verfahren im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die Multicast-Bäume dynamisch eingerichtet werden, weniger zeitaufwendig. wenn ein Block eines der E_i,1 nicht erreicht, wird er viertens gemulticastet, sobald die Quelle den Verlust des Blocks erkennt. Wenn also ein Block von mehr als einem E_i,1 nicht empfangen wird, erkennt S es aus dem „nächstliegenden" E_i,1, daß es den Block nicht empfangen hat und wartet nicht auf die Bestätigung der anderen E_i,1, die ihn ebenfalls nicht empfangen haben. Deshalb beginnt die Behebung so früh wie möglich. Fünftens kann es auch möglich sein, einen Block selektiv neu zu übertragen und den Neuübertragungsverkehr zu reduzieren, wenn zwei Ebenen von VCIs verfügbar sind: Punkt-zu-Multipunkt und Punkt-zu-Punkt.
Es ist jedoch zu beachten, daß die E_i,1 einen Neuübertragungspuffer halten müssen, so daß sie die Blöcke lokal zu den Endpunkten E_i,j neu senden können, die die Blöcke nicht empfangen haben. Außerdem muß ein Endpunkt E_i,1 die Verantwortung übernehmen, bestimmte Blöcke auch dann zu multicasten, wenn es sich einfach um einen passiven Endpunkt handelt, der nur daran interessiert ist, Multicast-Nachrichten zu empfangen, und da die E_i,1 zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung ausgewählt werden, kann es schließlich passieren, daß in einer bestimmten lokalen Vermittlungsstelle L_i E_i,1 einen Block nicht empfängt, aber ein bestimmtes anderes E_i,j ihn empfängt. In diesem Fall muß S den Block neu multicasten, obwohl ein bestimmtes E_i,j ihn im Zuständigkeitsbereich von E_i,1 empfangen hat. Dieses Problem könnte überwunden werden, wenn das E_i,j, das den Block empfangen hat, als das E_i,1 gewählt wird. Wenn das E_i,1 jedoch dynamisch gewählt wird, muß der lokale Multicast-Baum jedesmal dann aufgebaut werden, wenn ein Block gesendet wird, und dies ist eine zeitaufwendige Prozedur.
Außerdem ist zu beachten, daß, um Verbindungsausfälle zu erkennen, es notwendig sein kann, daß die E_i,1 den Status von S kennen und die E_i,j den Status entsprechender E_i,1 kennen. In diesem Fall kann ein Steuerpaket für S eingeführt werden, das periodisch auf die gleiche Weise wie in dem SNR-Protokoll zu E_i,1 s sendet. Ähnlich muß E_i,1 seinen Status in regelmäßigen Intervallen zu E_i,j s senden.
Das hier beschriebene Protokoll gilt für eine einzige Quelle und mehrere Ziele. Im Fall mehrerer Quellen und mehrerer Ziele müssen mehrere Multicast-Bäume eingerichtet werden, deren Wurzeln jeweils an jeder möglichen Quelle liegen. Dadurch wird ein gleichzeitiges Multipunkt-zu-Multipunkt-Multicasting möglich. Um ein Überbuchen von Betriebsmitteln entlang gemeinsamer Zweige verschiedener Multicast-Bäume zu verhindern, können in einem verbindungslosen Netzwerk Betriebsmittelzuteilungstechniken wie z. B. RSVP verwendet werden.
B. Eine zweite Ausführungsform – Konsolidations-Status-Protokoll (CSP)
Bei DSP wird ein E_i,1 in jedem L_i gewählt und dieser designierte Endpunkt sendet seine eigene Statusnachricht zu der Quelle S. Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die als das Konsolidations-Status-Protokoll (CSP) bezeichnet wird, wird von jeder lokalen Vermittlungsstelle L_i eine Statusnachricht zu der Quelle gesendet und diese Statusnachricht ist eine konsolidierte Statusnachricht aller Endpunkte/Ziele in ihrem Zuständigkeitsbereich.
7 ist ein Diagramm der Hauptschritte in dem CSP-Protokoll. Das Protokoll arbeitet folgendermaßen:

1. S multicastet einen Block zu allen Zielen E_i,j ∀ i, j im Schritt 710 unter Verwendung des Multicast-Baums, der in der Verbindungsherstellungsphase eingerichtet wird.
2. Die E_i,j senden ihren Status in regelmäßigen Intervallen zu der entsprechenden lokalen Vermittlungsstelle L_i (Schritt 720). Das Format der Statusnachricht ist dasselbe wie das der Statusnachricht 620, die von E_i,j s (für j 1) bei DSP zu E_i,1 gesendet wird.
3. Li konsolidiert die Statusnachrichten aus E_i,j's in seinem Zuständigkeitsbereich. L_i sendet periodisch seinen konsolidierten Status zu S (Schritt 730), d. h. ein Statussignal wird zu der Quelle gesendet, das einen Empfangsstatus relativ zu den gesendeten Blöcken angibt. Die folgenden Absätze beschreiben ein bevorzugtes Verfahren, bei dem Li konsolidierte Felder LW_r, LOB und buffer_available aus den entsprechenden Feldern einzelner Statusnachrichten von E_i,j s für die konsolidierte Statusnachricht präpariert. Man erinnere sich, daß die Felder LW_r, LOB und buffer_available in Tabelle 1 definiert sind. Das konsolidierte LW_r wird folgendermaßen gebildet: LW_{r(consolidated)} = min (LW (j) / r) wobei LW (j) / r das LW_r-Feld der Statusnachricht von E_i,j zu L_i ist. Das heißt, L_i wählt den niedrigsten Wert von LW_r unter den LW_r der Statusnachrichten der E_i,j als das LW_{r(consolidated)}. Wenn Z. B. die LW_r der E_i,j 4, 3, 2, 8 und 5 sind, Wählt L_i 2 als LW_{r(consolidated)}, wodurch S angegeben wird, daß alle Ziele in seinem Zuständigkeitsbereich alle Blöcke bis zum Block Nummer 2 empfangen haben, obwohl es bestimmte Ziele in demselben Zuständigkeitsbereich gibt, die alle Blöcke bis zu den Block Nummern 3, 4, 5 und 8 empfangen haben. Das konsolidierte LOB wird folgendermaßen gebildet: LOB_consolidated ist eine bitweise AND-Verknüpfung der ordnungsgemäß ausgerichteten LOB der E_i,j. Man beachte, daß das LOB-Feld abhängig von dem Wert von LW_r eine verschiedene Bedeutung für die verschiedenen E_i,j hat. Wenn das LW_r von E_i,2 z. B. 3 und LOB den Wert 01000010 hat (das äußerste linke Bit in LOB entspricht dem unteren Ende des Fensters und das äußerste rechte Bit entspricht dem oberen Ende des Fensters) bedeutet dies, daß E_i,2 alle Blöcke bis zum Block Nummer 3 empfangen hat und auch die Blöcke 5 und 10 empfangen hat. Wenn E_i,4 LW_r = 4 und dasselbe LOB hat, bedeutet dies, daß E_i,4 alle Blöcke bis zum Block Nummer 4 empfangen hat und auch die Blöcke 6 und 11 empfangen hat. wenn das LOB von E_i,2 und das von E_i,4 konsolidiert werden sollen, muß man also das LOB von E_i,4 um ein Bit verschieben und das äußerste linke Bit des LOB mit 1 füllen und das äußerste rechte Bit des ursprünglichen LOB verwerfen, so daß die Bit, die den Status der Blöcke 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 darstellen, ausgerichtet werden. Nachdem die Ausrichtung geschehen ist, muß eine bitweise AND-Operation durchgeführt werden, um das konsolidierte LOB zu finden. Das Feld buffer_available in dem konsolidierten Status von L_i ist das Minimum der buffer_available-Werte in den E_i,j in seinem Zuständigkeitsbereich. L_i sendet den konsolidierten Status der Ziele in seinem Zuständigkeitsbereich zu S. Das Format dieser Statusnachricht ist vorteilhafterweise dasselbe wie das der bei DSP von den E_i,1 zu S gesendeten Statusnachricht.
4. Im Schritt 740 multicastet S einen Block neu zu allen Zielen, wenn es ein E_i,j gibt, das den Block nicht innerhalb der erwarteten Zeit empfangen hat. S könnte den Block jedoch auch nur neu zu dem spezifischen E_i,j senden, das den Block nicht empfangen hat, solange zusätzlich zu den Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen verfügbar wären.
5. S multicastet einen neuen Block, solange Pufferplatz in jedem L_i zum Empfang eines neuen Blocks verfügbar ist. Wenn jeder Endpunkt E_i,j in der lokalen Vermittlungsstelle L_i verfügbaren Puffer für einen neuen Block hat, wird gesagt, daß das L_i verfügbaren Pufferplatz für einen neuen Block hat. Man beachte, daß dieses Protokoll vermeidet, die L_i als Speicher- und Weiterleitungs-Knoten zu benutzen, da das Assemblieren von Paketen in den L_i unnötige Verzögerung und unnötige Komplexität in den Vermittlungen einführt.

CSP ist im allgemeinen sehr unkompliziert und hat mehrere Vorteile. Z. B. gibt es keine lokalen Multicast-Bäume wie bei DSP, und daher geschehen alle Neumulticasts durch die Quelle S. Außerdem ist der Bestätigungs-(Statusnachrichten-)Verkehr zu der Quelle S im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem jedes Ziel einzeln den Empfang eines Blocks der Quelle bestätigt wesentlich geringer. Außerdem erfordert kein Ziel einen Neuübertragungspuffer wie bei DSP. Wenn ein Block nicht eines der E_i,j erreicht, wird er schließlich gemulticastet, sobald S den Verlust des Blocks erkennt. Wenn also ein Block nicht von mehr als einem E_i,j empfangen wird, dann erkennt S dies aus dem „nächsten" L_i, das den Block nicht empfangen hat und wartet nicht auf die Bestätigung der anderen L_i, die ihn auch nicht empfangen haben. Deshalb startet die Behebung so früh wie möglich. Man beachte jedoch, daß jedes L_i den Status der E_i,j in seinem Zuständigkeitsbereich konsolidieren muß. Dies ist eine zusätzliche Last für die L_i und erfordert Wechsel zu Vermittlungen anstelle von Endpunkten. Wenn es ein einzelnes E_i,j gibt, das einen Block nicht empfangen hat, muß außerdem S den Block zu allen Zielen multicasten, während bei DSP ein solcher Fall durch das lokale Multicast durch das entsprechende E_i,1 abgewickelt wird.
D. Ein drittes Protokoll – kombiniertes Protokoll (CP)
Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die als das kombinierte Protokoll (CP) bezeichnet wird, kombiniert Ideen aus DSP und CSP. Die lokalen Multicast-Bäume in DSP werden zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung eingerichtet und die E_i,1 bleiben daher während des gesamten Multicasts von S unverändert. Dies kann jedoch zu einer Situation führen, in der ein E_i,1 einen Block nicht empfangen hat, aber ein bestimmtes anderes E_i,j im selben Zuständigkeitsbereich (d. h., innerhalb desselben L_i) diesen Block empfangen hat. In einer solchen Situation multicastet S bei DSP das Paket neu.
CP ist jedoch ein Versuch, der obigen Situation abzuhelfen, indem die lokalen Multicast-Bäume dynamisch gewählt werden. 8 ist ein Diagramm der Hauptschritte in dem CP-Protokoll. Das Protokoll arbeitet wie folgt:

1. S multicastet einen Block im Schritt 810 zu allen Zielen unter Verwendung des globalen Multicast-Baums, der zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung gewählt wird.
2. Die Endpunkte E_i,j senden ihren Status zu der entsprechenden lokalen Vermittlungsstelle L_i genau wie bei CSP im Schritt 820. L_i sendet einen konsolidierten Status zu der Quelle S, der einen Empfangsstatus relativ zu den gesendeten Blöcken anzeigt. Die Statuskonsolidierung geschieht jedoch bei CP anders als bei CSP. Die folgenden Abschnitte beschreiben, wie L_i aus den entsprechenden Feldern der einzelnen Statusnachrichten von E_i,j s für das CP-Protokoll ein konsolidiertes LW_r, ein konsolidiertes LOB und ein konsolidiertes buffer_available präpariert. Das konsolidierte LW_r wird folgendermaßen gebildet: LW_{r(consolidated)} = max (LW (j) / r) wobei LW (j) / r das LW_r-Feld der Statusnachricht von E_i,j zu L_i ist. Das heißt, L_i wählt den höchsten Wert von LW_r unter den LW_r der Statusnachrichten der E_i,j als das LW_{r(consolidated)}. Wenn z. B. die LW_r der E_i,j 4, 3, 2, 8 und 5 lauten, wählt L_i 8 als sein LW_r, wodurch S das Vorhandensein eines Ziels in seinem Zuständigkeitsbereich angezeigt wird, das alle Blöcke bis zum Block Nummer 8 empfangen hat, obwohl es andere Ziele in demselben Zuständigkeitsbereich gibt, die nicht alle Blöcke bis zum Block Nummer 8 empfangen haben. In einem gewissen Sinne ist CP ein optimistisches Protokoll, im Gegensatz zu CSP, das pessimistisch ist. LOB_consolidated ist eine bitweise OR-Verknüpfung der ordnungsgemäß ausgerichteten LOB der E_i,j. Man nehme an, daß das LW_r von E_i,2 3 und LOB 01000010 beträgt und das LW_r von E_i,4 4 und LOB dasselbe ist. Die Konsolidierung bei CP erfolgt auf die folgende Weise. Das LOB von E_i,2 wird um ein Bit nach links geschoben, wobei das äußerste rechte Bit des LOB mit 0 gefüllt und das äußerste linke Bit des ursprünglichen LOB verworfen wird, wodurch die den Status der Blöcke 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 darstellenden Bit ausgerichtet werden. Nach der Ausrichtung muß eine bitweise OR-Operation stattfinden, um das konsolidierte LOB zu finden. Das Feld buffer_available in dem konsolidierten Status von L_i ist das Minimum des buffer_available an den E_i,j in seinem Zuständigkeitsbereich.
3. L_i sendet den konsolidierten Status der Ziele in seinem Zuständigkeitsbereich zu S (Schritt 830). Das Format dieser Statusnachricht ist vorteilhafterweise dasselbe wie das der Statusnachricht, die von den E_i,1 bei DSP zu S gesendet wird. Da das L_i den globalen Status der Ziele in seinem Zuständigkeitsbereich besitzt, weiß es, welche Blöcke von welchen Endpunkten empfangen wurden, und welche Blöcke nicht von allen Endpunkten in seinem Zuständigkeitsbereich empfangen wurden. Auf der Basis dieser Informationen erzeugt L_i einen lokalen Multicast-Baum mit Wurzel an dem E_i,j, das einen gegebenen Block empfangen hat, der nicht von jedem Ziel in dem L_i empfangen wurde. Dieses bestimmte E_i,j soll als E_i,jsource bezeichnet werden.
4. L_i informiert E_i,jsource über den Block bzw. die Blöcke, den bzw. die es benötigt, um lokal zu den Zielen in L_i zu multicasten. E_i,jsource multicastet wiederholt zu den E_i,j, bis es von L_i, das den angesammelten Status der E_i,j in seinem Zuständigkeitsbereich besitzt, angewiesen wird, zu stoppen. Tatsächlich senden die Ziel-E_i,j weiter ihren Status zu L_i und nicht zu E_i,jsource. L_i sammelt den Status der Ziele in seinem Zuständigkeitsbereich und erzeugt dynamisch einen lokalen Multicast-Baum. Dies ist Schritt 850.
5. S multicastet einen Block neu, wenn ein bestimmtes L_i den Block nicht empfangen hat (Schritt 840). Hierbei hat, wenn kein E_i,j in einem L_i einen gegebenen Block empfangen hat, das L_i den Block nicht empfangen.
6. S multicastet einen neuen Block, wenn jedes L_i verfügbaren Pufferplatz für neue Blöcke hat. In diesem Kontext ist, wenn buffer_available > 0 für jedes E_i,j in einem L_i ist, Pufferplatz für das L_i verfügbar.

Von den beschriebenen Protokollen ist in der Regel bei CP das Neumulticasten von Verkehr von der Quelle S zu den Zielen am geringsten. Der Grund dafür besteht darin, daß S einen Block nicht neu multicasten muß, sobald mindestens ein einziges Ziel in jedem L_i den Block empfängt. CP ist insofern vorteilhaft, als Bestätigungsverkehr zu der Quelle im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem jedes Ziel einzeln den Empfang eines Pakets/Blocks der Multicasting-Quelle bestätigt, wesentlich verringert, weil nicht alle Ziele (Endpunkte) Bestätigungs-(Status-)Pakete zu der Quelle S senden. Nur die L_i senden Statuspakete zu der Quelle S. CP behält außerdem alle Vorteile des SNR-Protokolls. Der periodische Austausch vollständiger Zustandsinformationen vereinfacht die Fehlerbehebung bei diesem Protokoll im Vergleich zu anderen Protokollen, die nicht periodisch vollständige Zustandsinformationen austauschen. Man beachte außerdem, daß, wenn ein Block eines der L_i nicht erreicht, dieser gemulticastet wird, sobald S den Verlust des Blocks erkennt. Hierbei wird, wenn ein Block ein beliebiges Ziel E_i,j in der lokalen Vermittlungsstelle L_i nicht erreicht, der Block nicht durch L_i empfangen. Wenn ein Block also nicht von mehr als einem L_i empfangen wird, erkennt S dies aus dem „nächsten" L_j, das den Block nicht empfangen hat, und wartet nicht auf die Bestätigung von den anderen E_i,1. die ihn ebenfalls nicht empfangen haben. Deshalb beginnt die Behebung so früh wie möglich.
CP weist ein Verarbeitungsoverhead auf, das dem dynamischen Einrichten der lokalen Multicast-Bäume, im Gegensatz zu dem statischen Einrichten dieser während der Verbindungsherstellung wie bei DSP, zugeordnet ist. Außerdem besteht ein Kommunikationsoverhead, da jedes L_i das entsprechende E_i,jsource über das Paket informieren muß, das E_i,jsource lokal multicasten muß, und außerdem E_i,jsource informieren muß, wenn es nicht mehr multicasten muß. Man beachte weiterhin, daß CP erfordert, daß alle Endpunkte E_i,j zwei Puffer führen müssen: (1) einen Neuassemblierpuffer und (2) einen Neuübertragungs puffer. Die Notwendigkeit des ersteren ist offensichtlich. Der Neuübertragungspuffer muß geführt werden, da ein E_i,j möglicherweise die Blöcke lokal zu anderen E_i,j neu senden muß, die sie nicht empfangen haben. Schließlich muß jeder Endpunkt E_i,j möglicherweise die Verantwortung tragen, bestimmte Blöcke neu zu senden, auch wenn er einfach nur ein passiver Endpunkt ist, der nur daran interessiert ist; Multicast-Nachrichten zu empfangen.
E. Schlußfolgerung
Die vorliegende Offenlegung beschreibt ein Verfahren zum Netzwerk-Multicasting. Das Verfahren wurde ohne Bezugnahme auf spezifische Hardware oder Software beschrieben. Stattdessen wurde das Verfahren so beschrieben, daß Fachleute ohne weiteres Hardware oder Software je nach Verfügbarkeit oder Vorzug anpassen können. Obwohl die obigen Lehren der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf Multicast-Protokolle erfolgten, werden Fachleute die Anwendbarkeit dieser Lehren auf andere Kontexte erkennen.

Claims

Verfahren mit den folgenden Schritten: Senden von Informationsblöcken von einer Quelle zu einer Menge von Zielen, wobei jedes Ziel einer lokalen Vermittlungsstelle in einer Menge von lokalen Vermittlungsstellen zugewiesen ist, Empfangen eines ersten Statussignals von jeder lokalen Vermittlungsstelle in der Quelle, wobei das erste Statussignal einen Empfangsstatus für ein oder mehrere Ziele anzeigt, die relativ zu den gesendeten Blöcken dieser lokalen Vermittlungsstelle zugewiesen sind; und Senden der Informationsblöcke, die von keinen der lokalen Vermittlungsstellen empfangen wurden, von der Quelle zu den lokalen Vermittlungsstellen als Reaktion auf die ersten Statussignale.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Informationsblöcke entlang einem globalen Multicast-Baum gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der globale Multicast-Baum auf einer Transportebene in einem Computernetzwerk hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes Ziel eine zugeordnete Menge von Puffern aufweist und wobei das erste Statussignal aus jeder lokalen Vermittlungsstelle den Platz anzeigt, der in den Puffern mindestens eines Ziels in dieser lokalen Vermittlungsstelle verfügbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Statussignal aus jeder lokalen Vermittlungsstelle durch ein repräsentatives Ziel in jeder lokalen Vermittlungsstelle gesendet wird und wobei das erste Statussignal eine Menge von bestimmten Informationsblöcken anzeigt, die der ausgewiesene Repräsentant nicht empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin mit dem folgenden Schritt: Senden eines jeweiligen zweiten Statussignals von jedem Ziel in jeder lokalen Vermittlungsstelle zu dem Repräsentant für diese lokale Vermittlungsstelle, wobei das jeweilige zweite Statussignal von jedem Ziel eine Menge von Informationsblöcken anzeigt, die dieses Ziel nicht empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin mit dem folgenden Schritt: Senden, entlang einem lokalen Multicast-Weg in jeder lokalen Vermittlungsstelle, einer Teilmenge der Menge von Informationsblöcken, die von Zielen in dieser lokalen Vermittlungsstelle nicht empfangen wurden, wobei die Wurzel des lokalen Multicast-Baums in jeder lokalen Vermittlungsstelle das jeweilige repräsentative Ziel für diese lokale Vermittlungsstelle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das jeweilige erste Statussignal aus jeder lokalen Vermittlungsstelle auf einem jeweiligen zweiten Statussignal aus jedem Ziel in dieser lokalen Vermittlungsstelle basiert und wobei das jeweilige zweite Statussignal aus jedem Ziel eine Menge von Informationsblöcken anzeigt, die dieses Ziel nicht empfangen hat.
Verfahren zum Senden von Informationen von einer Quelle zu jedem Ziel in einer Menge von Zielen entlang einem globalen Multicast-Baum, wobei jedes Ziel in der Menge von Zielen einer lokalen Vermittlungsstelle in einer Menge von lokalen Vermittlungsstellen zugewiesen ist, mit den folgenden Schritten: Senden von Informationsblöcken zu jedem Ziel in der Menge von Zielen entlang dem globalen Multicast-Baum; Senden eines jeweiligen ersten Statussignals von jedem Ziel in einer lokalen Vermittlungsstelle zu dieser lokalen Vermittlungsstelle, wobei das jeweilige erste Statussignal von jedem Ziel eine Menge von Informationsblöcken anzeigt, die dieses Ziel in dieser lokalen Vermittlungsstelle nicht empfangen hat; und Senden eines jeweiligen konsolidierten Statussignals von jeder lokalen Vermittlungsstelle zu der Quelle, wobei das jeweilige konsolidierte Statussignal von jeder lokalen Vermittlungsstelle auf ersten Statussignalen basiert, die aus Zielen in dieser lokalen Vermittlungsstelle empfangen werden, und wobei das konsolidierte Statussignal von jeder lokalen Vermittlungsstelle die Menge von Informationsblöcken anzeigt, die die Ziele in dieser lokalen Vermittlungsstelle nicht empfangen haben.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei jedes Ziel eine Menge von zugeordneten Puffern aufweist und wobei die Informationen in den Puffern gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste Statussignal aus einem gegebenen Ziel anzeigt, ob das Ziel ausreichend Platz in dem zugeordneten Puffer zum Empfangen neuer Informationblöcke besitzt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der globale Multicast-Baum auf einer Transportebene in einem Computernetzwerk hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin mit dem folgenden Schritt: Neusenden der Mengen von Bblöcken, die von einem oder mehreren Zielen nicht empfangen wurden, von der Quelle zu einem gegebenen Ziel entlang dem globalen Multicast-Baum.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin mit dem folgenden Schritt: Neusenden der Mengen von Blöcken, die von dem gegebenen Ziel nicht empfangen wurden, von der Quelle zu einem gegebenen Ziel entlang einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung.