[发明专利]交换网多播路由方法及系统

说明书

本发明涉及一种交换网多播路由方法及系统，其方法包括：目的线卡经交换网向源线卡逐级传递可抵达信元，在交换网的各级网元芯片中建立多播路由信息；各级网元芯片根据建立的多播路由信息，逐级选择可达链路将来自源线卡的多播信元转发至目的线卡。本发明通过从目的线卡至源线卡逐级传递可抵达信元获取多播路由信息，最终在交换网的各级网元芯片中，识别哪些链路可以到达所有可能的最终接入线卡，多播转发时仅在这些链路中进行，与现有技术相比，可以及时感知交换网中的链路故障并迅速响应，避免丢失信元，大幅提高交换网对于多播信元转发的稳定性与可靠性，提高了交换网的鲁棒性，同时无需占用额外的缓存资源。

技术领域

本发明涉及大容量高端路由器中的网络交换技术领域，尤其涉及一种交换网多播路由方法及系统。

背景技术

交换网是指在路由器或交换机等设备中完成信元交换的网络，最终通过信元交换实现通信报文的交换。在大容量的高端路由器中，为满足交换容量的要求，一般使用多级交换网络，三级CLOS（Charles Clos）交换网络是最常见也是被研究最多的一种多级互联交换网络。

如图1所示，图1为三级CLOS网络的示例，线卡接收外部输入的数据报文，完成数据报文的分类、流量管理及信元切片等工作，最终将信元发送给交换网，交换网由各个网元芯片组成，网元芯片依据其所处层次分为三个级别，简称为SF1、SF2、SF3。三级网络的SF1和SF2之间，SF2和SF3之间，都使用冗余连接保证交换网的带宽和稳定性。信元最终从交换网输出到目的线卡，在目的线卡处将信元重组为通信报文后输出。

在物理实现上，CLOS网络中线卡和SF1/SF3网元芯片组成各个分组，一个分组以一个机架的方式实现，一个机架上存在多个线卡和多个SF1/SF3，每个机架之间物理隔绝，每个交换系统最少有一个机架。作为SF1和SF3的网元芯片和线卡分组相连，也就是说，每一分组中，有N个线卡和M个SF1/SF3处于全连接状态，即每一分组中每个线卡和每个SF1/SF3都有连接，这N个线卡与其他分组的SF1/SF3没有连接，同时这M个SF1/SF3也和其他分组的线卡没有连接。

通常CLOS网络的路由选择方法有两种：一种是集中式，一种是分布式。集中式是指将CLOS网络中所有交换单元当作一个整体来控制，由一个全局控制中心来维护交换网中的网络信息，并根据此信息为输入的信元选择一条路由途径，各个网元芯片据此完成信元转发。但是，这种方法的算法复杂度很高，对运算能力要求很高，同时难以扩展，随着网络规模的扩大越来越难以满足新的需求。

分布式是指各个网元芯片都维护一个本地的路由表，每一个网元芯片接收到信元输入后，都根据本地路由表的状态对输入信元进行转发，整个交换网的路由信息分布式存储。这种方法易于扩展，同时不需要全局的控制中心，也不需要维护一套复杂的算法即可完成高可靠性的信元转发。

但是，分布式的路由选择方法有一个缺点，即每个网元芯片可以感知和自身相连芯片的链路连接状态，但是无法感知其他芯片之间的链路连接状态，当进行多播信元转发时，则有可能将信元转发到一块无法抵达最终目的线卡的网元芯片，造成信元丢失。

如图2所示，图2是一个SF2中多播路由选择的例子，在0#SF2中，一个多播信元将转发给全部的四个目的线卡，0#和1#SF3与0#和1#线卡组成一个机架，多播信元在SF2进行转发时将只会往每个机架中复制一份，之后SF3再在机架内向所有的线卡进行复制。在进行选择的过程中，如果0#SF3到1#线卡的链路出现了故障，那么假如这个多播信元在SF2中选择发送给0#SF3，将会出现信元无法最终到达1#线卡的情况，最终造成信元丢失。

如图3所示，图3则是一个SF1中多播路由选择的例子，在0#SF1中，一个多播信元将转发给全部的四个目的线卡，多播信元在SF1中为节省缓存资源将不进行复制，由SF2完成对机架的复制，SF3完成对线卡的复制。在进行选择的过程中，如果0#SF2到0#线卡和1#线卡所属的机架链路出现了故障，那么假如这个多播信元在SF1中选择发送给0#SF2，将会出现信元无法最终到达0#和1#线卡的情况，造成信元丢失。