位索引显式复制的制作方法
【专利说明】位索引显式复制
[0001] 相关申请
[0002] 本申请根据美国联邦法典35卷§119(e)条款要求于2013年9月17日递交的、题为 "Multicast IPv6 with Bit Mask Forwarding(具有位屏蔽转发的多播IPv6)"、序列号为 61/878,693的美国临时专利申请W及于2014年1月24日递交的、题为"Bit Mask Forwarding Architectures for Stateless Multipoint Replication(用于无状态多点 复制的位屏蔽转发架构r、序列号为61/931,473的美国临时专利申请的本国权益，二者的 全部内容通过引用并为所有目的被合并于此，如同其在本文中被完全且充分地阐述。
【背景技术】
[0003] 网络节点转发数据。网络节点可W采用W下形式: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意其他合适的通信处理设备。数据通常被 格式化为分组并使用转发表进行转发。分组是通常包含有效负载数据和控制信息的数据的 格式化单元。控制信息可W包括:标识源和目的地的信息（例如，地址）、类似于校验和的错 误检测码、排序信息等。控制信息通常在分组头部和尾部中被发现。有效负载数据通常位于 分组头部和尾部之间。
[0004] 转发分组包括尽管在概念上简单但可能很复杂的各种处理。在转发分组中设及到 的处理基于所使用的转发方法的类型而变化。=种类型的转发方法是:单播、广播和多播。 =种转发方法各自包括其本身的配置和控制处理的集合。单播是点对点通信的方法，其常 用在特定节点（被称为源)希望将数据发送到另一特定节点（被称为接收方)并且不设及将 数据发送到多个接收方的情况。广播是当源希望将数据发送到域中的所有接收方时所使用 的方法，并且多播允许源将数据发送到域中的一组接收方而阻止数据被发送到域中的其他 接收方。
[0005] 对于许多网络，多播是优选的数据转发的方法。运么说的一个原因是多播是通过 同时将数据递送到多个接收方来减少流量的带宽节约技术。然而，在传统的多播系统中，相 对大量的控制平面信息被使用。设置并维护该控制信息在计算资源方面倾向于变得复杂和 昂贵的，并且可能成为整个网络性能中的主要限制因素。
【附图说明】
[0006] 本发明可W通过参考附图而被更好地理解，并且其许多对象、特性和优点对本领 域的技术人员是显而易见的。
[0007] 图1是示出示例网络的某些组件的简化框图。
[0008] 图2是示出示例网络的某些组件的简化框图。
[0009] 图3A是示出图2的节点所采用的示例处理的流程图。
[0010] 图3B是示出图2的节点所采用的示例处理的流程图。
[0011] 图4A是示出图2的节点所采用的示例处理的流程图。
[0012] 图4B是示出图2的节点所采用的示例处理的流程图。
[0013] 图5是示出图2的节点所采用的示例处理的流程图。
[0014] 图6是示出图2的节点所采用的示例处理的流程图。
[0015] 图7是示出可W在图2的网络中被采用的示例节点的某些组件的框图。
[0016] 图8是描述适用于实现本文所描述的系统的实施例的计算机系统的框图。
【具体实施方式】
[0017] 懸
[0018] 本文公开了用于执行位索引显式复制(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。分组包括多播转发条目。多播转发条目具有多个元素，并且每一元 素与特定节点相对应。方法还包括将多播转发条目与由节点存储的转发信息进行比较。方 法包括基于所进行的比较来选择邻居节点，更新分组中的多播转发条目，W及将分组转发 到邻居节点。
[0019] 多播
[0020] ^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)从源递送到多个接收方，而不会给源带来过重的负担。如本文所使用的，术语"接收方" 表示已订阅到多播组的主机(例如，计算设备或应用）。不是由源复制多播数据分组并将多 播数据分组的副本发送到每一接收方，而是由源发送多播数据分组的单一副本并且多播使 能(multicast-enabled)的路由器(本文简称为节点）在到各个接收方的路径分叉的（一个 或多个）点处复制分组。多播路由协议通过在靠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，一对多连接和多对多连接），避免了出于相同的目的而使用多 个单播。运节省了网络带宽并提高了吞吐量。
[0021] 多播使用各种路由协议(例如，互联网协议(IP)和多协议标签交换(MPLS))而被采 用。在使用IP的多播网络(具有多播使能的节点的网络）中，源在被发送到与多播组地址相 对应的组的分组中包括多播组地址。例如，源可W包括作为多播数据分组的目的地地址的 多播组地址。多播使能的节点然后可W基于多播组地址来将多播数据分组转发到多播组的 接收方。
[0022] 在MPLS中，源同样地可W将多播组地址添加到分组。然而，MPLS使能的节点使用标 签而不是目的地地址来转发分组，包括多播数据分组。为转发多播数据分组，MPLS使能的节 点可W生成与多播组地址相对应的标签交换路径化SP)，并且可W使用LSP来转发多播数据 分组。
[0023] 当在多播使能的节点处接收到多播数据分组时，多播使能的节点可W使用由多播 使能的节点维护的多播转发表来确定多播数据分组应该被转发到多播使能的节点的哪一 个接口（如果有的话）。运设及多播使能的节点知道一个或多个接收器是否被(直接或间接 地)连接到多播使能的节点的接口。多播使能的节点然后可W根据需要复制多播数据分组 并通过(一个或多个)确定的接口传输所复制的多播数据分组。
[0024] W上所描述的技术包括给定多播网络中的每个多播使能的节点维护指示如何转 发多播数据分组的信息(还被称为状态或控制平面信息），W使得多播数据分组到达已经加 入每一组的每一接收方。随着组、源和接收方的数目的增加，状态信息的数量增加，并且存 储和维护状态信息(例如，响应于接收方加入和离开组而更新状态信息)成为多播使能的节 点和多播使能的节点之间的链路的越来越重的负担。
[0025] 感受到维护状态信息的负担增加的一个方面是收敛。在多播的上下文中，收敛指 代多播网络中的多播使能的节点响应于改变(例如，接收方加入组、离开组或改变其位置） 来更新状态信息W使得所有多播使能的节点均具有准确反映当前组成员关系的状态信息 所花费的时间。关于组成员关系的状态信息被用来生成和更新多播使能的节点所使用的转 发表W复制和转发多播数据分组。
[0026] 多播的一个方面是对用于控制多播数据分组在多播网络中何处被转发的多播分 发树(MDT)和多播转发表的构建。MDT描述源和接收方之间穿过多播网络的路径。如果接收 方想要从给定的源或与给定多播组地址相关联的源接收多播数据分组，则多播使能的节点 构建将接收方连接到源的MDT。沿着MDT的每一多播使能的节点对指示了多播数据分组应该 如何被转发到下一 MDT的多播转发表进行构建和维护。
[0027] W下示例提供了构建多播分布树和多播转发表的复杂度的图示。当主机想要接收 给定多播组的（或者来自具体源的）多播数据分组时，主机首先发送指示了主机对多播组 (或源）的兴趣的消息。该消息可W是例如，包含标识了主机感兴趣的多播组的信息（例如， 多播组地址）的互联网组管理协议（IGMP)成员关系报告或多播监听发现(MLD)报告。尽管本 文中组地址为简洁起见而被使用，但应该理解主机可W发送消息，该消息除标识特定多播 组的信息之外或者作为标识特定多播组的信息的替换还具有标识接收方希望从其接收多 播数据分组的特定源的信息。在该示例中，主机将消息发送到客户边缘(CE)节点。CE节点将 消息转发到可W作为多播网络中的多播使能的节点而被实现的提供商边缘(PE)节点。
[0028] 响应于接收消息，在假定尚不存在条目的情况下，多播使能的节点在组的多播转 发表中创建条目并将其存储在存储器中。多播使能的节点基于多播转发表来转发多播数据 分组。在一个示例中，条目包括指示来自CE节点的消息将在其上被接收的接口的信息和标 识主机希望加入的组的信息。在MPLS的情况下，多播使能的节点还可W对被分配给组的多 播使能的节点的标签进行请求。在一个实施例中，多播使能的节点使用多点标签分发协议 (mLDP)来请求标签。多播使能的节点知道将该组的多播数据分组的随后所接收的分组转发 到条目中指定的（或使用标签的）接口。多播使能的节点可W被配置有IGMP，并且可W具有 可执行W读取该消息并构建相应的条目的"侦听(snooping)"软件。
[0029] 多播使能的节点还确定上游的多播使能的节点。在一个示例中，多播使能的节点 使用汇聚点（RP)节点或与主机正加入的组相关联的源的地址(或其前缀）来执行逆向路径 转发(RPF)检查。RPF检查被用于标识朝向RP(或源）的上游下一跳节点。多播使能的节点然 后将加入消息发送到下一跳节点。加入消息可W使用例如协议独立多播(PIM)消息而被实 现。多播使能的节点可W使用PIM来发送指示运些多播使能的节点希望加入的特定多播组 或者从特定源接收多播数据分组的消息（"JOIN"消息）。多播使能的节点还可W使用PIM来 发送"PRU肥(剪除)"消息，该消息指示多播使能的节点不希望接收被定向到特定多播组或 者由特定源发送的分组。
[0030] 上游下一跳节点W相似的方式接收加入消息并进行响应。更具体地，在假定尚不 存在条目的情况下，上游下一跳节点在其路由表中创建条目。条目包括指示如何转发特定 多播组的多播数据分组的信息。例如，条目可W包括标识接口的信息，并且在MPLS的情况 下，该信息为标签。响应于接收到加入消息，下一跳节点确定上游下一跳节点。该MDT构建处 理通常针对朝向源或RP的每一上游路由器继续，直到加入消息到达源或RP或者直到加入消 息到达具有针对该组或源的已有多播转发表条目的上游路由器。
[0031] 当加入消息到达已经具有针对组的条目的多播使能的节点时，多播使能的节点例 如通过添加信息指示与组相关联的分组应该(例如，使用加入消息中所包括的标签)被转发 到的附加接口来更新多播转发表。更新多播转发表完成了在最接近接收方的PE节点和源之 间的MDT的构建。此后，多播数据分组可W经由源和PE节点之间的MDT来从源流动到被连接 到PE节点的接收方。当由MDT上的多播使能的节点进行接收时，来自源的或者与多播组相关 联的多播数据分组将根据需要被复制W向MDT上的多播使能的节点提供多播数据分组。在 该方式下，多播流可W通过多播网络被传输到多个接收方。当MDT上的多播使能的节点接收 与给定组相关联的多播数据分组时，多播使能的节点可W访问其多播转发表W对多播数据 分组应该被转发到的MDT上的任何下游节点（和/或与运些下游节点相对应的接口）进行标 识。多播使能的节点复制多播数据分组并向MDT上的每一下游多播使能的节点转发多播数 据分组的副本。
[0032] 图1是执行多播数据传输的网络100的简化框图。多播使能的节点110、120、130和 140通过网络链路150、160和170进行禪合。多播使能的节点110还被禪合到源111和接收方 112;多播使能的节点120被禪合到接收方121;多播使能的节点130被禪合到接收方131和接 收方132,并且多播使能的节点140被禪合到接收方141。多播使能的节点和源和/或接收方 之间的运种禪合可W是直接或间接的（例如，经由L2网络设备或另一节点）。
[0033] 为了该图示的目的，源111是被配置为将多播数据分组发送到多播组，该多播组包 括作为接收方的主机112、121、131、132和141。源111将多播流(包括具有共