在通信网络中不同的多点传送协议之间转换请求的系统和方法

摘要

本发明提供了一种从另一个协议中形成的另一个请求中产生一个协议中的一个请求的系统和方法。其中，请求涉及一个组的成员身份的改变并且该组将服务与通信网中服务的主机关联，本方法特别包括接收所述请求，从所述的请求中识别目标组，识别与所述目标组关联的主机和在另一个协议中产生另一个请求，该请求包括对所述目标组和所述关联主机的参考。该请求识别所述组并且不唯一识别所述关联主机。如果一个请求不属于一个已识别的组，本发明提供了从阻止该请求进一步传送的能力。

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信，特别涉及在路由器和运行互联网络组管理协议的主机之间进行连接的系统和方法。

背景技术

数字媒体服务使用户可以访问可下载视频信息，例如：电视节目、电影、音频节目和基于文本的信息流。通常，用户经由与通信网的连接来可选择地访问这些服务。在网络中，服务是由一个或是多个信息源提供的。网络中的路由器同时与源和用户耦合；路由器提供链路接口以使得信息源能够将其服务传输到网络中想要的用户。

通常，当服务被提供给网络中一系列特殊用户时，使用多点传送。其中，一个路由器将消息传输到多个目的地。对于多点传送，路由器需要组信息以识别将要接收特殊多点传输的组中的成员。在一个互联网协议(IP)v4网络中，互联网络组管理协议(IGMP)命令从主机被发送到网络中的路由器以管理IP多点传送传输。IGMP是一个不断发展的协议。随着IGMP的发展，互联网工程任务组(IETF)已经出版了大量用于IGMP的规范，包括：名称为“用于IP多点传输的主机扩展”的RFC1112；名称为“互联网络组管理协议的RFC2236，第2版”；和名称为“互联网络组管理协议的RFC3376，第3版”。所有的三个规范都在此引入作为参考。IGMP，第2版被设计为可与协议独立多点传送-疏模式(PIM-SM)多点传输相互配合。IGMP，第3版增加了用于协议独立多点传送-单源多点传送(PIM-SSM)多点传输的能力。PIM-SSM在PIM-SM上的数据平面和控制平面中提供简化的处理。不幸的是，IGMP v3的一些映射结构与IGMPv2不兼容。当一个仅仅能识别第2版IGMP协议命令的传统主机连接到一个使用PIM-SSM的网络时，这是成问题的。

因此，需要一种方法和设备，用于支持提供了PIM-SSM与传统协议兼容性的多点通信组传输。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种从另一个协议所形成的另一个请求产生一个协议中的一个请求的方法。请求涉及组成员身份的改变并且该组与通信网中主机所提供的服务相关。该方法包括接收请求，根据请求识别目标组，识别一个与目标组相关的主机，并且在另一个协议中产生另一个请求，该请求包括对目标组和相关主机的参考。对于本方法，请求识别组并且不唯一识别关联主机。

该方法中的服务可以涉及网络中的多点传送传输。

该方法可以通过访问将所有的主机与其在网络中配置的所有的组相关的数据来识别计算机。

该方法可以使数据可由网络中的每个路由器访问。

对于该方法，数据的一个实例可以存储在每个路由器本地。

对于该方法，数据的每个实例可以由与网络关联的网管计算机来更新。

对于该方法，另一个协议可以遵循IGMP第2版结构，并且请求可以遵循IGMP第3版结构。

该方法可以在网络中请求主机处产生另一个的请求，该请求在一个连接到请求主机的路由器处被接收。

该方法可以更新一个与组相关的转发表以反映该请求。

在第二个方面，本发明提供了在从另一个协议中形成的另一个请求管理和转换一个协议中的一个请求的系统。其中，请求涉及改变组的成员身份，并且组与通信网中的主机所提供的服务相关。系统包括用于接收另一请求模块，将所有主机与其所有在网络中配置的组相关联的数据，识别模块利用上述数据识别与目标组相关的主机，以及用于可选择地生成请求的生成模块，该请求包括对目标组和关联主机的参考。在系统中，另一请求识别组但不唯一地识别关联主机。

系统可数据使由网络中每个路由器访问。

系统可以在每个路由器本地存储数据的实例；每个数据的每个实例由与网络相关的网管计算机来更新；另一个协议遵循IGMP第2版结构，并且请求遵循IGMP第3版结构。

系统进一步包括评估模块和阻塞模块。评估模块利用与主机和目标组相关联的成员身份信息来评估另一个请求对目标组的访问权利；阻塞模块用于如果另一个请求具有不被接受的访问权利时，可有选择地阻止生成模块生成请求。

在第三方面，本发明提供了一种评估和转换一个协议中所接收到的请求的方法。其中，请求与参加一个组相关，并且组与由通信网中的主机提供的服务相关。该方法包括接收请求，从请求中识别目标组，标识与目标组相关的主机，利用与主机和目标组相关的成员身份信息来评估另一个请求对所述目标组的访问权利，如果另一个请求不具有可被接受的对目标组的访问权利时，阻塞请求并且如果访问权利为可被接受的，生成另一个包括对目标组和关联主机的参考。在该方法中，请求识别组且不唯一识别关联主机。

该方法可以使得请求与网络中的多点传送传输相关联；另一个协议遵循IGMP第2版结构；并且请求遵循IGMP第3版结构。

在本发明的其它方面，提供了上述方面的不同组合和子集。

附图说明

上面所述和本发明的其它方面将从下面对其中的特定实施例和附图的描述中变得更清楚，图中仅以例子说明了本发明的原理。在附图中，相同的元件用相同的标号的特殊表示，仅以唯一的字母后缀表示相同元件的特例。

图1是包括根据本发明一个实施例运行的主机和路由器的通信网络的框图；

图2A是图1通信网中路由器的框图，说明图1实施例的运行状况；

图2B是图2A中路由器的另一个框图，说明图1实施例的另外运作状况。

具体实施方式

下面的描述和实施例，是作为说明本发明原理的特定实施例的例子。这些例子仅用于解释，而不是限制，本发明的原理。在下面描述中，在整个说明书和附图中，相同的元件被标识以相同的相应标号。

现有技术系统

参见图1，图中示出了网络100。网络100的个方面被示出用以说明现有技术系统和本发明的一个实施例。

对于现有技术系统，网络100能使网络元件通过云102连接到其它的网络元件。具体地说，网络云包括一系列由通信链路108连接的路由器104。如图所示，云102包括路由器104A，104B，104C，104D和104E。当数据业务量通过网络云102从一个源装置发送到一个目标装置时，必须定义一个通过不同路由器104的通信路径。

网络102的体系结构最好是IP。因此，用于数据业务的地址结构和路径产生结构遵循IP结构。这样，当建立路径时，从源装置到目标装置，通过连续寻找一个能将数据业务发送到一个相邻路由器的路由器，其中该相邻路由器在朝向目标装置的通信路径的区段中，从而该路径从源装置延伸到目标装置。每个路由器有一个路由表112，提供网络云102的拓扑图以帮助每个路由器识别用于接收到的数据业务的路由路径的下一个区段。网络管理器110与云102连接并负责维护和更新每个路由器104的路由表112。网络管理器110通过通信链路108与云102中的每个路由器104连接。

主机106是计算装置并且每个主机有一个IP地址。每个主机106与路由器104相连，路由器104为主机106提供连接到网络100的连接点。例如，主机106A和106D经由路由器104A与网络100连接；主机106B和106C经由路由器104B与网络100连接；主机106E与路由器104E连接并且主机106F与路由器104C连接。连接经由通信链路108实现。在其它实施例中，主机和其连接的路由器之间的通信连接可以是宽带通信链路，例如：不对称数字用户线，以太连接，本地多点数据服务(LMDS)，或是异步转移模式(ATM)无源光纤网络(APON)。

某些主机可以用作服务的存储站(例如：主机106B和106D)；主机可以是计算机(主机106E和106F)或机顶盒(主机106A和106C)。机顶盒用于从其它主机请求服务，例如：多点传送组传输。当被配置成接收多点传输时，机顶盒发出一个或多个请求到将其连接到网络100的路由器以接收相应于用户选择的节目信息的多点传输。在这样的安排中，当观看电视的用户改变频道时，机顶盒将关于频道改变的信息转发到相连的路由器。实质上，机顶盒指示相关路由器已经不再需要先前观看的频道了，并且需要相应于用户已选定的频道的新的多点传送数据流。同样，个人计算机也可以配置为一个主机来以与机顶盒相类似的方法请求多点传送组。每个主机在不同的时间点可以在激活或代用状态，每个主机在激活时可以请求一个或多个多点传送组。

其中，网络100被用于部分地提供对数字视频区分服务的访问。电视114的用户访问网络100以请求由远端主机106的服务提供的特殊视频节目的下载。用户有一个连接到其显示装置(例如，电视)和网络100的机顶盒(106A)；机顶盒106A是一个主机并且为由用户启动的视频节目生成和传输网络请求。当用户想要下载一个视频节目时，他访问一个菜单(通常显示在电视114上)并且从菜单中选择想要的电视节目。然后，机顶盒106A向网络100发出一个请求以接收视频节目。由机顶盒106A发送的请求被作为到网络100的连接点的路由器104A接收。反过来，路由器104A必须向网络100转发对于视频节目源的请求。在网络100中，提供视频节目的主机是主机106B。

在网络100中，主机106B和106D利用IP多点传送协议使网络100将其节目分配到请求的机顶盒或计算机。多点传送提供了在网络中节约带宽使用率的好处。利用多点传送，主机能向其服务器一次发送一个多点传送的数据拷贝，而不是向其路由器重复发送相同的数据，然后，使其路由器发送数据到每个预定的服务。

IP多点传送会话通过向一个保留的多点传送IP地址发送一个数据包而被定义，该地址在IPv4中，包括在D类范围中的地址，包含从224.0.0.0到239.255.255.255的地址。因此，通过从数据包的IP标头中检查源和目标IP地址，路由器可以确定数据包将被通过哪条链路108进行多点传送。多点传送地址识别了特定的传输会话而不是特定的物理目标主机。这就确保主机能够连接到一个正在进行的多点会话。

在现有技术中，有三个协议调整主机和运行多点协议的路由器之间的连接。

1.与PIM-SM网络互操作的IGMPv2，是一个标准的传统协议；

2.与PIM-SM网络互操作的IGMPv3，是一个最近的标准协议；

3.与PIM-SM网络互操作的IGMPv3，是另一个最近的标准方案。

下面的例子说明了#3协议的操作状况，其中IGMPv3请求被转变成PIM-SSM请求。为了协助执行视频节目的多点传送，每个路由器保存一个与每个视频节目相关联的主机的多点传送转发表(MFT)。表中的每项有两个组成部分：第一组成部分提供关于多点传送节目的信息，包括其组的IP地址和节目的源主机；第二组成部分是与节目相关的输出链路(108)的列表。表A表示网络100中的路由器104B的多点传送转发表。

表A

    MFT组  多点传送接收链路    源S＝主机106B(10.1.2.3)组G＝ABC(239.0.0.1)  到机顶盒106C的链路108，到路由器104C的链路108C    源S＝主机106D(10.2.3.4)组G＝NBC(239.0.0.9)  到路由器104E的链路108E    源S＝主机106B(10.1.2.3)组G＝HBO(239.0.0.5)  到机顶盒106C的链路108A

MFT可以被包括为路由表112的一部分。当从一个组中增加或是退出多点传送目的地时，需要更新MFT。在多点传送路由选择中，路由器互相通信，以便将多点传送组中成员身份信息交换给相邻的路由器。

利用IGMPv3，主机106A生成到路由器104A的JP(S，G)，其中S是主机106B的IP地址，G是ABC的组IP地址。路由器104A在单点传送路由表中查找地址S，以确定朝向源的反向路径外出到朝向路由器104D的链路108A。利用PIM-SSM，STB路由器104A将产生具有语法：JP(S，G)的加入请求命令。路由器104D的行为与路由器104A相似，并且超出正在描述的行为范围。表B示出了在路由器104B处的最终的多点传送转发表，其中变化被突出显示。

表B

    MFT组多点接收链路    源S＝主机106B(10.1.2.3)组G＝ABC(239.0.0.1)到机顶盒106C的链路108A到路由器104C的链路108C到路由器104D(并且朝向主机106A)的链路108B    源S＝主机106D(10.2.3.4)组G＝NBC(239.0.0.9)到路由器104E的链路108E    源S＝主机106B(10.1.2.3)组G＝HBO(239.0.0.5)到机顶盒106C的链路108A

与下面详细讨论的一样，实施例提供了另外一种将IGMPv2与PIM-SSM网络相结合的系统。

实施例的详述

总体来说，本发明提供一种为多点传送分发组处理多点传送组预定的系统和方法。当路由器接收到一个加入多点传送组的请求时，但还没有被提供组的信息源的标识时，路由器响应地从组源表获得信息以识别用于组的信息源。接下来，路由器创建出加入分发组的请求并发送带有源信息的请求到与组相关的路由器。

再次参见图1，以下实例说明了实施例的运作情况。不幸的是，传统的机顶盒，例如：机顶盒106A，仅能产生IGMPv2协议命令，并且因此不能执行IGMPv3加入请求命令。本实施例提供一种接口机构，允许传统的系统用IGMPv2协议去与应用PIM-SSM的网络连接。其中，当传统的机顶盒106A产生一个IGMPv2 JR(^*，G)请求时，它被发送到STB路由器104A，该路由器104A然后产生一个相应的PIM-SSM(S，G)请求。据此，当一个JR(^*，G)请求被路由器104A接收时，它需要识别用于组G的源S。在源被识别之后，根据标准PIM-SSM程序加入请求JR(S，G)被发送到源主机106。一般来说，PIM-SSM操作基于单向树，其根是源且其叶是接收机。源特定多点传送(SSM)从用于SSM目标地址G的源S定义一个由(S，G)对标识的“频道”。模拟组的树被叫做特定源树，或者最短路径树(SPT).

通过实施例提供了一种用于(S1，G1)的SPT的构造和应用的例子。网络100具有子网络116A(地址为190.1.1/24)上的接收机/主机106A。源S1与子网络116B相联并且具有地址S1＝(100.1.1/24，G1＝232.1.1.1)。当多点传送接收机106A想要从源S1接收用于组G1的业务时，它必须发送一个通知到子网络116B。接收机106A可以发送一个IGMPv2或IGMPv3消息到路由器104A去执行这一通知，该路由器104A在本例中是子网116A中的指定路由器。路由器104A在树信息库(TIB)中追踪在其子网116A中被接收机106访问过的组。当路由器104A从接收机106A接收到IGMP消息时，在其TIB中创建一个(S1，G1)项并然后将以太接口E0设置到其输出接口表，该表是一个已经加入组的接口的列表。

由于路由器104A必须创建一个新的(S1，G1)状态，它必须发送一个加入请求(S1，G1)命令到朝向源S1上游的路由器104。路由器104A参考一个多点传送拓扑表以确定将消息发送至何处。在本例中，路由器104A发送一个加入请求(S1，G1)消息到路由器104D。以这种方式，加入请求(S1，G1)信息逐步向用于组G1的S1传输，并且在其通过的每一路由器104中，例示出一个(S1，G1)状态。最终，加入请求(S1，G1)消息到达S1，或到达已经具有(S1，G1)加入状态的路由器104。

类似地，接收机104可以请求离开一个组。如果子网106中所有的接收机离开一个组，作为指定路由器的路由器104将发送一个Prune(S1，G1)消息到用于多点传送组G1的源S1。

在本实施例中，所有的源和组信息被存储在每个路由器104。源和组信息的管理由网络管理器110执行，该网络管理器是网络100中的一台计算机。源和组信息最好被组织在一个表里。网络管理器110维持表中的内容，并且确保表中的信息被分配到网络100中所有路由器104。对于本实施例，网络管理器110可以用任何已知的方法在链路108上分发表格。

表C是网络的源和组信息的示例性表。对表C的任何改变(增加和减少)需要分发给所有的路由器104。例如，如果从一个视频服务器开始传输新频道(例如：FOX)，需要由网络管理员修改表C以包括新频道的组和源地址，然后，需要将更新的表发送到每个路由器。

表C

    频道(组G)    源主机S    ABC(239.0.0.1)    主机106B(10.1.2.3)    HBO(239.0.0.5)    主机106B(10.1.2.3)    NBC(239.0.0.9)    主机106D(10.2.3.4)    CBS(239.0.0.12)    主机106D(10.2.3.4)

使用源和组信息，实施例从JR(^*，G)IGMPv2命令生成一个JR(S，G)PIM-SSM命令，使用路由器104A作为代表的通信装置去执行生成。路由器104A具有内部硬件和软件模块以生成该命令。模块的特定方面在状态机器中执行。

最初，路由器104A从主机106A接收IGMPv2 JP(^*，G)消息。路由器104A需要确定节目主机的地址信息。为此，路由器104A访问一个源和组信息表。一旦STB路由器知道了组G的身份，能从源和组信息表中识别出相关源S。利用源S信息，STB路由器104A建立一个PIM-SSM加入请求，将从表B中确定的源地址作为PIM-SSM JR(S，G)中的“S”IP地址。PIM-SSM在通过查询单点发送路由表中的地址S而确定的链路上发送。这将是朝向路由器104D的链路108。

为了方便在组中区分，最好将唯一的多点传送地址提供给多点传送组中的每个组，以便允许IGMPv1/v2加入请求。

在本实施例中，源和组信息与在PIM-SM和PIM-SSM标准中定义的“反向路径转发”(RPF)查找一起使用。根据PIM-SM标准，(^*，G)加入的接收将导致特定的RPF检测，该检测是基于网络中一个被命名为会合点的特定路由器。如上所解释的那样，这个步骤可以不由本实施例来执行，因为这不是必要的。在本实施例中，在检查源和组信息以确定源地址(S)之后，源地址(S)信息被用来执行一个RPF查找以确定用于到达地址S的外发接口。在本例中，到达地址S(10.1.2.3)的外发接口是链路108A，它是通向路由器104D的链路。本实施例这样配置数据路径，使得在链路108A上接收的(S，G)数据包被发送到主机106A。然后，本实施例在链路108A上向路由器104D发送一个PIM-SSM连接请求(S，G)。

路由器104D接收该PIM-SSM加入请求(S，G)并将其传递到它的状态机器，该机器执行关于源地址S1的另一个RPF查找。状态机器确定达到地址S的外发接口是通向路由器104B的链路108B。本实施例这样配置数据路径，使得在链路108B上接收的(S，G)数据包被发送到链路108A。

接下来，本实施例在链路108B上向路由器104B发送一个PIM-SSM加入请求(S，G)。路由器104B接收该请求并将其传递到它的状态机器，该机器执行有关源地址S的第三次RPF查找。这就确定达到地址S的外发接口是通向主机106B的链路108C。本实施例这样配置数据路径，使得在链路108C上接收的(S，G)数据包被发送到链路108B。现在来自主机106B的(S，G)业务穿过网络100到达主机106A。

对于断开请求，遵循类似的协议。断开请求必须遵循与其加入请求相同的多点传送树形拓扑。

参见图2A，提供了有关路由器104A的运作状况的进一步细节。路由器104A具有提供了到外部设备，例如其它路由器104和主机106的接口点的线卡202A，202B和202C。具体地说，线卡202A提供(i)经由通信链路108F到主机106A的连接；和(ii)经由通信链路108A到路由器104D的连接。线卡202B提供经由链路108D到主机106D的连接。除了图1中示出的链路和主机之外，在图2A中，示出了线卡202C具有经由链路108G到一个附加主机106G的附加连接和经由链路108H到一个附加主机106H的附加连接。路由器104A还包括提供转发信息处理的控制模块204。外部装置以下列顺序加入到由路由器104A管理的组：主机106B，路由器104D，主机106G和主机106H。最后，主机106D传输IP数据包到组地址G1。当加入到组中，主机106D发送一个IGMP加入信息到加入组G1。然后，线卡202B检测加入消息并提供给线卡202A。应当理解，可以为不使用线卡的实施例提供其它路由器。

参见图1，另一个实施例规定了有选择地启用的多点传送，以保护网络免受与多点传送业务有关的拒绝服务攻击。除了视频服务器的另一装置将能发送带有不同源地址但有相同组地址(S，G)的多点传送业务。当机顶盒加入到组(^*，G)，表示想要连接到来自视频服务器的(S，G)业务时，该特将由机顶盒接收的业务限制为(S，G)业务。该(S，G)或任何其它(^*，G)业务没有被发送到机顶盒。

例如，ABC频道在组地址239.0.0.1上传送，该组地址由源主机106B用源地址10.1.2.3传送，该源地址是在组地址239.0.0.1上的被授权的多点传送通信业务量的载体。在网络中的另一个主机106D不恰当地或是恶意地在组地址239.0.0.1上传输。主机106D必须以其源地址10.2.3.4执行这些操作。由于不恰当的频道没有用户，业务被路由器104A终止并且不再转发。由于每个路由器上的组地址239.0.0.1被映像到源地址10.1.2.3，没有其它主机能够试图连接到这个不恰当的频道。用于带有源地址10.2.3.4的组地址239.0.0.1的请求将不会生成。

具体地，参见图2B，一个实施例也提供了能阻塞未经许可的多点传送传输的传输安全特性。这个安全特性利用将IGMPv2加入请求(^*，G)转换为IGMPv3加入请求(S，G)的转换过程，从在给定的多点组上的传输中评估和排除未知的恶意的源。可以通过CLI来配置多点传送源地址。这个特性可用于防止对支持多点传送业务量的网络源上的拒绝服务(DOS)攻击。

如上所述，路由器104具有线卡202，所述线卡提供它和各连接的主机106和路由器104的连接点。在各线卡202中，提供有接口204，可由其路由器104依据配置结构可选择地激活或无效。在可选的实施例中，可以遥控接口204。当接口204被无效时，通过其接口204接收的数据业务将由路由器104转发到网络中任何一个其它点。这样的数据业务可以由路由器104丢弃。

参见图1和图2B，，下面是数据包在从多点传送源(从主机106或是另一个路由器104)接收时被丢弃的实例：

●如果与路由器104A相关联的多点传送组，例如：组G1，是空的，则没有接口与其关联。当主机106D经其接口204向路由器104A传输IP包时，由于组G1是空的，接口是不能使用的，并且通过接口204A、接口204B接收的由主机106D发送到路由器104A的数据包不能作为一个多点传送源使用。同样，从主机106D接收的多点传送数据包被路由器104A丢弃。

●如果接口204A是不能使用的并且如果主机106F启动一个IGMP加入请求(主机106A，G1)，路由器106C发送一个PIM-SSM加入请求(104A，G1)到路由器104A，由于接口204A是不能作为多点传送源使用的，因此，没有多点传送转发树被创建。这样，从主机106C接收的多点传送数据包就被路由器104A丢弃了。

●如果在路由器104A上配置组G2，但是没有与组G2关联的接收机，于是如果主机106E传输IP包到多点传送组地址G2，路由器104E通过接口204A转发数据包到路由器104A。然而，路由器104A上的组G2没有成员；这样，路由器104A因为没有接收机而丢弃数据包。

●主机106D用IGMPv2发送一个IGMP加入请求(G2)。然而，组(主机106D，G2)没有在路由器104A上配置。由于G2的源是不可知的，多点转发树没有被创建，数据包被路由器104A丢弃。

应当理解，也可以为路由器104A提供的其它的配置用于防止DOS攻击。

出于说明目的，上述描述的实施例带有一定程度的特殊性。本领域的技术人员将理解可以在不脱离本发明的范围情况下，可以对这里所公开的实施例做出许多的变换和修改。