專利名稱：基于虛擬局域網的組播實現方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網絡通信技術領域，尤其涉及一種基于虛擬局域網的組播實現方法。
背景技術：
隨著網絡通信技術的日益發(fā)展，組播技術在網絡通信中得到了廣泛的應用，組播技術的實現大大提高了網絡中報文的轉發(fā)效率。比如在目前的寬帶網絡通信中，便經常需要在同一VLAN(虛擬局域網)內部或不同的VLAN之間開展組播業(yè)務。
現有寬帶網絡的組網通常包括三層以太網交換機、二層以太網交換機、綜合接入設備以及路由器等網絡設備。根據網絡設備本身或者網絡設備的組合在網絡通信中完成的功能可能將其分為三層網絡部分和二層網絡部分，某一具體的網絡設備也可以包含三層網絡部分和二層網絡部分，所述的二層網絡主要用于直接于用戶端相連，所述的三層網絡則主要作為國際互聯網和其他私有的三層網絡的一部分，網絡中發(fā)送組播業(yè)務的組播源通常位于三層網絡中。
為了在網絡中開展組播業(yè)務，需要在網絡設備間運行組播協議，目前在三層網絡之間運行的組播協議包括PIM-SM(稀疏模式協議無關組播)協議和PM-DM(密集模式協議無關組播)協議等，三層網絡與用戶端之間通常運行的是IGMP V1(因特網組管理協議V1)或者IGMP V2(因特網組管理協議V2)，在二層網絡上運行的組播協議通常為IGMP SNOOPING(IGMP偵聽協議)等。
在網絡中基于效率、安全和管理等原因，通常還將二層網絡分別進一步劃分為或配置為多個VLAN。在網絡通信過程中，二層網絡無法實現不同VLAN間組播報文的傳送，通常二層網絡的各個VLAN分別對應三層網絡中的不同的IP(互聯網協議)網段地址，所以不同的VLAN間實現組播可以由三層網絡進行組播報文的復制，并將復制之后的組播報文在不同的VLAN內進行發(fā)送，如圖1所示，圖中的箭頭線表示復制分別發(fā)送給不同VLAN的組播報文。因此，當網絡需要向二層網絡連接的用戶端發(fā)送組播報文時，比如二層網絡中不同VLAN的用戶點播了相同的組播組(即相同的組播報文組)，三層網絡與二層網絡間的連接端口就需要同時傳輸數據相同但VLAN ID不同的組播報文，即三層網絡必需向三層網絡與二層網絡間的每一個端口復制屬于同一個組播組但屬于不同VLAN(即不同IP地址網段)的組播報文，以保證組播報文的正常轉發(fā)。
對于上述組播實現方法，如果三層網絡不支持將組播報文的復制到不同VLAN的功能，則所述的組播業(yè)務根本無法開展，無法實現組播功能的網絡是網絡運營所不能接受的。
然而，即使三層網絡支持組播報文在不同的VLAN之間的的復制功能，在網絡通信中同樣存在著另外的一個問題，即帶寬資源的占用問題。當三層網絡需要向二層網絡發(fā)送組播報文時，三層網絡需要根據與其相連的二層網絡配置的VLAN數量進行組播報文的復制，大量復制后的組播報文到達二層網絡后，再由二層網絡分別發(fā)送給不同的端口。在網絡中，二層網絡可以配置系統最大允許建立4096個VLAN，所以最壞情況是相同的組播報文需要被同步復制4096份，很容易想象這樣大量的組播報文將占用多少帶寬資源，因此這種組播實現方法將導致帶寬資源的大量浪費，對于三層網絡和二層網絡之間的物理連接接口的帶寬要求大大增加，同時對二層網絡和三層網絡的處理業(yè)務數據的能力的要求也大大提高，導致網絡通信成本大幅上升。

發(fā)明內容
鑒于上述現有技術所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬局域網的組播實現方法，以減少組播業(yè)務開展對帶寬資源的占用，保證寬帶網絡通信中帶寬資源的有效利用。
本發(fā)明所述的目的是通過以下方案實現的一種基于虛擬局域網的組播實現方法，包括以下步驟a、在網絡中配置組播專用VLAN(虛擬局域網)；b、當需要發(fā)送組播報文時，三層網絡將發(fā)送到二層網絡不同VLAN的組播報文集中到組播專用VLAN內；c、二層網絡收到上述組播報文后，根據二層組播轉發(fā)表進行組播報文的轉發(fā)。
所述的步驟a可以為在網絡中，配置區(qū)別于網絡中已經配置VLAN的組播專用VLAN，并將網絡中的二層網絡的所有端口及三層網絡用于和二層網絡互聯的端口均加入組播專用VLAN中。
所述的步驟a還可以包括將二層網絡中連接用戶端的端口對組播專用VLAN的VLAN ID(虛擬局域網標識)配置成UNTAGED，所述的配置成UNTAGED為組播專用VLAN內的報文從該端口出去時VLAN TAG(虛擬局域網標簽)將被剝離；將二層網絡中和三層網絡之間的所有的互聯端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成TAGED，所述的配置成TAGED為該端口可以直接通過承載著組播專用VLAN的VLAN TAG的報文。
所述的步驟a還可以包括當三層網絡直接與用戶端相連時，將三層網絡與用戶端連接的端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成UNTAGED。
所述的步驟a還可以包括當將三層網絡和二層網絡間的用于互聯的端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成UNTAGED時，將二層網絡的上行端口的PVID(缺省VLAN標識)修改為該組播專用VLAN的VLAN ID即可。
所述的步驟b可以為當需要發(fā)送組播報文到二層網絡時，首先三層網絡根據三層組播轉發(fā)表確定組播報文的出端口；然后將組播報文的VLAN ID填寫成組播專用VLAN的VLAN ID；最后，將組播報文從該端口發(fā)送出去。
所述的步驟c可以包括
c1、二層網絡收到VLAN ID為組播專用VLAN的組播報文后，根據二層網絡中的二層組播轉發(fā)表確定該組播報文的轉發(fā)目的端口；c2、通過確定的轉發(fā)端口將該組播報文發(fā)送給用戶端。
所述的步驟a還可以包括將所述的二層組播轉發(fā)表配置于組播專用VLAN中；將所述的三層組播轉發(fā)表中的出端口報文的VLAN ID填寫為組播專用VLAN的VLAN ID。
由上述本發(fā)明所提供的技術方案可以看出，本發(fā)明的實現對于三層網絡與二層網絡間的同一個物理接口來說，只需要轉發(fā)一份組播報文，便可以滿足三層網絡向二層網絡所有不同VLAN內用戶發(fā)送組播報文的需要。對于二層網絡來說，只需要接收一份來自于三層網絡中同一組播源的組播報文，便可以同時滿足最大4095個不同VLAN內的用戶的點播需要，大大節(jié)省了了二層網絡和三層網絡間物理連接接口上的帶寬資源，即達到最大節(jié)省量時，組播所占用的帶寬資源僅為原來占用帶寬資源的1/4095。同時，本發(fā)明是基于現有網絡運行的組播協議實現，即本發(fā)明可以很好地支持現有的標準協議，這樣在實施過程中無需對現有網絡設備的配置等作大量的修改調整。綜上所述，本發(fā)明的實現既保證了網絡中組播業(yè)務的正常開展，又大大降低了在網絡中開展組播業(yè)務所需要的成本。


圖1為現有技術中組播實現過程示意圖；
圖2為本發(fā)明中組播實現過程示意圖；圖3為本發(fā)明的具體實施方式
流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的基于虛擬局域網的組播實現方法的具體實施方式
如圖2、圖3所示，具體包括以下步驟步驟301本發(fā)明的實現首先需要在二層網絡和三層網絡配置一個組播專用VLAN，即在建立VLAN時為組播專用VLAN分配一個VLAN資源，組播專用VLAN要求和網絡中的其他VLAN不發(fā)生沖突，對于所配置的組播專用VLAN還需要將所有的二層網絡端口都加入組播專用VLAN中，將三層網絡和二層網絡所有用于互聯的端口都加入組播專用VLAN中；如果三層網絡下直接帶用戶端PC(主機)，則將三層網絡和用戶端PC連接的端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成UNTAGED，所述的配置成UNTAGED為組播專用VLAN內的報文從該端口出去時VLAN TAG(虛擬局域網標簽)將被剝離，因為用戶端PC不識別該標簽；VLAN TAG共16位，其中VLAN ID占用12位，其他位給QOS(服務質量)等使用；如果三層網絡下連接著二層網絡，則將三層網絡與二層網絡相連接的端口，以及二層網絡的上行端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成TAGED，所述的配置成TAGED為該端口可以直接通過承載著組播專用VLAN的VLAN TAG的報文；而對于二層網絡連接用戶端PC的端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成UNTAGED，原因同上
本發(fā)明中還可以為當如果三層網絡和二層網絡用于互聯的端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成TAGED，則將二層網絡的上行端口的PVID(缺省VLAN標識)修改為組播專用VLAN的VLAN ID，所述的缺省的VLAN標識為未帶TAG的報文進入該端口以后，將以該缺省VLAN標識作為報文的TAG，即從網絡外接收到不帶VLAN TAG的報文時會自動打上該VLAN ID。
建立了所述的組播專用VLAN后，便可以基于該建立的組播專用VLAN開展組播業(yè)務，參見步驟302，當用戶端點播了組播業(yè)務，或其它原因網絡需要向二層網絡中多個VLAN的用戶端發(fā)送相同的組播報文時，位于三層網絡的組播源首先確定需要向那些連接二層網絡的端口發(fā)送的組播報文，然后由三層網絡根據三層組播轉發(fā)表確定待發(fā)送組播報文的下行端口，執(zhí)行步驟303。
步驟303將經過三層網絡轉發(fā)的組播報文的VLAN ID填寫為組播專用VLAN的VLAN ID，為此二層網絡總是從組播專用VLAN中接收組播報文，所以對于同一個組播流在三層網絡上僅需要產生一份組播專用VLAN的組播數據流發(fā)送給二層網絡即可滿足二層網絡中不同VLAN的用戶端點播相同組播報文的需要；也就是說支持三層組播業(yè)務的網絡設備向二層網絡發(fā)送組播數據的時候，只需向組播專用VLAN發(fā)送一份組播報文，而省略了向所有的VLAN發(fā)送組播報文；本發(fā)明的實現是將三層網絡配置為當三層網絡根據源IP地址、目的組播組、目的端口進行組播報文的轉發(fā)時，將所有的出端口的組播報文的VLAN均填寫為組播專用VLAN的VLAN ID，在組播專用VLAN內將組播報文的轉發(fā)給點播組播業(yè)務的用戶端，這樣使得來自于三層網絡的組播報文僅作為組播專用VLAN的一個數據流發(fā)送給二層網絡的多個不同VLAN中的用戶端，與現有技術相比減少了開展相同的組播業(yè)務對帶寬資源的占用，有效地節(jié)省了網絡通信中的帶寬資源。
步驟304將待發(fā)送的組播報文通過三層網絡確定的下行端口發(fā)送給二層網絡，以保證二層網絡連接的用戶端可以收到組播報文；即三層網絡根據三層組播轉發(fā)表確定組播報文的出端口，并將組播報文通過三層網絡相應的端口發(fā)送給二層網絡。
步驟305二層網絡收到上述組播專用VLAN的組播報文后，根據二層網絡中的二層組播轉發(fā)表確定轉發(fā)該組播報文的二層網絡的下行端口，即確定點播該組播報文的用戶端所在的端口，也可以稱為組播報文的轉發(fā)目的端口。
步驟306將該組播報文通過確定的二層網絡的下行端口發(fā)送給用戶端；如圖2所示，根據不同的組網結構，該組播報文可以由二層網絡通過確定的下行端口直接發(fā)送給與其連接的用戶端，也可以由二層網絡通過確定的下行端口發(fā)送其他的二層網絡，再由其他的二層網絡根據其自身的二層組播轉發(fā)表將該組播報文發(fā)送給與其連接的用戶端。
通過上述本發(fā)明的具體實施方式
可以看出，本發(fā)明的實現使得由三層網絡向二層網絡發(fā)送的目的VLAN為多個VLAN的多個數據流簡化為一個基于組播專用VLAN的數據流，以減少組播報文對帶寬資源的占用，如圖2所示，圖中的箭頭線表示一個基于組播專用VLAN的數據流，相比圖1所示的三層網絡和二層網絡間傳送的多個內容完全相同且同步的數據流，本發(fā)明有效地節(jié)約了有限的帶寬資源。
在IP通信網絡中，三層網絡的三層組播轉發(fā)表的配置為基于三層組播協議完成，二層網絡的二層組播轉發(fā)表的配置是基于二層組播協議完成，但為實施本發(fā)明二層組播轉發(fā)表需要配置于組播專用VLAN中，三層組播轉發(fā)表中的出端口報文的VLAN ID也需要填寫為組播專用VLAN的VLAN ID，以保證組播專用VLAN根據所述的二、三層組播轉發(fā)表進行組播報文的轉發(fā)。
本發(fā)明的實現對于三層組播協議來說，只需要在調用底層函數對三層網絡與二層網絡連接的所有端口添加三層組播轉發(fā)表時替換所有的VLAN ID為組播專用VLAN的VLAN ID；對于二層組播協議，也只需要在調用底層函數對所有二層端口添加二層組播轉發(fā)表時替換所有的VLAN ID為組播專用VLAN的VLAN ID。
權利要求
1.一種基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于包括a、在網絡中配置組播專用VLAN(虛擬局域網)；b、當需要發(fā)送組播報文時，發(fā)送端將待發(fā)送的組播報文在組播專用VLAN內發(fā)送給接收端；c、接收端收到上述組播報文后，根據接收端的組播轉發(fā)表進行組播報文的轉發(fā)。
2.根據權利要求1所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟a為在網絡中，配置區(qū)別于網絡中已經配置VLAN的組播專用VLAN，并將網絡中的作為接收端的二層網絡的所有端口及作為發(fā)送端的三層網絡與二層網絡間的所有互聯端口均加入組播專用VLAN中。
3.根據權利要求2所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟a還包括將二層網絡中連接用戶端的端口對組播專用VLAN的VLAN ID(虛擬局域網標識)配置成UNTAGED(未打標簽)，當組播專用VLAN內的報文從該端口出去時剝離VLAN TAG(虛擬局域網標簽)；將二層網絡中的其它端口和三層網絡與二層網絡之間所有的互聯端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成TAGED(打標簽)，VLAN ID為組播專用VLAN的帶VLAN TAG的報文可以直接通過所述端口。
4.根據權利要求2所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟a還包括當三層網絡直接與用戶端相連時，將三層網絡與用戶端連接的端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成UNTAGED。
5.根據權利要求2所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟a還包括將三層網絡和二層網絡間的所有互聯端口對組播專用VLAN的VLAN ID配置成UNTAGED時，將二層網絡的上行端口的PVID(缺省VLAN標識)修改為該組播專用VLAN的VLAN ID。
6.根據權利要求2、3、4或5所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟b為當需要發(fā)送組播報文到二層網絡時，三層網絡根據三層組播轉發(fā)表確定組播報文的出端口，然后將組播報文的VLAN ID填寫成組播專用VLAN的VLAN ID，最后將報文從該端口發(fā)送出去。
7.根據權利要求6所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟c包括二層網絡在接收到組播報文后，根據二層組播轉發(fā)表在二層網絡的組播專用VLAN內部實現二層組播。
8.根據權利要求7所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟c包括c1、二層網絡收到VLAN ID為組播專用VLAN的組播報文后，根據二層網絡中的二層組播轉發(fā)表確定該組播報文的轉發(fā)目的端口；c2、通過確定的轉發(fā)目的端口將該組播報文發(fā)送給用戶端。
9.根據權利要求8所述的基于虛擬局域網的組播實現方法，其特征在于所述的步驟a還包括將所述的二層組播轉發(fā)表配置于組播專用VIAN中；將所述的三層組播轉發(fā)表中的出端口報文的VLAN ID填寫為組播專用VLAN的VLAN ID。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于虛擬局域網的組播實現方法，該方法為在網絡中配置組播專用VLAN(虛擬局域網)；當三層網絡向二層網絡發(fā)送組播報文時，將待發(fā)送的組播報文在組播專用VLAN內發(fā)送給二層網絡。本發(fā)明的實現對于三層網絡與二層網絡間的同一個物理接口來說，只需要轉發(fā)一份組播報文，便可以滿足三層網絡向二層網絡不同VLAN內用戶發(fā)送相同組播報文的需要，節(jié)省了二層網絡和三層網絡本身的和兩者之間物理連接接口上的帶寬資源。同時，本發(fā)明是基于現有網絡運行的組播協議實現，在實施過程中無需對現有網絡設備的配置等作大量的修改調整。
文檔編號H04L12/16GK1536837SQ0310998
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權日2003年4月9日
發(fā)明者殷俊杰 申請人:華為技術有限公司