在软线式隧道中运用单一静态双向共享树进行组播的方法

摘要

在软线式隧道中运用单一静态双向树进行组播的方法属于软线式隧道中E－IP网络穿越I－IP网络进行组播分组转发的方法，其特征是，在转发网中据BIDIR－PIM协议，以所有的PE路由器为叶结点建立一棵静态双向共享树，其RP是依据策略配置的P路由器；并选举出RP每个链路上的指派转发器DF；组播分组传输时，PE路由器对其进行封装，封装后的I－IP目的地址都是RP的地址；PE路由器将封装后的分组转发给RP，RP的各个DF将组播分组转发到其他所有PE路由器；接收到分组的PE路由器判断该分组的目的地址是否在自己所连的客户网络中，若是则接收、解封装并转发，否则直接将分组丢弃。该方法使得I－IP网络无需维护(S，G)状态，节省了路由器的存储空间。

说明书

技术领域

使用基于双向-独立组播BIDIR-PIM(Bidirectional PIM)协议的单一静态双向共享树在softwire核心网中进行组播的方法属于互联网技术领域，尤其涉及IPv4和IPv6网络互联的隧道技术。

背景技术

由于IPv4地址空间严重不足，基于IPv6的下一代互联网将得到迅速发展。然而，由于IPv4互联网已具有相当规模和广泛的应用程序，因此IPv4网络必然在今后长期存在，形成与下一代IPv6网络逐步融合的过程。融合过程中IPv4和IPv6网络必然在长时间内共存。因为IPv6和IPv4网络的地址结构截然不同，所以IPv6和IPv4网络的互联技术成为互联网发展的一个重要难题。目前已出现了不少IPv6和IPv4网络的互联技术，如RFC2893、RFC2529、RFC3056、RFC3053和一些IETF draft，然而这些技术集中在IPv6 over IPv4技术上。这种技术解决了孤立的IPv6网络之间如何通过IPv4主干网互相连接的问题。

随着IPv6网络的发展以及今后IPv4网络的逐步废弃，IPv6将成为网络互联的核心，因而有可能出现IPv4网络之间通过IPv4协议不再连通的情况。此外，对于IPv6网络提供了高速高质量分组传输的情况来说，IPv4网络之间采用基于IPv6骨干网络的传输通信也是一种可能的高质量传输方式。因此，如何通过建立IPv4 over IPv6的隧道实现IPv4网络之间的交互被提上了日程。在IPv6网络上实现IPv4网络互联的自动隧道建立方法被称为4over6。

无论是4over6还是6over4，都要求其中一种IP协议能给另一种IP协议提供核心网转发功能。这种转发功能是通过核心转发网的边界路由器将“另一种”路由信息从一边传递到另一边，然后将“另一种”数据通过隧道封装和解封装的方法在核心转发网中进行传输，这些专门的隧道被叫做softwires。[I-D.ietf-softwire-mesh-framework]描述了softwire框架，并对路由信息和数据的传输进行了阐述。在softwire情形下，客户网络可能有跨越转发网络运行组播应用的需求。因此softwire中的组播技术也得到了重视。

本发明提出了在softwire情形下利用BIDIR-PIM(Bidirectional PIM)在转发网的所有PE路由器(Provider Edge Router)之间建立一棵静态双向共享树来进行组播路由信息和数据的传输。该静态双向共享树的汇集点RP(Rendezvous Point)是静态配置的。与RP相连的每个链路上都有一个选举出来的指派转发器DF(Designated Forwarder)来完成转发和双向通信功能。

发明内容

本发明的目的在于设计使用BIDIR-PIM协议的静态双向共享树来支持softwire中的组播应用，包括双向共享树的建立和组播数据的传输。

本发明所提出的方法的特征在于：在转发网中根据BIDIR-PIM协议，以所有的PE路由器为叶结点建立一棵静态的双向共享树，其RP是转发网中已依据某种策略配置好的P路由器(Provider Router)；并采用类似于PIM-SM中选举DR(Designated Router)的方法选举出每个链路上的指派转发器DF；组播分组进行传输时，转发网边界双栈路由器对其进行封装操作，封装之后的I-IP(Interior-IP)地址是一样的，都是RP的地址；PE路由器将封装后的分组沿上游方向转发给RP，RP的各个DF负责将组播分组转发到其他所有PE路由器；接收到分组的PE路由器判断该分组的目的地址是否在自己所连的客户网络中，若是则接收并解封装，然后进行转发，否则直接将分组丢弃。

该方法依次含有以下步骤：

步骤(1)：依次按照以下步骤步骤在所述IPv6网中建立双向共享树：

步骤(1.1)根据设定的策略在在所述IPv6网中静态配置一个路由器作为一棵静态双向共享树的汇聚点RP；

步骤(1.2)以IPv6网中所有边缘路由器PE为叶结点，依据双向-独立组播RIDIR-PIM协议建立一棵双向共享树；

步骤(1.3)依次按以下步骤为汇聚点地址RPA在每个链路上选举指派转发器DF，汇聚点地址所属的物理链路RPL除外；

步骤(1.3.1)核心转发网IPv6中的路由器周期性地向汇聚点地址RPA发送控制消息Offer，表明自己要参加DF选举；

Offer消息中的字段为：PIM为版本号，共4位，值为2；，PIM类型共4位，值为13；消息子类型共4位，只有当值为1时为Offer消息；，保留字段值为0；，校验和的计算和检验方法采用16位反码求和方法；RP地址为单播地址，发送方度量优先级为单播到达RPA的路由优先级，发送方的度量值也为单播时到达RPA的路由度量值，这些度量值是跳数或延迟，由具体的路由协议确定；

步骤(1.3.2)如果核心转发网IPv6中的路由器发现邻居到达该RPA的跳数少或是延迟小，则在设定的时间间隔内停止发送步骤(1.3.1)中所述的控制信息Offer，如果在此时间间隔内没有选出DF，则该路由器重新发送步骤(1.3.1)中所述的控制消息Offer以便参加选举；

步骤(1.3.3)最终将核心转发网IPv6中跳数最少或延迟最小的路由器选举为DF，该DF发送控制消息Winner告诉其他路由器已经有DF产生，并告知选举出的DF的地址和到达RPA的度量值；

Winner消息除消息子类型值为2外，其他填写方式和Offer消息相同；

步骤(1.3.4)其他路由器收到步骤(1.3.3)中所述控制消息Winner后都不再请求加入到DF选举，并记录下己选出的DF的地址和度量值；

步骤(2)在跨越内部地址I-IP分组格式的IPv6网的各个孤立的IPv4网络之间用PIM-SM协议进行通信，以此来维护组状态，所述各IPv4网络用外部地址E-IP分组格式；

步骤(3)某个要用外部地址E-IP分组格式的IPv4网中的作为组播源的汇聚点E-IP RP要向其他采用所述E-IP分组格式的IPv4网络中的接收者发送组播数据时，通过用户边缘路由器把组播数据报文发送给连接自己和所述采用I-IP分组格式的IPv6网中边缘路由器PE；

步骤(4)步骤(3)中的所述边缘路由器PE把该组播数据报文进行封装，其I-IP目的地址为汇聚点RP的地址，并把封装后的组播数据报文沿所述IPv6网上游方向传递给该汇聚点RP；

步骤(5)步骤(4)中所述汇聚点RP把接收到的组播数据报文转发给步骤(1.3)中所述的每个链路上的指派转发器DF，但汇聚点链路RPL除外；

步骤(6)每个指派转发器DF把步骤(5)中所述组播数据报文沿下游方向传送给所有其他边缘路由器PE，但所在汇聚点链路RPL除外；

步骤(7)步骤(6)中的各个边缘路由器收到组播数据报文后，判断其组播目的地址是否在自己所连接的采用E-IP分组格式的IPv4网中，若是，则解封装后转发给所述IPv4网络，否则直接丢弃；

步骤(8)解封装后的组播数据报文在目的IPv4网中按照本地组播协议进行组播；

经过实验仿真，本发明进行IPv4孤岛之间的组播数据的发送和接收时核心转发网IPv6中的路由器无需维护(S，G)状态，操作比其他组播方案简单。

附图说明

附图1控制消息Offer和Winner的报文格式

附图2 softwire系统拓扑结构示意图

具体实施方式

以图2所示的softwire网络拓扑为例，该图已根据BIDIR-PIM协议，以I-IP网络中某一P路由器地址为RPA，以所有PE路由器为叶结点建立一棵静态的双向共享树，并已经为每个转发链路选举出转发器DF。

当某个E-IP接收者通过互联网组管理协议IGMP或是组播源监听协议MLD发现组播源在不同的E-IP网络中，就向本地的指派路由器CE路由器(Customer Edge Router)发送加入该组的消息，CE通过判断，将该消息转发到I-IP边缘路由器，比如图2中PE1和PE2，PE1和PE2对该消息进行封装之后，通过I-IP网络中的静态双向共享树把封装后的消息转发给相应的出口路由器PE3，PE3对接收到的消息进行解封转，转发给与自己相连的E-IP网络的CE路由器，该CE路由器再将该加入消息依据本地的组播协议转发给相应的E-IP汇聚源。

E-IP汇聚源将接收者想要的组播分组沿着已建立好的组播路径发送给本地CE路由器，该CE路由器再将该组播分组转发给与自己相立案的I-IP网络的PE路由器，如图2中PE3，PE3将该数据转发给I-IP网络中双向静态共享树的汇聚地址RPA，由RPA对应的链路上的DF将该数据转发给除PE3之外的所有PE路由器，如图2中的PE1、PE2和PE4。接收到该组播分组的PE路由器判断该分组的目的地址是否在自己所连的E-IP网络中，若是的话，则接收、解封装，并发送给CE路由器；若检测发现组播分组的目的地址不在自己所连的E-IP网络中，则直接丢弃该分组。

目的E-IP的CE路由器接收到组播分组后，按照本地的组播协议将分组发送给接收者。