二层组播管理方法、系统及二层交换机[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101388788A [43]公开日2009年3月18日
[21]申请号200810225412.X [22]申请日2008.10.29
[21]申请号200810225412.X
[71]申请人杭州华三通信技术有限公司
地址310053浙江省杭州市高新技术产业开发区
之江科技工业园六和路310号华为杭州生
产基地
[72]发明人王连朝 周迪 [74]专利代理机构北京德琦知识产权代理有限公司代理人宋志强 麻海明
[51]Int.CI.H04L 12/18 (2006.01)H04L 12/56 (2006.01)H04L 12/24 (2006.01)
权利要求书 5 页 说明书 17 页 附图 8 页
[54]发明名称
二层组播管理方法、系统及二层交换机
[57]摘要
本发明公开了二层组播管理方法、系统及二层
交换机。

方法包括：二层交换机使能IGSP后，对于
使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台
路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发
组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口
配置为禁止路由器端口；二层交换机接收组播流，
将组播流向自身的各路由器端口和该组播流对应的
组播组成员端口转发。

本发明避免了组播泛滥。

200810225412.X权 利 要 求 书第1/5页 1、一种二层组播管理方法，其特征在于，该方法包括： 二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；
二层交换机接收组播流，将组播流向自身的各路由器端口以及该组播流对应的组播组成员端口转发。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将二层交换机上与该路由器相连的端口设置为禁止路由器端口之后进一步包括： 二层交换机从禁止路由器端口接收到路由器发来的针对组播组的组播加入消息，则将该禁止路由器端口作为该组播组的成员端口。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将该禁止路由器端口作为该组播组的成员端口之后进一步包括：二层交换机从该禁止路由器端口接收到针对所述组播组的组播离开消息，则取消该禁止路由器端口作为所述组播组的成员端口。

4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述三层组播协议为协议无关组播源特定组播PIM SSM，
所述将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口之后、二层交换机从禁止路由器端口接收路由器发来的针对组播组的组播加入消息之前进一步包括：
所述路由器从下行接口接收到(S，G)P I M加入或(S，G)I G M P v3加入消息，根据S信息在单播路由表中查找到反向路径转发RPF接口，通过该RPF接口将(S，G)IGMPv3成员关系报告消息发送出去，
所述针对组播组的组播加入消息为(S，G)IGMPv3成员关系报告消息。

5、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述二层交换机不与
组播源直连，
所述方法进一步包括：预先对每个路由器上与二层交换机相连的接口使能PIM-IGMP转换特性；
所述将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口之后、二层交换机从禁止路由器端口接收路由器发来的针对组播组的组播加入消息之前进一步包括：
所述路由器从下行接口接收到PIM加入消息或IGMP加入消息，则通过自身使能了P I M-I G M P转换特性的接口同时将P I M加入消息和I G M P加入消息发送出去，
所述组播加入消息为IGMP加入消息。

6、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述将二层交换机上与该路由器相连的端口设置为禁止路由器端口之后进一步包括： 二层交换机从禁止路由器端口接收路由器发来的源地址不为0.0.0.0的IGMP普遍组查询报文或PIM hello报文，则将该禁止路由器端口设置为IGMP报告端口，
二层交换机从其它端口接收IGMP加入或离开消息，向该IGMP报告端口转发该IGMP加入或离开消息。

7、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口的同时进一步包括，将该端口配置为IGMP报告端口；
且，当二层交换机从其它端口接收IGMP加入或离开消息时，向该IGMP 报告端口转发该IGMP加入或离开消息。

8、一种二层交换机，其特征在于，该二层交换机包括： 禁止路由器端口设置模块，在本二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP后，对于使能三层组播协议的、与本二层交换机直连的每台路由器，若不希望本二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将本二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；
组播转发模块，接收组播流，将组播流向本二层交换机的各路由器端口和该组播流对应的组播组成员端口转发。

9、如权利要求8所述的二层交换机，其特征在于，所述交换机进一步包括互联网组管理协议IGMP报告端口设置模块，用于在从禁止路由器端口接收到路由器发来的源地址不为0.0.0.0的IGMP普遍组查询报文或PIM hello报文时，将该禁止路由器端口设置为IGMP报告端口，以使得此后从其它端口接收到的IGMP加入和离开消息可以转发给该IGMP报告端口。

10、如权利要求8或9所述的二层交换机，其特征在于，所述交换机进一步包括组播组成员端口维护模块，当从禁止路由器端口接收到针对组播组的组播加入消息时，将该禁止路由器端口作为该组播组的成员端口；当从禁止路由器端口接收到针对组播组的组播离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组的成员端口。

11、一种二层组播管理系统，其特征在于，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机与组播源直连，并与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能协议无关组播稀疏模式PIM SM，其中：
二层交换机，使能IGSP后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G)互联网组管理协议IGMP加入消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G) I G M P离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口； 路由器，从下行接口接收到(*，G)P I M加入或(*，G)I G M P加入消息，通过本路由器上使能了PIM-IGMP转换特性的接口，向二层交换机发送(*，G)I G M P加入消息；从下行接口接收到(*，G)P I M离开或(*，G)IGMP离开消息，通过本路由器上使能了PIM-IGMP转换特性的接口，向二层交换机发送(*，G)IGMP离开消息。

12、一种二层组播管理系统，其特征在于，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机与组播源直连，并与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能协议无关组播源特定组播PIM SSM，其中：
二层交换机，使能IGSP后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)互联网组管理协议IGMPv3成员关系报告消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)I G M P v3离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，从下行接口接收到(S，G)P I M加入或(S，G)I G M P v3加入消息，根据S信息在单播路由表中查找到反向路径转发RPF接口，通过该R P F接口将(S，G)I G M P v3成员关系报告消息发送给二层交换机；从下行接口接收到(S，G)P I M离开或(S，G)I G M P v3离开消息，根据S 信息在单播路由表中查找到RPF接口，通过该RPF接口将(S，G)IGMPv3离开消息发送给二层交换机。

13、一种二层组播管理系统，其特征在于，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机不与组播源直连，而与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能协议无关组播稀疏模式PIM SM，其中：
二层交换机，使能IGSP后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G)互联网组管理协议IGMP加入消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G) I G M P离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，对本路由器上与二层交换机相连的接口使能PIM-IGMP转换特性，当从下行接口接收到(*，G)P I M加入消息或(*，G)I G M P加入消息时，通过自身使能了P I M-I G M P转换特性的接口同时将(*，G)P I M加入消息和(*，G)IGMP加入消息发送给二层交换机；当从下行接口接收到(*，G)PIM离开消息或(*，G)IGMP离开消息时，通过自身使能了PIM-IGMP 转换特性的接口同时将(*，G)P I M离开消息和(*，G)I G M P离开消息发送给二层交换机。

14、一种二层组播管理系统，其特征在于，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机不与组播源直连，而与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能协议无关组播源特定组播PIM SSM，其中：
二层交换机，使能IGSP后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)互联网组管理协议IGMPv3成员关系报告消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)I G M P v3离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，对本路由器上与二层交换机相连的接口使能PIM-IGMP转换特性，当从下行接口接收到(S，G)P I M加入消息或(S，G)I G M P v3加入消息时，根据S信息在单播路由表中查找到反向路径转发RPF接口，通过该R P F接口同时将(S，G)P I M加入消息和(S，G)I G M P v3成员关系报告消息发送给二层交换机；当从下行接口接收到(S，G)PIM离开消息或(S，G)I G M P v3离开消息时，根据S信息在单播路由表中查找到R P F接口，通过该R P F接口同时将(S，G)P I M离开消息和(S，G)I G M P v3离开消息发送给二层交换机。

200810225412.X说 明 书第1/17页
二层组播管理方法、系统及二层交换机
技术领域
本发明涉及组播技术领域，具体涉及二层组播管理方法、系统及二层交换机。

背景技术
首先，对本文提到的两种端口进行解释：
路由器端口：对于使能了互联网组管理协议窥探(IGSP，Internet Group Management Protocol Snooping)协议的二层交换机，当在某个端口接收到源地址不为0.0.0.0的互联网组管理协议(IGMP，Internet Group Management P r o t o c o l)普遍组查询报文或协议无关组播(P I M，P r o t o c o l I n d e p e n d e n t Multicast)Hello报文，就将该端口视为路由器端口。

对于每个路由器端口，交换机会将从其它端口接收到任何组播数据都向该路由器端口转发；同时，交换机也会将从其它端口接收到的I G M P加入消息、I G M P离开消息向该路由器端口转发。

组播组成员端口：对于使能了I G S P协议的二层交换机，当在某个端口接收到某个组播组的加入消息时，就认为该端口为该组播组的成员端口，此后开始向该端口转发该组播组的数据。

即，对于每个端口，交换机只会将从其它端口接收到的、该端口加入的组播组的数据向该端口转发，而不会向该端口转发从其它端口接收到的、该端口未加入的组播组的数据，也不会向该端口转发从其它端口接收到的IGMP加入和离开消息。

I P组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了I P网络中点到多点的高效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。

利用网络的组播特性，一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、
远程医疗、网络电台、实时视频会议等互联网的信息服务得到了快速的发展。

图1为现有的三层组播+二层组播的方式的主要应用场景，如图1所示，组播源发送特定组的组播数据，不同的接收者通过加入组播组接收组播数据。

当在二层设备上存在多个组播源时，存在以下问题：
图2为现有的组播泛滥示例图一，如图2所示，二层交换机L S W一端与组播源直连，另一端与路由器R t r直连，当L S W上使能I G S P、R t r的P3口使能三层组播协议如：I G M P、P I M时，当L S W从P2端口收到R t r发来的源地址不为0.0.0.0的三层组播协议报文如：I G M P普遍组查询报文、P I M h e l l o报文时，就会将P2端口设置为路由器端口，此后，只要L S W接收到组播数据，就会将组播数据向该组播组的成员端口和路由器端口(包括P2端口)转发。

但是，在有些情况下，P2端口下并未连接组播接收者，这样就会造成P2～P3链路的无谓占用，严重情况下，甚至会造成组播泛滥。

图3为现有的组播泛滥示例图二，如图3所示，S1为二层交换机，S1与多台路由器直连，且不与组播源直连，S1使能I G S P，这样，S1与路由器连接的所有端口都会成为路由器端口。

当某个路由器下存在组播点播者时，即使其它路由器下不存在组播点播者，组播流仍然会向所有路由器端口转发，从而造成组播泛滥。

发明内容
本发明提供二层组播管理方法、系统及二层交换机，以避免组播泛滥。

本发明的技术方案是这样实现的：
一种二层组播管理方法，该方法包括：
二层交换机使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；
二层交换机接收组播流，将组播流向自身的各路由器端口以及该组播流
对应的组播组成员端口转发。

所述将二层交换机上与该路由器相连的端口设置为禁止路由器端口之后进一步包括：
二层交换机从禁止路由器端口接收到路由器发来的针对组播组的组播加入消息，则将该禁止路由器端口作为该组播组的成员端口。

所述将该禁止路由器端口作为该组播组的成员端口之后进一步包括：二层交换机从该禁止路由器端口接收到针对所述组播组的组播离开消息，则取消该禁止路由器端口作为所述组播组的成员端口。

所述三层组播协议为PIM SSM，
所述将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口之后、二层交换机从禁止路由器端口接收路由器发来的针对组播组的组播加入消息之前进一步包括：
所述路由器从下行接口接收到(S，G)P I M加入或(S，G)I G M P v3加入消息，根据S信息在单播路由表中查找到R P F接口，通过该R P F接口将(S，G)IGMPv3成员关系报告消息发送出去，
所述针对组播组的组播加入消息为(S，G)I G M P v3成员关系报告消息。

所述二层交换机不与组播源直连，
所述方法进一步包括：预先对每个路由器上与二层交换机相连的接口使能PIM-IGMP转换特性；
所述将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口之后、二层交换机从禁止路由器端口接收路由器发来的针对组播组的组播加入消息之前进一步包括：
所述路由器从下行接口接收到P I M加入消息或I G M P加入消息，则通过自身使能了P I M-I G M P转换特性的接口同时将P I M加入消息和I G M P加入消息发送出去，
所述组播加入消息为IGMP加入消息。

所述将二层交换机上与该路由器相连的端口设置为禁止路由器端口之
后进一步包括：
二层交换机从禁止路由器端口接收路由器发来的源地址不为0.0.0.0的I G M P普遍组查询报文或P I M h e l l o报文，则将该禁止路由器端口设置为IGMP报告端口，
二层交换机从其它端口接收I G M P加入或离开消息，向该I G M P报告端口转发该IGMP加入或离开消息。

所述将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口的同时进一步包括，将该端口配置为IGMP报告端口；
且，当二层交换机从其它端口接收I G M P加入或离开消息时，向该I G M P 报告端口转发该IGMP加入或离开消息。

一种二层交换机，该二层交换机包括：
禁止路由器端口设置模块，在本二层交换机使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与本二层交换机直连的每台路由器，若不希望本二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将本二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；
组播转发模块，接收组播流，将组播流向本二层交换机的各路由器端口和该组播流对应的组播组成员端口转发。

所述交换机进一步包括I G M P报告端口设置模块，用于在从禁止路由器端口接收到路由器发来的源地址不为0.0.0.0的I G M P普遍组查询报文或P I M h e l l o报文时，将该禁止路由器端口设置为I G M P报告端口，以使得此后从其它端口接收到的I G M P加入和离开消息可以转发给该I G M P报告端口。

所述交换机进一步包括组播组成员端口维护模块，当从禁止路由器端口接收到针对组播组的组播加入消息时，将该禁止路由器端口作为该组播组的成员端口；当从禁止路由器端口接收到针对组播组的组播离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组的成员端口。

一种二层组播管理系统，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机与组播源直连，并与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议
窥探IGSP，路由器使能PIM SM，其中：
二层交换机，使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G)I G M P加入消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G)I G M P离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，从下行接口接收到(*，G)P I M加入或(*，G)I G M P加入消息，通过本路由器上使能了P I M-I G M P转换特性的接口，向二层交换机发送(*，G)I G M P加入消息；从下行接口接收到(*，G)P I M离开或(*，G)I G M P离开消息，通过本路由器上使能了P I M-I G M P转换特性的接口，向二层交换机发送(*，G)IGMP离开消息。

一种二层组播管理系统，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机与组播源直连，并与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能PIM SSM，其中：
二层交换机，使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)I G M P v3成员关系报告消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)I G M P v3离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，从下行接口接收到(S，G)P I M加入或(S，G)I G M P v3加入消息，根据S信息在单播路由表中查找到反向路径转发R P F接口，通过该R P F接口将(S，G)I G M P v3成员关系报告消息发送给二层交换机；从下行接口接收到(S，G)P I M离开或(S，G)I G M P v3离开消息，根据S 信息在单播路由表中查找到R P F接口，通过该R P F接口将(S，G)I G M P v3离开消息发送给二层交换机。

一种二层组播管理系统，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机不与组播源直连，而与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能PIM SM，其中：
二层交换机，使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G)I G M P加入消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(*，G)I G M P离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，对本路由器上与二层交换机相连的接口使能P I M-I G M P转换特性，当从下行接口接收到(*，G)P I M加入消息或(*，G)I G M P加入消息时，通过自身使能了P I M-I G M P转换特性的接口同时将(*，G)P I M加入消息和(*，G)I G M P加入消息发送给二层交换机；当从下行接口接收到(*，G)P I M离开消息或(*，G)I G M P离开消息时，通过自身使能了P I M-I G M P 转换特性的接口同时将(*，G)P I M离开消息和(*，G)I G M P离开消息发送给二层交换机。

一种二层组播管理系统，该系统包括：二层交换机和路由器，且，二层交换机不与组播源直连，而与路由器直连，二层交换机使能互联网组管理协议窥探IGSP，路由器使能PIM SSM，其中：
二层交换机，使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)I G M P v3成员关系报告消息时，将该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；当从禁止路由器端口接收到(S，G)I G M P v3离开消息时，取消该禁止路由器端口作为组播组G的成员端口；
路由器，对本路由器上与二层交换机相连的接口使能P I M-I G M P转换特性，当从下行接口接收到(S，G)P I M加入消息或(S，G)I G M P v3加入
消息时，根据S信息在单播路由表中查找到反向路径转发R P F接口，通过该R P F接口同时将(S，G)P I M加入消息和(S，G)I G M P v3成员关系报告消息发送给二层交换机；当从下行接口接收到(S，G)P I M离开消息或(S，G)I G M P v3离开消息时，根据S信息在单播路由表中查找到R P F接口，通过该R P F接口同时将(S，G)P I M离开消息和(S，G)I G M P v3离开消息发送给二层交换机。

与现有技术相比，本发明中，在二层交换机使能I G S P后，对于使能三层组播协议的、与该二层交换机直连的每台路由器，若不希望二层交换机主动向该路由器转发组播流，则将二层交换机上与该路由器相连的端口配置为禁止路由器端口，这样，就使得：在路由器下不存在组播接收者时，二层交换机就不向该路由器转发组播流，从而避免了组播泛滥。

附图说明
图1为现有的三层组播+二层组播的主要应用场景示意图；
图2为现有的组播泛滥示例图一；
图3为现有的组播泛滥示例图二；
图4为本发明实施例一提供的二层组播管理方法的流程图；
图5-1为本发明实施例一提供的组播管理示图一；
图5-2为本发明实施例一提供的组播管理示图二；
图5-3为本发明实施例一提供的组播管理示图三；
图6为本发明实施例二提供的二层组播管理方法的流程图；
图7为本发明实施例三提供的二层组播管理方法的流程图；
图8-1为本发明实施例三提供的组播管理示图一；
图8-2为本发明实施例三提供的组播管理示图二；
图8-3为本发明实施例三提供的组播管理示图三；
图9为本发明实施例四提供的二层组播管理方法的流程图；
图10为本发明实施例提供的进行二层组播管理的二层交换机的组成。