[发明专利]一种在PIM-SM中实现组播树切换的方法、装置及路由设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种在PIM-SM中实现组播树切 换的方法、装置及路由器。

背景技术

近年来，随着互联网(Internet)的迅速普及和爆炸性发展，在Internet上 产生了许多新的应用，其中不少是高带宽的多媒体应用，譬如网络视频会议、 网络音频/视频广播、股市行情发布、多媒体远程教育、远程会诊。上述应用带 来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。为了缓解网络瓶颈，现有技术中提出各 种方案，归纳起来，主要包括以下四种：

a、增加互连带宽；

b、应用服务器的分散与集群，改变网络流量结构，从而减轻主干网的瓶 颈；

c、应用QoS机制，把带宽分配给一部分应用；

d、采用IP Multicast(组播、多播或多路广播)技术。

比较而言，在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之 增加，这个优点使IP组播技术成为当前网络技术中的研究热点之一。

因此，随着单点发送，多点接收应用需求的出现，产生了组播路由协议。 网络互连设备负责发现网络中的组播数据源和接收者，以路由形式记录在自身 数据库中，并根据需要通告给其它设备，从而形成了四通八达的组播网络，能 够随时将所需的组播数据传输给请求者。

PIM-SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode，稀疏模式独立组播 协议)是一个典型的域内组播路由协议，是目前应用最广的组播路由协议。 PIM-SM实现组播转发的核心任务是构造并维护一棵单向共享树，共享树选择 某一路由器作为公用的根节点，称为RP(Rendezvous Point，汇聚点)，所有的 接收路由器向RP发送组加入消息，从而在沿途各节点建立了相应的转发表项， 从RP到所有接收路由器之间形成了一条树状的转发通路，这就是组播共享树。 组播数据首先到达RP汇聚点，当数据到达了RP汇聚点后，组播数据包被复 制并沿着共享树传给接收者。

不过这条通过RP建立起来的转发路径不一定是接收者和发送源间的最短 路径。PIM-SM协议为了避免接收的组播数据包都要从RP绕一下，避免资源 的浪费，PIM-SM允许接收方的路由器可以选择从共享树转移到以目的源S为 根的源树，也叫最短路径树(Shortest Path Tree：SPT)或信源树。

如图1所示，最短路径树(也称为基于信源的树或源树)是指通过单播路 由表确定的到目的源S的最短转发路径。在大多数情况下，SPT可以使端到端 的组播路径最优，从而减少报文传输的延迟，但是路由器必须保存大量的路由 信息，系统资源消耗大。

如图2A所示，共享树(也称RP树，RPT)是指为每个组播组选定一个共 用根(汇合点RP或核心)，以RP为根建立的组播树。同一组播组的组播源将 所要组播的数据单播到RP，再由RP向其它成员转发。共享树以RP作为所有 组播分发树的公共根节点，组播源的流量必须先到达RP再下发，组播路径并 非最优，会引入额外的延迟，但是路由器所保持的信息可以很少，其中，R-DR 为接收者直连路由器，S-DR为源直连路由器。

而PIM-SM协议正是利用了两种树的优点，在组播初始阶段，组播路由器 无法得知组播源的位置从而无法使用源树，但是可以通过已知的RP节点及共 享树来获得组播源发送的前几个报文从而得知源的位置，并由共享树切换到源 树，以减少网络的时延并且避免RP所引起的瓶颈。

以上内容概括说明了PIM-SM协议在组播网络中进行共享树切换的必要 性。目前业界对该机制的通常做法是，根据接收到组播数据包的速率判断来进 行切换，如果接收到的组播数据流的速率大于原先设定的阀值就切换到源树 (SPT)，如果小于原先设定的阀值就切回共享树(RPT)。然而这种做法目前 存在的问题有：

(1)由于接收到的报文是根据共享树由RP转发的，本身的报文的速率阀 值检测会受到RP网络瓶颈的影响；

(2)采用这种方法当接收到报文的阀值大于设定的切换阀值时，会立即 进行切换，并不会考虑到当前网络环境中走源树转发的路径是否比走共享树的 路径更优，如果此时源树(SPT)的转发路径与共享树的路径重叠或者由源到 接收者走源树经过的网络路由器跳数还要更多，在这种情况下仍将转移到源树 的路径进行转发。