具有位索引显式复制的等价多路径的制作方法
【专利说明】具有位索引显式复制的等价多路径
[0001]相关申请
[0002]基于美国专利法第119条e款，本申请请求于2014年I月24日提交的临时专利申请号为61/931，473，名称为“用于无状态的多点复制的位掩码转发架构”的专利申请的国内优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此并且用于所有目的。
[0003]本申请还是于2014年9月17日提交的专利申请号为14/488，790，名称为“利用多协议标签切换的位索引显式复制”的部分继续申请，该申请又转而根据美国专利法第119条e款请求于2013年9月17日提交的临时专利申请号为61/878，693，名称为“具有转发位掩码的多播IPv6”，和于2014年I月24日提交的临时专利申请号为61/931，473，名称为“用于无状态的多点复制的位掩码转发结构”的专利申请的国内权利。本申请还是专利申请号为14/488，761，名称为“位索引显式复制”的部分继续申请，该申请转而根据美国专利法第119条e款请求于2013年9月17日提交的临时专利申请号为61/878，693，名称为“具有转发位掩码的多播IPv6”，和于2014年I月24日提交的临时专利申请号为61/931，473，名称为“用于无状态的多点复制的位掩码转发结构”的专利申请的国内权利。本申请还是于2014年9月17日提交的专利申请号为14/488,810，名称为“利用因特网网络协议第6版的位索引显式复制”的部分继续申请，该申请转而根据美国专利法第119条e款请求于2013年9月17日提交的临时专利申请号为61/878，693，名称为“具有转发位掩码的多播IPv6”，和于2014年I月24日提交的临时专利申请号为61/931473，名称为“用于无状态的多点复制的位掩码转发结构”的专利申请的国内权利。用于所有目的，上述引用的两件临时申请和三件非临时申请的每件申请的全部内容通过引用结合于此并且用于所有目的，好像它们在这里被完整且全部提出的那样。
技术领域
[0004]本申请一般涉及网络技术，并具体涉及具有位索引显式复制的等价多路径。
【背景技术】
[0005]网络节点转发数据。网络节点的形式可以为一个或多个路由器，一个或多个网桥，一个或多个交换机，一个或多个服务器，或任何其它适用的通信处理设备。该数据常见地采用分组的格式并利用转发表转发。分组为数据的格式单元，其通常包括控制信息和有效载荷数据。控制信息可以包括:标识了源和目的地的信息(例如，地址)、类似于校验和的检错码、序列信息等。控制信息通常位于分组的头部和尾部。有效数据通常位于分组的头部和尾部之间。
[0006]转发分组涉及不同的处理，这些处理虽然概念简单但可以是复杂的。转发分组所涉及的处理随着使用的转发方法的类型而变化。在许多网络中，更倾向于采用多播方式来转发数据。其中的一个原因是多播是一种通过通过向多个接收端分发数据来减少流量的带宽节省技术。然而，在传统多播系统中，使用了相当多的控制平面信息。建立和维护此控制信息将具有变得复杂和耗费计算资源的趋势，并且会成为网络整体性能中主要的限制因素。多播的另一问题是:由于使用的分组分发机制，有时分组被转发至不期望的目的地。分组的这些不必要的分发意味着对网络性能造成了不受欢迎的负担。通过传统方式克服这一负担涉及生成和维护甚至更多的控制平面信息。
【发明内容】
[0007]根据本公开的实施例，提出了一种方法，包括:在节点接收分组，其中分组包含位串；从多组转发信息中选择第一组转发信息，其中该选择基于流值，并且第一组转发信息包括转发位掩码；以及基于位串和第一组转发信息来转发分组。
[0008]根据本公开的实施例，还提出了一种网络设备，包括:存储器，该存储器存储了多组转发信息；网络接口，该网络接口被配置为接收分组，其中其中分组包含位串；以及处理器，该处理器被配置为:从多组转发信息中选择第一组转发信息，其中选择第一组转发信息是基于流值进行的，并且第一组转发信息包括转发位掩码；以及基于位串和第一组转发信息来转发分组。
[0009]根据本公开的实施例，还提出了一种系统，包括:存储装置，该存储装置用于存储多组转发信息；网络接口装置，该网络接口装置用于接收分组，其中分组包括位串；以及处理装置，该处理装置用于:从多组转发信息中选择第一组转发信息，其中选择第一组转发信息是基于流值进行的，并且第一组转发信息包括转发位掩码；以及基于位串和第一组转发信息来转发分组。
【附图说明】
[0010]通过参考附图，本公开可被更好地理解，并且它的众多目的、特征和优点对本领域技术人员变得更清楚。
[0011]图1是示出了示例网络的某些组件的简化框图。
[0012]图2是示出了示例网络的某些组件的简化框图。
[0013]图3A是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0014]图3B是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0015]图4是示出了示例网络的某些组件的简化框图。
[0016]图5A是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0017]图5B是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0018]图6是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0019]图7A是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0020]图7B是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0021]图7C是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0022]图7D是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0023]图8是根据本说明书由节点生成的示例表。
[0024]图9是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0025]图10是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0026]图11是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0027]图12是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0028]图13A是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0029]图13B是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0030]图14是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0031]图15是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0032]图16A是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0033]图16B是根据本说明书示出了节点所采用的示例过程的流程图。
[0034]图17是根据本说明书示出了能够被使用的示例节点的某些组件的框图。
[0035]图18是适合于实现这里所述的系统的实施例的计算机系统的框图。
[0036]图19是适用于实现这里所描述的系统的实施例的网络设备的框图。
【具体实施方式】
[0037]概沭
[0038]这里描述了用于执行位索引显式复制(bit indexed explicit replicat1n，BIER)的各种系统和方法。例如，一种方法包括在节点处接收分组。该分组包括位串(bitstring)。该节点基于与该分组相关联的流值(flow value)来选择转发信息。转发信息包括转发位掩码。然后，该节点基于位串和转发信息来转发分组。
[0039]金遒
[0040]多播将多播数据分组(通常包括标识多播组的信息(例如，多播组地址)的数据分组)从源分发给多个接收端，而不过度加重源的负担。这里使用的术语“接收端”表示订阅多播组的主机(例如，计算机设备或应用)。不是由源复制多播数据分组并将该多播数据分组的副本发送给每个接收端，而是由源发送多播数据分组的单个副本，并且多播使能的路由器(这里简称为节点)在通往各接收端的路径分岔的(一个或多个)点处复制该分组。多播路由协议通过在接近多播数据分组的目的地处复制该多播数据分组来使能多播传输(即，一对多连接以及多对多连接)，避免了使用同样用途的多个单播连接。这节省了网络带宽并且提高了吞吐量。
[0041]图1是执行多播数据传输的网络100的简化框图。多播使能节点110、120、130及140通过网络链路150、160及170进行耦合。多播使能节点110还被耦合到源111及接收端(receiver) 112 ;多播使能节点120被親合到接收端121 ;多播使能节点130被親合到接收端131及接收端132 ;并且多播使能节点140被耦合到接收端141。多播使能节点与源和/或接收端之间这样的耦合可以是直接的也可以是间接的(例如，通过L2网络设备或另一节点)。
[0042]为了该示例，源111是主机，其被配置为向包括作为接收端的主机112、121、131、132及141的多播组发送多播数据分组。源111向多播使能节点110发送包括具有共同多播组地址的一个或多个多播数据分组的多播流(由从111到110的箭头所示)。多播使能节点110包括多播转发表，多播使能节点110使用该表来确定向哪里转发与该多播流相关联的多播数据分组。多播转发表包括标识了被连接到多播分发树(MDT)的多播使能节点110到多播组的一个或多个接收端(例如，发送了加入消息的主机，如上所述)的每个接口的信息。然后，多播使能节点110复制多播流中的多播数据分组，并且将复制的多播数据分组从被标识的接口发送到接收端112、多播使能节点120、以及多播使能节点130。
[0043]多播使能节点120和130使用加入消息(例如，协议无关多播(PM)加入消息)来告知节点110它们被耦合到一个或多个接收端。响应于接收到加入消息，多播使能节点110更新其多播转发表来标识多播数据分组应被转发到哪些接口。多播数据分组可由节点110根据需要进行复制，以便向多播组的接收端(例如，接收端131和132)以及MDT上的其他多播使能节点(例如，多播使能节点140)提供该多播数据分组。通过这种方式，来自源111的多播流可通过多播网络传输到多个接收端。
[0044]可以看出，通常用于多播中的为每组建MDT并且更新多播转发表的过程导致了网络中大量的状态信息。特别地，由每个多播使能节点维护的多播转发表可变得相当大。维护这样的多播转发表表现出网络可扩展性的限制。
[0045]位索引显式复制
[0046]如下所述，一些技术被用于将接收端信息以位(bit)的形式附加到分组，并基于接收端信息来转发分组。这大大减少了存储在节点处的状态信息量，因此也被称为“无状态多播”。更正式地，术语位索引显式复制(BIER)被用于描述这些技术。如该术语所指示的那样，位位置(bit posit1n)被用作进入转发表的索引，并且分组只被复制到指定节点。BIER使得在不使用源和接收端之间的每个节点处的多播分发树及每组状态信息的情况下，能够将分组从源转发到多个接收端。
[0047]图2示出了示例网络200。网络200包括BIER使能节点206-218。BIER使能节点被配置为使用BIER来转发分组，并且有时被称为位转发路由器(BFR)。BIER使能节点206-218形成了提供商网络或提供商域。这样的提供商网络可被互联网服务提供商用于向用户传输分组。该域包括传输节点208和210，以及提供商边界节点206、214、216和218。提供商边界节点被耦合到用户边界节点211、213、215和217。主机201,203,205和207是耦合到用户边界节点的计算设备。
[0048]每个BIER使能节点206-218具有如所示那样标识的接口。例如，BIER使能节点208具有分别指定为1-3的三个接口。每个BIER使能节点被分配唯一标识符或可路由地址，被称为路由器标识符(RID)。RID例如可被实现为互联网协议(IP)地址、前缀、或回送地址(loopback address)。每个BIER使能节点向网络200中的所有其他BIER使能节点通告或洪泛该可路由地址。每个BIER使能节点使用被通告的可路由地址来建立网络200中的BIER使能节点的单播拓扑。在一个实施例中，路由器标识符可在数学上被转换为被分配给BIER使能节点的集合标识符(SI)和位位置(BP)。该转换基于所使用的位串的长度。例如，为了将路由器标识符“N”转换为集合标识符和位位置，集合标识符是(N-1) /位串长度的商的整数部分。位位置是((N-l)modulo BitStringLength(取位串长度的模))+1。在以上示例中，如果N等于257并且位串长度为256，则SI为I并且BP为I。BIER网络200还包括被配置为操作为多播数据控制器(MDC) 230的节点。MDC执行配置和管理任务，如下所述。
[0049]BIER使能节点206被配置为多播数据分组的位转发入口路由器(BFIR) JIER使能节点206通过用户边界节点211耦合到源201。来自源201的多播数据分组通过BFIR(BIER使能节点206)进入BIER网络。每个BIER使能节点214、216和218被配置为位转发出口路由器(BFER)。BFER可(直接或通过用户边界路由器)连接到主机(例如，接收端)或其他网络。BFER是源与接收端之间的路径上的最后的BIER使能节点。BFER可以是直接或间接(例如，通过非BIER使能CE节点)耦合到接收端的提供商边界(PE)节点。
[0050]分配位串中的位位詈
[0051]BIER网络中的每个BFER都从位的集合或位的数组中分配位位置(BP)。位的数组(array of bit)可被携带于分组或其他网络消息中。位的数组还可被存储在转发表和/或路由表中