专利名称：组播报文的智能转发方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络通信中的组播相关技术领域，特别是涉及一种组播报文的智能转发方法及系统。
背景技术：
随着组播技术的发展，在现有的组播网络中，从用户加入一个组到接收到相应的组播流的过程一般是这样的。首先，用户会向与它在同一网段内的末梢路由器发送一个组播组G的互联网组管理协议(IGMP，Internet GroupManagement Protocol加入报文；该路由器收到这个IGMP加入报文后，通过协议独立组播路由协议(PIM，Protocol Independent Multicast)找到相应的组播源S并建立到S的组播转发路径；最后路由器将组播流(S，G)向加入该组G的用户转发，这时用户就能收到组G数据流了。
下面结合图1，为现有技术中转发组播报文的结构示意图来说明。如图1所示，服务器14正向与它相连的路由器13发送组播流(S，G)，如果普通主机15需要接收组地址G的组播流，就会向与它相连的路由器11发送组地址G的IGMP加入报文，即通知路由器11要接收组地址G的组播流。如果所述路由器11已经在转发组G的数据流(S，G)了，只要将组播流(S，G)向普通主机15(接收者)所在的接口复制一份即可。如果路由器11上一开始不存在组G的接收者，当它第一次从普通主机15收到组G的IGMP加入报文时，就会通过PIM协议向服务器14的方向逐跳(即经过路由器12和路由器13及一个三层组播网络)建立从源S到普通主机15的组播转发路径，并最终将组播流(S，G)引下来，这个过程是比较漫长的。
以PIM DM为例，当路由器R1接收到普通主机15关于组G的IGMP加入报文后，发现本地还没有任何接口在接收组播流(S，G)(即本地(S，G)表项的出接口为空)，就需要向上游路由器发送嫁接报文，直到把组播流(S，G)引下来。当网络比最大，到源地址的跳数很多时，需要建立的转发路径就会很长，从主机15加入组G到收到组播流(S，G)必然会经历较长的时间。
目前，为了减少所述建立转发路径的过程，现有的一种方法是通过静态配置的方式加入一些常用的组播组，该方法的流程图详见图2，其实现过程主要包括步骤步骤M10网络管理员根据监控网络上的组播流量和IGMP接入情况，确定当前最常用的组播组；步骤M11通过手工配置的方式将所述常用的组播组静态加入，并开始接收这些组播组的数据报文；步骤M12当用户加入的是常用组播组时，直接将该组播组的组播报文向用户转发。
其中，所述静态组播组一般是通过手工配置命令，在指定的接口上静态加入的。由于静态加入的IGMP主机不会老化，即便没有成员接收，组播流也使终会向本接口转发。如图1所示，在路由器R1上某接口静态加入组G，这样无论是否有主机向R1发送组G的IGMP加入报文，R1都会建立到S的转发路径，将组播流(S，G)引下来并向静态加入组G的接口转发。之后，当R1上某接口收到组G的IGMP加入时，就能直接向其转发组播流(S，G)，而不需要查找组播源并建立到源的转发路径。
由上述可知，这种方法通过静态的加入组播组，虽然省去了建立PIM转发路径过程，加快大部分用户的加入组播组的时延，即加快了响应速度。但是，由于用户经常加入的组播组是不断变化的，为此，网络管理员需要经常调整这些静态组播组的配置，以加快用户加入组播组的速度，从而增加网络管理员维护的工作量。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种组播报文的智能转发方法及系统，以减少用户加入组播组的延时问题，同时也减轻管理员的配置维护工作。
为解决上述问题，本发明提供一种组播报文的智能转发方法，所述方法包括步骤A、确定当前系统中常用的静态组播组；B、在路由器配置有智能IGMP静态主机的接口上主动加入所述当前常用的静态组播组，并开始接收所述组的组播流；C、当路由器接收到常用静态组播组的IGMP加入报文时，直接将相应的组播流转发给加入该组的用户。
步骤A中通过监控网络上的组播流量和IGMP加入报文的情况，确定当前系统中常用的静态组播组。
通过监控网络上端口的流量和/或加入次数和/或加入时间确定当前系统中常用的静态组播组。
所述常用的静态组播组包括端口流量最大的静态组播组和/或加入IGMP报文次数最多的静态组播组和/或加入时间最长的静态组播组。
通过读取路由器各端口的流量计数，统计一段时间内各组播组的流量，并将该段时间内流量最大的组播组确定为当前常用的静态组播组。
路由器在每次收到用户新的IGMP加入时，增加该组播组的计数，在一段时间内加入次数最多的组播组确定为常用的静态组播组。
统计一段时间内每个组播组累计加入时间最长的组播组，将其确定为常用的静态组播组。
所述方法还包括D、当路由器接第一次收到不是常用组播组的IGMP加入报文时，需要利用PIM协议逐级建立从源地址到本地路由器的组播转发路径。
在一定的时间内刷新当前配置有智能IGMP静态主机的路由器上常用的静态组播组。
另外，本发明还提供一种组播报文的智能转发系统，所述系统包括本地路由器，用于接收并根据加入常用的静态组播组转发接收到组播流；
智能IGMP静态主机，配置在本地路由器的接口上，用于主动加入该系统中常用的静态组播组，并接收所述常用组播组的组播流。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明所述配置有智能IGMP静态主机的路由器通过监控网络上的组播流量及IGMP加入情况，自动确定当前最常用的一批组播组；然后主动静态加入这些常用的组播组，将本组的组播流引到本路由器上；当用户加入这些常用的组播组时就可以直接进行转发了，大大减少了用户的加入延时，从而提高响应的速度。同时本发明还定期更新这些常用的静态组播组，以保持自动加入组播组始终是当前最常用的静态组播组。另外，本发明所主动加入当前常用的静态组播组不需要用户干预，而是由系统根据一定的策略自动选择一批最优的静态组播组，并对其定期惊醒刷新，极大减轻了管理员的配置维护工作。
图1是现有技术中转发组播报文的结构示意图；图2是现有技术中组播报文的转发方法的流程图；图3是本发明所述组播报文的智能转发方法的流程图；图4是本发明所述组播报文的智能转发的应用实例；图5是本发明所述组播报文的智能转发系统的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的核心是路由器可以通过监控网络上的组播流量及互联网组管理协议(IGMP，Internet Group Management Protocol)加入报文情况，自动确定当前最常用的一批静态组播组；然后智能IGMP静态主机主动加入这些常用的静态组播组；所述加入静态组播组的目的就是要将这些组播流引到本地路由器上。当本地路由器上的某接口需要接收此组播流时，就能直接向其进行复制转发了，以节省将所需的组播流引到本设备上的时间。也就是说，当用户加入这些常用的组播组时，就能很快的进行转发组播报文了。同时为了保持自动加入的始终是当前最常用的静态组播组，还需要定期更新这些静态组播组。
本发明所述技术方案是根据一定的策略(即统计流量最大的静态组播组和/或统计加入次数最长的静态组播组和/或统计加入时间最长的静态组播组)，智能识别出当前用户最常用的一些静态组播组，并主动加入它们。当用户再加入这些最常用的静态组播组时，就不需要利用协议独立组播路由协议(PIM，Protocol Independent Multicast)逐级建立从接收智能IGMP静态主机到源地址的组播路由转发路径，大大提高的响应的速度。所述主动加入静态的组播组，也就是说不需要用户干预，而是由系统自动将其作为静态组播组(即无法老化的组播组)。此外，本发明还可以定期、自动刷新当前常用的静态组播组，以保证当前加入的静态组播组是最常用的组播组。因此，本发明不但提高了用户加入组播组的速度，减少组播组的加入时延，同时也减少了网络管理员维护的工作量。
为了便于对本发明的理解，下面简单介绍一下本发明中所涉及到的以下名词智能IGMP静态主机俗称智能IGMP静态主机，该智能IGMP静态主机可以配置在多播路由器的某接口上，表明该接口会自动加入常用的一些静态组播组，并接收这些组的组播流或数据流。这种加入过程是自动的，并能定期自动刷新，以便更新当前最常用的组播组。其工作过程具体为配置智能IGMP静态主机后，路由器将自动监控网络上的组播流及IGMP加入情况，并根据一定策略确定当前最常用的组播组。智能IGMP静态主机会自动加入这些当前最常用的组播组，并定期的删除那些不再常用的组播组的静态主机配置。当用户要接收的组播组是当前智能IGMP静态主机所加入的组时，就可以直接接收该组的组播报文了。每隔一段时间，还会自动刷新当前智能IGMP静态主机加入的组。
互联网组管理协议IGMP主要运行于主机和与主机直接相连的PIM组播路由器之间，是用来收集和维护所连网络组成成员关系的协议，所述PIM组播路由器通过IGMP加入报文获得信息，并在每一个接口基础上维护组播组成成员关系表。通过IGMP协议，一方面可以通知本地PIM组播路由器希望加入并接收某个特定组播组的信息，以及在每一个PIM组播路由器的接口基础上维护组播组成员关系表；另一方面，PIM组播路由器通过IGMP协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态。
其中，所述协议独立组播路由协议(PIM，Protocol Independent Multicast)是一种与单播路由选择协议无关的组播路由协议，它不依赖于特定的单播路由协议，用于指导组播数据流的复制和转发。所述IGMP与PIM通常在一起使用，通过把IGMP维护的组播组成员关系通告给PIM。所述PIM把需要的组播流引到相应的IGMP接口上，从而实现了组播报文的转发。
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
请详见图3，为本发明所述组播报文的智能转发方法的流程图。所述方法包括步骤步骤S10确定当前系统中常用的静态组播组；步骤S11在路由器配置有智能IGMP静态主机的接口上主动加入所述当前常用的静态组播组，并开始接收所述组的组播流；步骤S12当路由器接收到常用静态组播组的IGMP加入报文时时，直接将相应的组播流转发给加入该组的用户。
在上述步骤中，首先要根据不同的策略(即端口的流量和/或加入次数和/或加入时间)确定系统中当前常用的静态组播组。其中，所述常用的静态组播组包括端口流量最大的静态组播组和/或加入IGMP报文次数最多的静态组播组和/或加入时间最长的静态组播组。其次，在路由器配置有智能IGMP静态主机的接口上主动加入所述当前常用的静态组播组；这样，这些常用组播组的组播流就会被引到本路由器上并向本接口转发了。其实，所述智能IGMP静态主机并不是一个真实意义上的主机，而是路由器上的一条配置。也就是说在某接口上配置了这条命令后，路由器就认为该接口上连有一个智能的IGMP静态主机，它会加入当前最常用的静态组播组。最后，当路由器从某接口接收到组地址为常用组播组的IGMP加入报文时，就能直接向该接口转发该组的组播报文了。
下面具体描述根据不同的策略，自动确定当前最常用的静态组播组的实现过程。所选定的这些策略是根据不同的应用场合来选择的。所述这些策略包括但不限于以下列举。
第一种策略是统计流量最大的静态组播组。可以通过读取各路由器的端口上的流量计数，统计一段时间内各组播组的流量。在本次统计的这段时间内流量最大的那些组播组被认为是当前最常用的静态组播组。比如，在最近10分钟内，通过统计各端口的流量，得出组为225.1.1.1的流量共计10000KB，那么在这段时间内组225.1.1.1的流量计数值就是10000K。这比较适合用户点播的组播组的流量比较接近的情况。在这种情况下要求设备能支持按组播组的流量统计功能。
第二种策略是统计加入次数最多的静态组播组。可以在每次收到用户新的IGMP加入报文时，就增加这个组播组的计数(若加入组播组的用户经过一段时间后离开，然后再重新加入该组播组时，这种情况就是第二次加入该组播组了)。统计在一段时间内加入计数最大的那些组播组，这些组播组被认为是当前最常用的静态组播组。比如，在最近10分钟内，组播组225.1.1.1在第2分钟时加入，一分钟后离开；在第6分钟时，组播组225.1.1.1再次加入且没有离开；这样组播组225.1.1.1的用户在这段时间内的加入次数就是2次。这种策略比较适合用户加入组的时间都不长，但数量比较多的情况。
第三种策略是统计加入时间最长的那些组播组。可以统计一段时间内每个组的加入时间。即将每个组每次加入的时间累加起来，统计在一段时间内加入时间最长组播组，并将这组播组认为是当前最常用的静态组播组。比如，在最近10分钟内，组播组225.1.1.1第一次加入60s后离开，第二次又加入30s后离开，那么本组播组的加入时间就是该组两次加入时间之和，即60s+30s＝90s。这种策略比较适合用户加入组的时间比较长的情况。
但是，需要说明是，本发明所述的策略并不限于上述几种，还可以在上述策略的基础上进行适应性的改变。因此，以上策略仅供参考，在实际的应用种还要接合不同的环境进行具体考虑。当然，也可综合使用这些策略。其最根本的目的就是要减少用户加入最常用的那些组播组的延时。另外，如果采用其它方式可以明确的确定哪些是最常用的组播组，也可以同时使用传统的静态组播组加入。
同时，本发明为了能保证系统当前加入的是最常用的静态组播组，会每隔一段时间做出这种统计并刷新当前加入的静态组播组。所述刷新是指加入本次统计优选的静态组播组，同时离开那些不在本次统计优选范围内的静态组播组。所述刷新时间需要根据实际应用环境选择一个合适的值。这是因为，如果刷新的时间过短会导致系统的变化过快而影响其性能，刷新的时间过长又会导致对统计变化的感应速度下降，从而会延时用户加入组播组的时间。在实际应用时，先设置不同的刷新时间，并测试在所设置的各种刷新时间的条件下加入组播组的平均时延，然后选择平均加入时延最短时的刷新时间为当前静态组播组的刷新时间。
还请参考图4，为本发明所述组播报文智能转发的具体应用实例的示意图。如图4所示，如果该图中包括路由器21、路由器22和路由器23；以及服务器24、智能IGMP静态主机25和普通主机26。其中服务器24正向与它相连的路由器23发送组播流(S，G)。所述智能IGMP静态主机25并不是一个外部实体，而是配置在路由器21的一个接口上，它仅仅是该路由器21上的一条配置。但是，该路由器21上有了这种配置后，就相当于在该路由器上连接了这样一个智能IGMP静态主机25(也就是虚拟的主机)。所述智能IGMP静态主机25加入常用的组播组并将这些组播组的数据流引到路由器21上。这样当普通主机26加入的是这些常用组播组时，就能很快接收到了加入该组的组播报文了，因为这些组播流早已到达路由器21了。
如果某用户(比如用户主机26)需要接收组G的组播流，就会向与它相连的路由器21发送组G的IGMP加入报文，即通知路由器21中的智能IGMP静态主机25，如果接收到组G的组播流时，直接将相应的组播报文转发给加入该组的用户或用户主机26。如果路由器21上不存在组G的组播转发表项(S，G)，即组地址D不是当前常用的组播组，则与现有技术的实现方式相同，即通过静态配置的方式将该组播组加入到该接口的表中；或者是通过PIM协议向服务器的方向逐跳将组播流引过来。也就是说，如果路由器21上不存在组G的接收者(用户主机26)，则用户主机26向配置有智能IGMP静态主机25的路由器21发送IGMP加入报文，PIM协议逐级(即经过路由器22和路由器23及一个三层组播网络)建立从源地址S到智能IGMP静态主机25的组播转发路径，以便于智能IGMP静态主机25能接收到从源地址S的发送的组播流，并将其复制转发到用户主机26。此外，本发明还提供对当前的常用组播组进行刷新，以便于选择的常用组播组是当前时间段最新的组播组。大大减少了转发时延。同时，每隔一段时间对当前加入常用的组播组进行刷新，并删除那些不再常用的组播组，以保持加入的组播组都是当前最常用的。
由此可见，本发明所述的组播智能IGMP静态主机继承了普通IGMP静态主机减少用户加入组播组延时的优点，同时能够自动根据一定策略来实时选择一批最优的静态组播组，并将其自动的加入配置有智能IGMP静态主机的路由器中，在一定的时间段内对其进行自动刷新，以保持加入的组播组都是当前最常用的。本发明所述技术方案不但大大减少了转发时延，还极大减轻了配置维护的负担。
另外，本发明还提供一种组播报文的智能转发系统，其系统的结构示意图详见图5。所述系统包括发送终端31、路由器32、三层组播网络33、本地路由器34、接收终端35和智能IGMP静态主机36。所述发送终端31，用于发送组播流；所述路由器32，与发送终端31相连，用于转发接收到的组播流；所述三层组播网络33，与路由器32相连，用于转发接收到的组播流；所述本地路由器34，与三层组播网络33相连，用于接收并根据加入常用的静态组播组转发接收到组播流；所述接收终端35，与本地路由器34相连，用于接收发送终端的组播流；所述智能IGMP静态主机36，配置在本地路由器的接口上，用于主动加入该系统中常用的静态组播组，并接收该常用组播组的组播流，在接收到接收终端的IGMP加入报文时，直接将相应的组播报文转发给加入该组播组的接收终端。
上述系统中个结构组成的具体实现可参照前面所述方法的实现过程，在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种组播报文的智能转发方法，其特征在于，包括步骤A、确定当前系统中常用的静态组播组；B、在路由器配置有智能IGMP静态主机的接口上主动加入所述当前常用的静态组播组，并开始接收所述组的组播流；C、当路由器接收到常用静态组播组的IGMP加入报文时，直接将相应的组播流转发给加入该组的用户。
2.根据权利要求1所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，步骤A中通过监控网络上的组播流量和IGMP加入报文的情况，确定当前系统中常用的静态组播组。
3.根据权利要求2所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，通过监控网络上端口的流量和/或加入次数和/或加入时间确定当前系统中常用的静态组播组。
4.根据权利要求1、2或3所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，所述常用的静态组播组包括端口流量最大的静态组播组和/或加入IGMP报文次数最多的静态组播组和/或加入时间最长的静态组播组。
5.根据权利要求4所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，通过读取路由器各端口的流量计数，统计一段时间内各组播组的流量，并将该段时间内流量最大的组播组确定为当前常用的静态组播组。
6.根据权利要求4所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，路由器在每次收到用户新的IGMP加入报文时，增加该组播组的计数，在一段时间内加入次数最多的组播组确定为常用的静态组播组。
7.根据权利要求4所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，统计一段时间内每个组播组累计加入时间最长的组播组，将其确定为常用的静态组播组。
8.根据权利要求1所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，所述方法还包括D、当路由器接第一次收到不是常用组播组的IGMP加入报文时，需要利用PIM协议逐级建立从源地址到本地路由器的组播转发路径。
9.根据权利要求1所述组播报文的智能转发方法，其特征在于，在一定时间内刷新当前配置有智能IGMP静态主机的路由器上常用的静态组播组。
10.一种组播报文的智能转发系统，包括本地路由器，用于接收并根据加入常用的静态组播组转发接收到组播流；其特征在于，所述系统还包括智能IGMP静态主机，配置在本地路由器的接口上，用于主动加入该系统中常用的静态组播组，并接收所述常用组播组的组播流。
全文摘要
本发明涉及一种组播报文的智能转发方法，包括A、通过监控网络上的组播流量和IGMP加入报文情况，即通过监控网络上端口的流量和/或加入次数和/或加入时间，确定当前系统中常用的静态组播组；B、在配置有智能IGMP静态主机的路由器的接口上主动加入当前常用的静态组播组，并开始接收这些组的组播流；C、当路由器接收到常用组播组的IGMP加入时，直接将相应的组播报文转发给加入该组的用户。本发明通过自动检测最近时间段内最常用的静态组播组，并主动加入，以减少用户加入时延，提高系统的响应速度。同时，系统能定期对当前的静态组播组进行刷新，来保证加入的静态组播组都是当前最常用的，同时减轻了网络管理员的配置维护工作。
文档编号H04L12/56GK1764163SQ20051011559
公开日2006年4月26日 申请日期2005年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者徐进 申请人:杭州华为三康技术有限公司