專利名稱：以太網(wǎng)交換機跨虛擬局域網(wǎng)的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)以太網(wǎng)交換機跨VLAN的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
寬帶IP網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過幾年的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，有了高寬帶的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和可觀的用戶數(shù)量。FTP，HTTP，Email等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)已經(jīng)難以滿足用戶對信息服務(wù)的需求，為用戶提供新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和服務(wù)，提高寬帶網(wǎng)絡(luò)運營收入已經(jīng)成為當前運營商的核心任務(wù)。遠程教學、新聞發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)電視等組播型業(yè)務(wù)將成為新一輪運營競爭的焦點，小區(qū)IPTV成為運營商優(yōu)先快速開展的新網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)；以太網(wǎng)的組播能力強，帶寬高，成本低是這類業(yè)務(wù)理想的承載基礎(chǔ)。
一般小區(qū)以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，用戶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和二層以太網(wǎng)交換機直連，路由器通過百兆鏈路匯聚二層交換機；二層交換機一般可以連接24或者48個用戶。當開展IPTV等組播類型業(yè)務(wù)時，媒體服務(wù)器(頻道節(jié)目源)把各頻道的節(jié)目數(shù)據(jù)流發(fā)送給路由器，路由器再為每個用戶復(fù)制一份發(fā)送給二層交換機，二層交換機把節(jié)目數(shù)據(jù)流傳送給用戶，整個過程如圖1中箭頭表示情形。二層交換機上為每個用戶創(chuàng)建一個VLAN，交換機只能在VLAN內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，不能跨VLAN轉(zhuǎn)發(fā)，所以路由器需要為二層交換機上的每個VLAN都單獨復(fù)制一份數(shù)據(jù)流，并直接傳輸?shù)蕉咏粨Q機上有用戶的VLAN；IPTV的每個頻道數(shù)據(jù)流量一般為2-4Mbps，對于有24個用戶的二層交換機，即使每個用戶同時只收看一個頻道，對于高清晰的需4Mbps帶寬節(jié)目，二層交換機和路由器之間的IPTV數(shù)據(jù)流量之和為96Mbps，而兩者之間物理鏈路也只有100Mpbs，所以不能支持用戶家庭看多個頻道的節(jié)目，同時其他類型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的帶寬也會被擠占殆盡，受到嚴重影響。
在典型的小區(qū)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，二層交換機不能跨VLAN轉(zhuǎn)發(fā)和復(fù)制數(shù)據(jù)報文，路由器把組播數(shù)據(jù)流復(fù)制到多個VLAN下發(fā)給二層交換機，結(jié)果就是二層交換機和路由器之間的百兆鏈路成為瓶頸，這就是當前開展組播類型業(yè)務(wù)的幾個難點之一，即數(shù)據(jù)流的傳送效率不高。把二層交換機和Router之間的百兆鏈路升級為千兆鏈路可以緩解問題，但要求千兆二層交換機和路由器，成本會大規(guī)模上升，而且隨著更多此種類型業(yè)務(wù)的開展，鏈路帶寬依然很快會成為瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有以太網(wǎng)交換機二層組播不能跨VLAN轉(zhuǎn)發(fā)和復(fù)制數(shù)據(jù)報文的不足，提供一種以太網(wǎng)交換機二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法，使以太網(wǎng)交換機二層組播具有跨VLAN傳輸組播數(shù)據(jù)報文的功能。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容一種以太網(wǎng)交換機跨VLAN的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法，其步驟包括(1)在以太網(wǎng)交換機上創(chuàng)建一個專用于承載組播源的組播數(shù)據(jù)流的VLAN，即組播分布VLAN(MDV-Multicast Distributing VLAN)；(2)在以太網(wǎng)交換機上運行IGMP Snooping協(xié)議，學習需要接收組播數(shù)據(jù)流的組播成員的鏈路信息，以便創(chuàng)建特定組播組的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表；(3)以太網(wǎng)交換機從MDV內(nèi)接收到來自路由器的組播數(shù)據(jù)流，建立新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表。組播數(shù)據(jù)報文將依據(jù)新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表被跨VLAN復(fù)制到所有點播VLAN，并從點播VLAN的各組播成員端口傳送給用戶。
IGMP Snooping協(xié)議作了部分擴展，可以監(jiān)聽分布于交換機上任何VLAN的組播成員發(fā)送的IGMP報文，并集中在MDV內(nèi)與上行路由器進行IGMP報文交互。
IGMP Snooping協(xié)議通過監(jiān)聽組播成員發(fā)送的IGMP報文學習組播成員的鏈路信息，組播成員的鏈路信息包括物理端口號及其所屬VLAN的標簽TAG。
新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表采用兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄組播成員的鏈路信息，兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括組播鏈路表和成員端口列表，組播鏈路表存放點播VLAN的TAG，組播鏈路表的每個節(jié)點代表一個點播VLAN，每個節(jié)點下都有一個成員端口列表，不同點播VLAN下的所有組播成員共用一個成員端口列表，成員端口列表的每個節(jié)點記錄交換機的一個物理端口。
本發(fā)明的技術(shù)效果通過擴展的IGMP Snooping協(xié)議計算，在MDV內(nèi)建立新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表，新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表采用兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標識組播成員，增加組播鏈路表用于存放點播VLAN的TAG。交換機按照點播VLAN的TAG分別復(fù)制組播數(shù)據(jù)報文，并從點播VLAN下的各組播成員端口發(fā)送給用戶，從而實現(xiàn)以太網(wǎng)交換機跨VLAN的二層組播數(shù)據(jù)傳輸。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做出詳細描述。
圖1為以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2MDV結(jié)構(gòu)示意圖；圖3組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表項示意圖；圖4本發(fā)明實施例示意圖。
具體實施例方式
MDV-Multicast Distributing VLAN是以太網(wǎng)交換機上一個專用于承載組播源的組播數(shù)據(jù)流的VLAN，交換機能可控地將此VLAN中的組播數(shù)據(jù)流復(fù)制到其他多個點播VLAN中去。如圖2所示，MDV從核心/匯聚層接收多個組播組的源IP組播數(shù)據(jù)流，交換機將組播數(shù)據(jù)報文復(fù)制到下行的用戶點播VLAN，圖2中G1、G2、G3表示有多個組播組的組播數(shù)據(jù)流。
MDV的協(xié)議計算實體是部分擴展后的IGMP Snooping協(xié)議，可以監(jiān)聽分布于交換機任何VLAN的組播成員和路由器之間IGMP報文的交互，學習需要接收組播數(shù)據(jù)流的組播成員的鏈路信息以及上行路由器的組播數(shù)據(jù)流的組地址，組播成員的鏈路信息包括物理端口ID及其所屬VLAN的TAG。
當路由器傳送組播數(shù)據(jù)流到以太網(wǎng)交換機時，交換機學習到組播數(shù)據(jù)流的組地址，開始創(chuàng)建新的二層組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表。圖3是新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表的示意圖。新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表采用兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄組播成員的鏈路信息，兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由組播鏈路表和成員端口列表構(gòu)成。具有不同TAG的點播VLAN分布在組播鏈路表中，組播鏈路表的每個節(jié)點代表一個點播VLAN。不同的點播VLAN分別有一個成員端口列表，每個點播VLAN下的所有組播成員共用此成員端口列表，成員端口列表的每個節(jié)點記錄交換機的一個物理端口，即一個組播成員。新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表通過上述的兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標識分布在不同VLAN的用戶。
圖3以組1為例描述了一個組播組的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)表項，實際使用中會有多個組播組，其他組的轉(zhuǎn)發(fā)表項都將以此格式建立轉(zhuǎn)發(fā)表項。
圖4是典型的組播網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，圖中各個用戶分布在不同的VLAN中。我們將依據(jù)此圖詳細說明用戶點播某個頻道節(jié)目，即加入和離開某個組的全過程。
二層交換機監(jiān)聽到有用戶需要加入某個組，會從MDV將用戶的Report報文上報給上行的路由器，同時記錄下Report報文的入端口ID及其所屬VLAN的TAG，以便在組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表中標識該用戶。
路由器在收到二層交換機上報的Report報文后，轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)流給二層交換機，該組播數(shù)據(jù)流從MDV內(nèi)流入二層交換機。二層交換機開始創(chuàng)建新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表，首先將用戶所屬VLAN的TAG添加到組播鏈路表，其次將物理端口的ID添加到該點播VLAN的成員端口列表里。
當路由器不斷下發(fā)組播數(shù)據(jù)流時，二層交換機依據(jù)組播數(shù)據(jù)流的組地址匹配到特定的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表項，從該表項的組播鏈路表中查找到當前用戶的點播VLAN，再從各點播VLAN的成員端口列表獲得該組播數(shù)據(jù)流的物理端口，由此實現(xiàn)了二層交換機對組播數(shù)據(jù)流的跨VLAN的傳輸。
當二層交換機監(jiān)聽到已有用戶需要離開某個組，仍然從MDV將用戶的Leave報文上報給上行的路由器，路由器不再下發(fā)組播數(shù)據(jù)流。同時，二層交換機將標識該用戶的鏈路信息從組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表中刪除。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)交換機跨虛擬局域網(wǎng)的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法，其步驟包括(1)在以太網(wǎng)交換機上創(chuàng)建一個專用于承載組播源的組播數(shù)據(jù)流的虛擬局域網(wǎng)，即組播分布虛擬局域網(wǎng)；(2)在以太網(wǎng)交換機上運行IGMP Snooping協(xié)議，學習需要接收組播數(shù)據(jù)流的組播成員的鏈路信息，以創(chuàng)建特定組播組的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表；(3)以太網(wǎng)交換機從組播分布虛擬局域網(wǎng)內(nèi)接收到來自路由器的組播數(shù)據(jù)流，建立新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表，組播數(shù)據(jù)報文將依據(jù)新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表被跨虛擬局域網(wǎng)復(fù)制到所有點播虛擬局域網(wǎng)，并從點播虛擬局域網(wǎng)的各組播成員端口傳送給用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)交換機跨虛擬局域網(wǎng)的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于IGMP Snooping協(xié)議作了部分擴展，可以監(jiān)聽分布于交換機上任何虛擬局域網(wǎng)的組播成員發(fā)送的Internet組管理協(xié)議報文，并集中在組播分布虛擬局域網(wǎng)內(nèi)與上行路由器進行Internet組管理協(xié)議報文交互。
3.如權(quán)利要求2所述的以太網(wǎng)交換機跨虛擬局域網(wǎng)的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于IGMP Snooping協(xié)議通過監(jiān)聽組播成員發(fā)送的Internet組管理協(xié)議報文學習組播成員的鏈路信息，組播成員的鏈路信息包括物理端口號及其所屬虛擬局域網(wǎng)的標簽。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的以太網(wǎng)交換機跨虛擬局域網(wǎng)的二層組播數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表采用兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄組播成員的鏈路信息，兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括組播鏈路表和成員端口列表，組播鏈路表存放點播虛擬局域網(wǎng)的標簽，組播鏈路表的每個節(jié)點代表一個點播虛擬局域網(wǎng)，每個節(jié)點下都有一個成員端口列表，不同點播虛擬局域網(wǎng)下的所有組播成員共用一個成員端口列表，成員端口列表的每個節(jié)點記錄交換機的一個物理端口。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以太網(wǎng)交換機二層組播的跨VLAN組播數(shù)據(jù)傳輸方法，包括首先在以太網(wǎng)交換機上創(chuàng)建一個專用于承載組播源的組播數(shù)據(jù)流的VLAN，即組播分布虛擬局域網(wǎng)MDV；然后在以太網(wǎng)交換機上運行IGMP Snooping協(xié)議，監(jiān)聽以太網(wǎng)交換機內(nèi)分布于任何VLAN的組播成員和路由器之間IGMP報文的交互，學習需要接收組播數(shù)據(jù)流的組播成員的鏈路信息。當以太網(wǎng)交換機從MDV內(nèi)接收到來自路由器的組播數(shù)據(jù)流，創(chuàng)建新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表，新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表采用兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄組播成員的鏈路信息。以太網(wǎng)交換機依據(jù)新的組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將組播數(shù)據(jù)報文跨VLAN復(fù)制到所有點播VLAN，并從點播VLAN下的各組播成員端口發(fā)送給用戶，使得以太網(wǎng)交換機的二層組播實現(xiàn)跨VLAN的組播數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H04L12/56GK1700676SQ20051007328
公開日2005年11月23日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者童劍, 耿立波 申請人:港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司