一種簡化的igmp組播代理實現方法
2023-06-17 19:43:56
專利名稱：一種簡化的igmp組播代理實現方法
技術領域：
本發明涉及網絡技術中數字信息的傳輸，特別涉及一種簡化的IGMP組播代理實現方法。IGMP(網際網路組管理協議)協議運行於主機和與主機直接相連的組播路由器之間，是IP主機用來報告多址廣播組成員身份的協議。通過IGMP協議，一方面主機可以通過IGMP協議通知本地路由器希望加入並接收某個特定組播組的信息；另一方面，路由器通過IGMP協議周期性地查詢區域網內某個已知組的成員是否處於活動狀態。IGMP協議的主要作用是解決網絡上廣播時佔用帶寬的問題。在網絡中，當給所有客戶端發出廣播信息時，支持IGMP的交換機會將廣播信息不經過濾地發給所有客戶端，但是這些信息只需要通過組播的方式傳輸給某一個部分的客戶端，能夠大量節約網絡帶寬、降低網絡負載。
組播是一種將報文發往多個接收者的通信方式，實現了IP網絡中點到多點的高效數據傳送，能夠大量節約網絡帶寬、降低網絡負載。在許多應用中，它比廣播更好，因為組播降低了不參與通信的主機的負擔。簡單的IGMP協議是多播的基本模塊。組播技術包括地址分配、組成員管理、組播報文轉發、路由建立、可靠性等方面。本發明涉及組成員管理，即在路由器和交換機中建立起直聯網段內的組成員關係信息，具體地說，就是哪個接口下有哪個組播組的成員，每個成員觀看的頻道。
路由器主要是查詢器和控制組播流下發的功能。IGMP具有查詢器選舉機制。最低單播IP位址的IGMP路由器被選舉為查詢器。所有的IGMP路由器初始化自已為查詢器″Querier″，一旦收到同一網段上一個來自更低IP位址的查詢它就放棄自己作為查詢器的角色″Non-Querier″。查詢報文分為兩種，通常查詢(GeneralQuery)和指定組查詢(Group-specific Query)；指定組查詢把要查詢的組地址寫在組地址域中。當成員收到查詢報文，將啟動一個值在(0~最大響應時間)的計時器。當記時器記時期間，如果又接到一個來自路由器的查詢，若且唯若該查詢的最大響應時間小於當前計時器的值時發生重置。路由器收到響應報文，將報告的組地址加入列表，並設定計時器(Group Membership Interval)，重複的響應報文將重置改值，如果該值到期後，仍未收到響應報文，則認為該組失效。
DSLAM，即數字用戶線接入復接器，是實現IGMP組播代理(PROXY)的物理實體；IGMP組播代理(PROXY)則是DSLAM軟體功能的一部分。
IGMP PROXY(組播代理)協議需要完成以下功能(1)接收成員的IGMP請求，建立組成員關係；(2)接收成員的IGMP離開，通過特定組查詢確認用戶是否已經離開該組，並修改組成員關係；(3)作為查詢器，定期對成員埠進行通用組查詢，維護組成員關係；(4)作為上層路由器的成員，需要某個組時要發送IGMP請求，請求加入該組，離開時發送IGMP離開，通知路由器從該組刪除自己，響應上層路由器的通用查詢，報告自己所加入的組播組。
現有的組播技術中，主機發送IGMP加入請求報文請求連接預定組播組後，首先需要進行鑑權，然後才開始申請建立頻道連接，申請頻道成功後才可以接收此組播數據流(如
圖1所示)，這樣導致成員加入的時延比較長。
現有技術的缺點還包括1、要求交換網片可以支持L3功能，支持IGMP協議捕獲到主機CPU，而可以實現這些功能的晶片價格昂貴，並且軟體工作量偏大、對CPU的要求較高；2、要實現以上標準IGMP PROXY四大功能，軟體處理流程複雜；3、對於DSLAM(數字用戶線接入復接器)下的多成員多頻道，CPU要實時處理大量報文，佔用大量的CPU資源，對CPU要求較高，同時難以保證處理的及時性，如果提高CPU性能會增加成本，如果不提高CPU性能則會降低對用戶請求的處理速度和並發用戶請求處理數目。
本發明的目的在於提供一種簡化的IGMP組播代理實現方法，可以克服現有技術中的缺陷。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種簡化的IGMP組播代理實現方法，包括步驟101，主機發送IGMP加入請求報文請求連接預定組播組；102，IGMP組播代理將該請求報文送到鑑權模塊進行鑑權，同時檢查該主機所申請的頻道是否已經建立，如果還沒有建立，則將該請求報文轉發到組播路由器請求該頻道；103，如果鑑權失敗，IGMP組播代理向組播路由器發送離開報文。
步驟102中，如果所述主機所申請的頻道已經建立，則路由器直接將該申請報文丟棄，不再轉發到組播路由器。
步驟103進一步包括IGMP組播代理收到來自主機的離開報文後，檢查主機所在頻道的在線成員數，如果所述主機是該頻道最後一個成員，則將該離開報文轉發到組播路由器，請求刪除該組播流；否則IGMP組播代理刪除該主機用戶，並刷新該頻道在線成員信息。
作為本發明的一個改進，本發明方法進一步包括步驟IGMP組播代理增加頻道上報器，每隔一段上報間隔T，所述頻道上報器將所有在線的頻道上報給組播路由器。
其中，IGMP組播代理直接丟棄組播路由器發送過來的查詢報文。
IGMP組播代理啟動一個定時器，按在線頻道數計算出每個當前在線頻道的上報時間點，到達時間點時上報一個頻道，到達上報間隔T後再重新計算新的在線頻道上報時間點。
所述上報間隔T內頻道的上報報文均勻分布在報告周期進行上報。
作為本發明的一個改進，所述上報間隔T小於組播路由器的查詢間隔。
所述鑑權模塊位於DSLAM(數字用戶線接入復接器)上、外部網管上或者SYSLOG(系統日誌)設備上。
本發明技術方案帶來的有益效果是①主機用戶鑑權處理、向上層組播路由器申請組播流是並行處理的，提高主機用戶切換頻道的速度。②簡化了作為上層組播路由器成員的報告器功能部分，下行的查詢報文在硬體直接丟棄，不透傳到主機用戶，CPU不處理，減輕了軟體和用戶側的處理負擔，通過主動上報來維持路由器上的組成員關係。③採用了特殊算法，多個頻道的上報報文均勻分部在上報間隔T進行上報，降低了報文突發度和對組播路由器的衝擊。④本發明在保證IGMP PROXY功能實現的情況下，簡化了標準的IGMP PROXY處理流程，降低了軟體處理的複雜度，不再要求交換網片支持L3功能，即不需要交換網片將下行IGMP協議捕獲到主機CPU，降低了CPU的處理負荷，從而降低了硬體要求，簡化軟體處理流程。綜上所述，本發明在完全滿足IGMP PROXY協議處理要求的同時，使得軟體實現簡潔穩定，對CPU性能要求低，硬體成本低。圖1是現有技術中組成員管理的典型系統工作模式圖；圖2是本發明中用戶加入組播組的處理流程圖；圖3是本發明中用戶離開組播組的處理流程圖；圖4是本發明方法中組成員管理的系統工作模式圖。下面結合具體實施例對本發明方法作進一步闡述。
圖2所示本發明的實施例中用戶加入組播組的處理流程圖。
首先，主機發送IGMP加入請求報文請求連接預定組播組用戶打開一個組播視頻後，計算機主機發送一個IGMP加入請求報文。
IGMP組播代理捕獲到該IGMP加入請求報文後，只送到軟體處理。為了避免大量DSLAM(數字用戶線接入復接器)下的大量用戶同時把各自的IGMP請求報文直接透傳到上層組播路由器，增加了組播路由器的負擔，IGMP組播代理不需要再把用戶的IGMP請求報文複製成兩份然後轉發其中的一份到上面的網絡上。
IGMP組播代理將該請求報文送到鑑權模塊進行鑑權，檢測該模塊是否合法，同時檢查該主機用戶所申請的頻道是否已經建立。如果已經建立，則將該申請報文直接丟棄，下發消息將該主機用戶加入到該組播流PVC(永久虛連接)，使該用戶可以接收此組播數據流；如果還沒有建立，則將該請求報文轉發到組播路由器請求該頻道，創建組播PVC，請求組播路由器將該組播流送到DSLAM，並將主機用戶加入到新申請的組播PVC內。其中，鑑權模塊可以位於DSLAM上，或外部網管上，或者SYSLOG設備上。
如果該用戶鑑權失敗(用戶不合法)，再由IGMP組播代理向組播路由器發送離開報文，將該主機用戶從組播組中刪除即可。這樣，鑑權處理與向上層組播路由器申請組播流是並行處理的，而不是串行處理的方法，即用戶鑑權和申請組播流同時進行，有效減少了成員加入的時延。
圖3所示是本發明的實施例中，用戶離開組播組的處理流程圖。
DSLAM收到來自主機的離開報文後，檢查主機所在頻道的在線成員數，如果所述主機是該頻道最後一個成員，則將該離開報文轉發到組播路由器，請求刪除該組播流；否則DSLAM刪除該主機用戶，並刷新該頻道在線成員信息。
本發明簡化了作為上層組播路由器成員的報告器功能部分，下行的查詢報文在硬體直接丟棄，不透傳到主機用戶，CPU不處理，減輕了軟體和用戶側的處理負擔，通過主動上報來維持路由器上的組成員關係，如圖4所示。即IGMP組播代理增加頻道上報器，每隔一段上報間隔T，頻道上報器將所有在線的頻道上報給組播路由器，防止上層組播路由器認為頻道老化而停止了組播節目的轉發。同時，為了減少上報組播路由器報文的突發度，將上報報文分散在主動上報間隔內，實現方法如下系統啟動一個定時器，按在線頻道數計算出每個當前在線頻道的上報時間點，到達時間點時上報一個頻道，到達上報間隔T時再重新計算新的在線頻道上報時間點。其中，上報間隔T要小於路由器的查詢間隔，這樣，頻道不至於老化，同時也不會上報過密，造成組播路由器的負荷過重。
權利要求
1.一種簡化的IGMP組播代理實現方法，其特徵在於包括步驟101，主機發送IGMP加入請求報文請求連接預定組播組；102，IGMP組播代理將該請求報文送到鑑權模塊進行鑑權，同時檢查該主機所申請的頻道是否已經建立，如果還沒有建立，則將該請求報文轉發到組播路由器請求該頻道；103，如果鑑權失敗，IGMP組播代理向組播路由器發送離開報文。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟102中，如果所述主機所申請的頻道已經建立，則IGMP組播代理直接將該申請報文丟棄，不再轉發到組播路由器，只刷新該頻道在線成員信息。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於步驟103進一步包括IGMP組播代理收到來自主機的離開報文後，檢查主機所在頻道的在線成員數，如果所述主機是該頻道最後一個成員，則將該離開報文轉發到組播路由器，請求刪除該組播流；否則IGMP組播代理刪除該主機用戶，並刷新該頻道在線成員信息。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於進一步包括步驟IGMP組播代理增加頻道上報器，每隔一段上報間隔T，所述頻道上報器將所有在線的頻道上報給組播路由器。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於IGMP組播代理直接丟棄組播路由器發送過來的查詢報文。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於IGMP組播代理啟動一個定時器，按在線頻道數計算出每個當前在線頻道的上報時間點，到達時間點時上報一個頻道，到達上報間隔T後再重新計算新的在線頻道上報時間點。
7.根據權利要求4、5或6所述的方法，其特徵在於所述上報間隔T小於組播路由器的查詢間隔。
8.根據權利要求4、5或6所述的方法，其特徵在於所述上報間隔T內頻道的上報報文均勻分布在報告周期進行上報。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述鑑權模塊位於IGMP組播代理上、外部網管上或者SYSLOG(系統日誌)設備上。
全文摘要
本發明涉及網絡技術中數字信息的傳輸，特別涉及一種簡化的IGMP組播代理實現方法。一種簡化的IGMP組播代理實現方法，包括步驟主機發送IGMP加入請求報文請求連接預定組播組；IGMP組播代理將該請求報文送到鑑權模塊進行鑑權，同時檢查該主機所申請的頻道是否已經建立，如果還沒有建立，則將該請求報文轉發到組播路由器請求該頻道；如果鑑權失敗，IGMP組播代理向組播路由器發送離開報文。本發明的有益效果是提高了主機用戶切換頻道的速度；簡化了作為上層組播路由器成員的報告器功能部分，減輕了軟體和用戶側的處理負擔，降低了硬體要求，簡化軟體處理流程。本發明在完全滿足IGMP PROXY協議處理要求的同時，使得軟體實現簡潔穩定，對CPU性能要求低，硬體成本低。
文檔編號H04L9/32GK1859281SQ20051010065
公開日2006年11月8日 申請日期2005年10月20日 優先權日2005年10月20日
發明者王興鵬, 羅勇 申請人:華為技術有限公司