[发明专利]基于OpenFlow实现动态组播生成树路径调整的方法

说明书

 

技术领域

本发明专利申请涉及计算机网络领域，具体地涉及基于OpenFlow实现动态组播生成树路径调整的方法。

 

背景技术

在计算机网络通信中，组播是网络传输的重要服务之一。组播传输的优势是节省网络资源，降低组播生成树代价和优化组播传输网络是组播问题的重要研究方向。

组播算法多种多样，以静态组播生成树算法为主，比如DIjkstra、DDSP、Prim、Krustal等；动态组播生成树算法研究相对较少，如SBPT、GRD等。在实际网络中，组播组成员可以随时加入或者离开某个组播组。生成树算法根据传输路径跳数、网络负载状态等不同因素会生成不同的组播树。SBPT和GRD算法虽然能够针对组播组成员的加入/离开的动态变化而调整组播树，但是在组播源和组播组主机不变的情况下，组播树一旦建立很难进行路径的调整。这种情况下，若组播树中某个或多个传输路径的链路负载较大，组播树整体传输效率将降低。如何调整组播生成树路径成为组播网络传输优化的重要问题。

组播协议主要有两种：组播组成员关系协议（IGMP）和组播路由协议（常用独立组播协议PIM）。

IGMP协议是主机和路由器之间交换组播信息的手段，主要解决两个问题：一是主机如何通知路由器加入哪个组播组，二是路由器如何检测主机在哪个组播组中。IGMP协议实现组播组管理，通过IGMP报告和查询的方式来感知组播组中主机的加入或者离开的变化。具体规则如下：（a）当主机加入组播组时，就发送一个IGMP报文，将其加入的组播地址告诉所有组播路由器，组播路由器向组播组中其它路由器公告该报文。组播路由器周期性地向每个接口发送IGMP报文查询组播树上的主机状态。主机收到查询报文后并不立刻响应，而是延迟0~10秒的随机时间后才响应。这样一方面可以防止响应风暴；另一方面可以有机会收到别的主机的响应报文进而抑制自身响应报文的发送。主机通过发送IGMP报文来响应一个IGMP查询，对其加入的所有组播组均要发送IGMP报文。（b）当主机离开组播组时，主机不发送IGMP报告自行退出并对路由器的周期性查询停止响应。路由器若在查询间隔的3倍时间内仍未收到响应报文，将删除此组播主机。

稀疏模式（PIM-SM）的组播分发树能实现共享树（RPT）到最短路径树（SPT）的切换，切换条件为超过网络信息吞吐量阀值，但切换过程存在丢包期、切换过程逐级进行的加入和剪枝操作复杂、响应时间长、灵活性差。

动态优化的组播生成树算法（ACOP）利用蚁群信息素思想进行间接通信，能够实现组播树的动态优化。路径优化是一个查询、扩展、迭代、剪枝的过程，路径调整条件是组播源到每个目的节点进行查询，判断路径是否超过时延。该方法在路径调整操作时是采用被动响应组播源查询和逐级逆向剪枝的方式。

IGMP协议作为主机和路由器之间交换组播信息的规则在组播传输中必不可少。而IGMP在进行组播组主机管理时，不可避免地出现查询延时、报告延时等问题。组播组中主机改变时响应时间慢、请求操作繁琐、灵活性差。此外，生成树的算法仅仅是在主机加入或者离开组播组时调整组播树，在组播源和组播主机不变的情况下，组播树一旦生成，传输路径很难改变。

 

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种基于OpenFlow实现组播生成树路径动态调整的方法。

一种基于OpenFlow实现动态组播生成树路径调整的方法，其特征在于包括如下步骤：

组播控制器通过链路发现获取整个网络的拓扑信息，并通过维护组播生成树进行组播传输；

组播源发送目的地址为IP组播地址的组播数据包，并将此IP组播地址映射到组播组主机；

当组播组内的主机数量发生变动时，主机向相连接的具有OpenFlow功能的组播交换机发送组播组报文，所述组播交换机将此报文转发到控制器，所述组播控制器根据当前网络拓扑中组播生成树的状态计算出新的组播生成树，管理组播组数据包的转发规则。