專利名稱：用于在路由網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算備選多播/廣播路徑的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)，并且更具體地說，涉及用于在路由網(wǎng)絡(luò)中 計(jì)算備選多播/廣播路徑的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可包括相互耦合并配置成相互傳遞數(shù)據(jù)的各種計(jì)算 機(jī)、服務(wù)器、節(jié)點(diǎn)、路由器、交換機(jī)、橋接器、集線器、代理和其它 網(wǎng)絡(luò)裝置。這些裝置在本文中將稱為"網(wǎng)元"。通過利用裝置之間的一 條或多條通信鏈路在網(wǎng)元之間傳遞諸如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分組、以太網(wǎng) 幀、數(shù)據(jù)單元、段或數(shù)據(jù)比特/字節(jié)的其它邏輯關(guān)聯(lián)等協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDU)，從而通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。特定的協(xié)議數(shù)據(jù)單元可由 多個(gè)網(wǎng)元處理，并在它通過網(wǎng)絡(luò)在其源與其目的地之間傳播時(shí)跨過多 條通信鏈路。
通信網(wǎng)絡(luò)中上的各種網(wǎng)元使用在本文中稱為協(xié)議的預(yù)定的規(guī)則集 相互通信。不同的協(xié)議用于控制通信的不同方面，如信號(hào)應(yīng)如何形成 以便在網(wǎng)元之間傳輸、協(xié)議數(shù)據(jù)單元看起來應(yīng)如何的各種方面、協(xié)議 數(shù)據(jù)單元應(yīng)如何由網(wǎng)元處理或通過網(wǎng)絡(luò)路由，以及諸如路由信息等信 息應(yīng)如何在網(wǎng)元之間交換。
網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議有幾個(gè)不同的類型，其中一類通常稱為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。鏈路狀態(tài)路將成本量度分配給網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)鏈路，并且路由器通過使用鏈路狀態(tài)通告來通告鏈路和成本。路由器收集鏈路狀態(tài)通告，并構(gòu)建包含與網(wǎng)絡(luò)上鏈路相關(guān)聯(lián)的信息的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。此網(wǎng)絡(luò)視圖使得路由器能夠計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)預(yù)期目的地的最低成本路徑。這些計(jì)算事先執(zhí)行，并隨后編程到網(wǎng)元的數(shù)據(jù)平面中。在操作中，
在PDU到達(dá)時(shí)，數(shù)據(jù)平面將自動(dòng)在最低成本路徑上將PDU向其預(yù)期目的地轉(zhuǎn)發(fā)。以此方式操作的路由協(xié)議的幾個(gè)示例包括中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(IS-IS)、開放式最短路徑優(yōu)先(OSPF),但其它鏈路狀態(tài)路由協(xié)議存在并且也可被開發(fā)。
諸如鏈路故障和節(jié)點(diǎn)故障等網(wǎng)絡(luò)故障可在通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生。故障發(fā)生時(shí)，預(yù)期要流過故障的業(yè)務(wù)必須繞過故障而路由，使得它能夠穿過網(wǎng)絡(luò)。多年來，設(shè)計(jì)了處理網(wǎng)絡(luò)故障的許多不同方式。對于特殊類型的業(yè)務(wù)，通常認(rèn)為主要路徑上發(fā)生故障50毫秒內(nèi)使得業(yè)務(wù)能夠切換到備選路徑是符合需要或必須的，這樣，網(wǎng)絡(luò)正在承載的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不受故障影響。雖然通常使用物理層保護(hù)切換，如通過使用SONET設(shè)備將業(yè)務(wù)切換到保護(hù)路徑，此操作可能實(shí)現(xiàn)，但能夠在路由層提供此類型的保護(hù)將是有利的。
在實(shí)現(xiàn)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生故障時(shí)，本地路由器將可能是在抑制延遲(hold-down delay)后，通過生成并大量發(fā)出新路由更新到網(wǎng)絡(luò)中的其它路由器，對故障做出反應(yīng)。在收到路由更新時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的所有路由器將基于新網(wǎng)絡(luò)拓樸重新計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò)的路由。這些路由器隨后將修訂的轉(zhuǎn)發(fā)表加載到轉(zhuǎn)發(fā)硬件中。此過程完成所需的收斂時(shí)間可能持續(xù)幾秒鐘。因此，使用鏈路狀態(tài)路由協(xié)議以通過其本身提供50毫秒以內(nèi)的故障恢復(fù)通常是不成立的。
一種較新的提供到備選路徑的快速故障轉(zhuǎn)移的方式是通過使用預(yù)先計(jì)算的備選路徑。例如，在路由器最初計(jì)算到目的地的路徑時(shí)，路由器也可假設(shè)在其主要路徑上發(fā)生故障，并同時(shí)計(jì)算到目的地的備選路徑。隨后，可將備選路徑編程到網(wǎng)元的數(shù)據(jù)平面中，這樣，在主要路徑上發(fā)生故障時(shí)，可暫時(shí)使用備選路徑轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，同時(shí)計(jì)算新的主 要路徑。
圖1示出包括由鏈路14互連的六個(gè)節(jié)點(diǎn)12的網(wǎng)絡(luò)10的簡化示例。 在此圖中的鏈路成本將假設(shè)為對稱的，并且在鏈路上示為數(shù)值。在實(shí) 際實(shí)現(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)可大得多，并且包括更大數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。在此示例中， 業(yè)務(wù)從R1流到R6。最初，從R1到R6的最短路徑將通過節(jié)點(diǎn)R2和 R3，因?yàn)榇寺窂骄哂械某杀臼?。
圖2示出圖1的網(wǎng)絡(luò)，其中，在R2與R3的鏈路上已有故障。雖 然R2將檢測到故障，但R1不會(huì)知道故障并繼續(xù)發(fā)送業(yè)務(wù)到R2以便 轉(zhuǎn)發(fā)到R6。為允許R2繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)到R6， R2將預(yù)先計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò) 的備選路徑，并且將該備選路徑編程到其數(shù)據(jù)平面中。例如，在圖2 所示的示例中，預(yù)先計(jì)算的備選路徑可以是將數(shù)據(jù)傳送到R4,隨后， R4可通過其自己的最短路徑將數(shù)據(jù)傳送到目的地(R6)。
從R2到R3的鏈路上的故障將最終由R2使用標(biāo)準(zhǔn)鏈路狀態(tài)通告 (LSA)進(jìn)行通告，這樣，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)可使用更新的網(wǎng)絡(luò)信息， 重新計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò)的路徑。這些新路徑隨后將由網(wǎng)元以標(biāo)準(zhǔn)方式使 用。例如，由于從R1到R6經(jīng)R4到R5的路徑具有的成本是6，因此， 一旦新路徑已計(jì)算并由網(wǎng)元安裝，Rl將停止向R2發(fā)送預(yù)期到R6的 業(yè)務(wù)。然而，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重新計(jì)算通過新網(wǎng)絡(luò)拓樸的新主要路徑的同 時(shí)，預(yù)先計(jì)算的備選路徑使得網(wǎng)元能夠繼續(xù)將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)到預(yù)期目的 地。
要以此方式確定哪些路徑能夠用于轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，每個(gè)路由器必須確 定哪些相鄰路由器是無環(huán)路的。在圖l和2所示的網(wǎng)絡(luò)中，由于從R4 到R6的距離小于從R4到R2的距離加從R2到R6的距離，因此， R4是無環(huán)路的。換而言之，在R2向R4發(fā)送要轉(zhuǎn)發(fā)到R6的業(yè)務(wù)時(shí)， R2需要知道從R4到R6的最短路徑不需要R4通過R2轉(zhuǎn)發(fā)回業(yè)務(wù)。 由于R4將不知道從R2到R3的鏈路上的故障，因此，讓R4將業(yè)務(wù) 返回到R2將導(dǎo)致發(fā)生路由環(huán)路，并且將使嘗試通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)備選路徑將業(yè)務(wù)發(fā)送出到R6的目的失敗。因此，對于備選路徑，每個(gè)路由器必須確定其哪個(gè)相鄰路由器具有到特定目的地的最低成本路徑，該路徑不會(huì)使業(yè)務(wù)通過它轉(zhuǎn)發(fā)回，即，節(jié)點(diǎn)必須確定哪些相鄰路由器是在到預(yù)期目的地的無環(huán)路路徑上。
另外，例如通過確定哪個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)到目的地的最短路徑避開了直接下游節(jié)點(diǎn)R3，節(jié)點(diǎn)可優(yōu)先從可用無環(huán)路相鄰節(jié)點(diǎn)中選擇。在2006年4月25日提交的名稱為"Method and Apparatus for Simplifying theComputation of Alternate Network Paths"的美國專利申請11/410747中更詳細(xì)地描述了備選路徑的選擇，該申請的內(nèi)容特此通過引用結(jié)合于本文中。在美國專利申請公布US2005/0073958A1中也更詳細(xì)地描述了備選網(wǎng)絡(luò)路徑的選擇，該說明的內(nèi)容也特此通過引用結(jié)合于本文中。
圖3示出一個(gè)示例，其中將假設(shè)R2不具有任何無環(huán)路相鄰路由器。這種情況下，在路由器R1配置成在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)故障時(shí)啟用U形轉(zhuǎn)彎(U-turn) ， R2可能夠使用路由器Rl作為其備選路徑。在美國專利申請公布US2005/0073958A1中也更詳細(xì)地描述了啟用此性質(zhì)的U形轉(zhuǎn)彎，該說明的內(nèi)容特此通過引用結(jié)合于本文中。基本上，U形轉(zhuǎn)彎使得在網(wǎng)絡(luò)上受保護(hù)的源/目的地對的數(shù)量增大。為啟用U形轉(zhuǎn)彎，Rl必須能夠中斷U形轉(zhuǎn)彎，并且必須具有到達(dá)目的地的無環(huán)路節(jié)點(diǎn)保護(hù)的備選路徑。
要使得節(jié)點(diǎn)能夠確定應(yīng)該使用哪個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)作為到特定目的地的備選路徑中的第 一跳，節(jié)點(diǎn)要運(yùn)行例如以相鄰節(jié)點(diǎn)為根的熟知的Dijkstra算法的算法，以使得它能夠確定從相鄰節(jié)點(diǎn)到目的地的最短路徑。
雖然這些技術(shù)對于計(jì)算單播路徑的備選路由已為人所熟知，但仍要定義將允許為廣播和/或多播業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)備選路徑的機(jī)制。因此，提供在路由網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算備選多播/廣播路徑的方式將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
在路由網(wǎng)絡(luò)中可計(jì)算備選多播/廣播路徑以使得廣播/多播業(yè)務(wù)能 夠繞過路由網(wǎng)絡(luò)中的局部故障傳送，直至路由系統(tǒng)在新網(wǎng)絡(luò)拓樸上重 新收斂。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多播樹或廣播樹上的節(jié)點(diǎn)可為多 播/廣播樹中的每個(gè)下游節(jié)點(diǎn)或多播/廣播樹中的選擇節(jié)點(diǎn)計(jì)算備選 路徑。選擇節(jié)點(diǎn)可以是多播中通告了成員資格的那些節(jié)點(diǎn)或受故障影 響的分支上的下游設(shè)定數(shù)量的跳。備選路徑可以是從節(jié)點(diǎn)到多播/廣 播樹中參與的其它下游節(jié)點(diǎn)的單播路徑?？稍诓淮嬖诘较掠味嗖?廣
播樹上節(jié)點(diǎn)的常規(guī)無環(huán)*選網(wǎng)絡(luò)路徑的地方使用u形轉(zhuǎn)彎節(jié)點(diǎn)。


所附權(quán)利要求中詳細(xì)指明了本發(fā)明的方面。本發(fā)明在附圖中通過 示例示出，附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示類似的元素。附圖只為便于說明 而公開本發(fā)明的各種實(shí)施例，并且無意于限制本發(fā)明的范圍。為簡明
起見，可能未在每個(gè)圖中標(biāo)出每個(gè)組件。附圖中
圖1是示出通過網(wǎng)絡(luò)的初始路徑的示例通信網(wǎng)絡(luò)的部分的功能框
圖2是示出經(jīng)相鄰節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)的備選路徑的圖1網(wǎng)絡(luò)的功能框
圖3是圖1的網(wǎng)絡(luò)的功能框，示出依賴U形轉(zhuǎn)彎通過網(wǎng)絡(luò)的備選 路徑；
圖4是示出網(wǎng)絡(luò)上的多播樹的示例通信網(wǎng)絡(luò)的部分的功能框圖5是圖4的網(wǎng)絡(luò)的功能框圖，示出通過網(wǎng)絡(luò)到多播樹上故障的 下游所有節(jié)點(diǎn)的備選路徑的集合；
圖6是圖4的網(wǎng)絡(luò)的功能框圖，示出通過網(wǎng)絡(luò)到多播樹上發(fā)生故 障時(shí)將使用的選擇的下游節(jié)點(diǎn)的備選路徑的集合；
圖7是圖4的網(wǎng)絡(luò)的功能框圖，示出通過網(wǎng)絡(luò)到多播樹上故障的 下游所有節(jié)點(diǎn)的U形轉(zhuǎn)彎備選路徑的集合；圖8是圖4的網(wǎng)絡(luò)的功能框圖，示出通過網(wǎng)絡(luò)到多播樹上發(fā)生故 障時(shí)將使用的選擇的下游節(jié)點(diǎn)的U形轉(zhuǎn)彎備選路徑的集合；
圖9是示出才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為多播/廣4番樹確定通過網(wǎng)絡(luò) 的備選路徑的過程的流程圖IO是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)元的功能框圖；以及
圖11是示例網(wǎng)絡(luò)的功能框圖，示出使用多個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)到達(dá)多播/ 廣播樹上選定的下游節(jié)點(diǎn)的備選網(wǎng)絡(luò)路徑的集合。
具體實(shí)施例方式
下面的詳細(xì)說明陳述許多特定的細(xì)節(jié)以提供本發(fā)明的詳盡理解。 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解實(shí)踐本發(fā)明可無需這些特定細(xì)節(jié)。在 其它情況下，熟知的方法、過程、組件、協(xié)議、算法和電路未詳細(xì)描 述以免混淆本發(fā)明。
圖4示出為在諸如圖1的網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)發(fā)PDU可建立的示例多 播樹。在下面的論述中，將假設(shè)諸如開放式最短路徑優(yōu)先(OSPF)或中 間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(IS-IS)等路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上使用以允許通過網(wǎng)絡(luò)建 立路由。例如，如杲網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)交換鏈路狀態(tài)通告，則節(jié)點(diǎn)每個(gè)將 具有反映在節(jié)點(diǎn)之間的當(dāng)前互連和在節(jié)點(diǎn)之間延伸的鏈路的鏈路成 本的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫?；阪溌窢顟B(tài)數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)將能 夠計(jì)算它是否在一對節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑上。因此，以給定節(jié)點(diǎn)(如 圖4中的路由器Rl )為根可建立多播/廣播最短路徑樹，以允許業(yè)務(wù) 從該節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上的所有其它節(jié)點(diǎn)。
如果在多播樹中的鏈路上發(fā)生故障，例如如果將R2與R3互連的 鏈路發(fā)生故障，則故障不但影響直接下游節(jié)點(diǎn)，而且影響樹上的所有 其它下游節(jié)點(diǎn)。具體而言，從R2到R3的鏈路的故障將使PDU不在 多播樹上轉(zhuǎn)發(fā)到通過從R2到R3的鏈路的分支上的所有節(jié)點(diǎn)，在圖4 中，這些節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)R3、 R5、 R6和R7。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例， 多播/廣播樹上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)將計(jì)算到多播/廣播樹中每個(gè)下游節(jié)點(diǎn)的備選路徑，并安裝到那些下游節(jié)點(diǎn)的單播備選路徑以便在發(fā)生故障時(shí)使 用。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，多播樹上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算到故障鏈 路的相對端上的下游節(jié)點(diǎn)及從直接下游節(jié)點(diǎn)往下游更遠(yuǎn)一級的所有 節(jié)點(diǎn)的備選路徑。這些備選網(wǎng)絡(luò)路徑用于將業(yè)務(wù)單播到直接的和下一 相鄰下游節(jié)點(diǎn)，在這些節(jié)點(diǎn)中，允許業(yè)務(wù)重新加入多播樹。
根據(jù)本發(fā)明仍有的另 一個(gè)實(shí)施例，其中通過鏈路狀態(tài)通告的交換 傳遞多播成員資格，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)將具有網(wǎng)絡(luò)上哪些節(jié)點(diǎn)在特定 多播中通告了成員資格的完整知識(shí)。由于上游節(jié)點(diǎn)知道是多播的成員
的節(jié)點(diǎn)，其相對于多播上的過渡節(jié)點(diǎn)(transit node)，因此，上游節(jié) 點(diǎn)可創(chuàng)建到在多播中通告了成員資格的那些端節(jié)點(diǎn)的單播路由。名稱 為"A/iw/"ca" Tmp/emew/a&'ow Zw a Z^/"A: /Vofoco/ Cow^o〃ed五Aer"ef A^mw^，(律師案號(hào)18320ROUS04I)的美國專利申請11/702263中更 詳細(xì)地描述了經(jīng)鏈路狀態(tài)通告的多播樹建立，其內(nèi)容特此通過引用結(jié) 合于本文中。
為備份樹而選擇的特定方法可取決于樹的稀疏程度，即在給定分 支上的下游節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，以及取決于其它因素。可選的是，原多播業(yè) 務(wù)可使用單播報(bào)頭來封裝，使得原業(yè)務(wù)可由下游節(jié)點(diǎn)提取并在多播樹 上轉(zhuǎn)發(fā)，好像故障從未發(fā)生。然而，本發(fā)明不限制于其中在備選路徑 上封裝業(yè)務(wù)的實(shí)施例，因?yàn)闃I(yè)務(wù)也可以其它方式在上游與下游節(jié)點(diǎn)之 間隧穿。例如，可能改寫目的地地址，在源地址中存儲(chǔ)原目的地地址， 并且向下游單播該分組。接收節(jié)點(diǎn)可反轉(zhuǎn)該過程，并使用上下文重建 原源地址。其它基于上下文的方法也可用于使得下游節(jié)點(diǎn)能夠從用于 繞過多播/廣播樹上的故障傳輸分組的報(bào)頭恢復(fù)原報(bào)頭。本發(fā)明的不同 實(shí)施例因此可通過使用不同的技術(shù)以不同的方式實(shí)現(xiàn)，以便在上游與 參與的下游節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組。
圖5示出從R2到R3的鏈路已發(fā)生故障的示例。在圖5所示示例 中，將假設(shè)R4是到故障分支上所有其它節(jié)點(diǎn)可接受的無環(huán)路備選。 具體而言，在此示例中將假設(shè)R4能夠?qū)I(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)到分支上的一個(gè)或多個(gè)下游節(jié)點(diǎn)，因?yàn)閺腞4到下游分支節(jié)點(diǎn)的最短路徑不會(huì)使業(yè)務(wù)流 過R2。
如圖5所示，節(jié)點(diǎn)R2能夠計(jì)算到網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑樹， 并且知道流過它的樹的分支。因此，R2可從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(及可選 地經(jīng)大量發(fā)出的多播成員資格)確定哪些節(jié)點(diǎn)在經(jīng)R2與R3之間的鏈 路連接的樹的分支上。在圖5所示的實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)R2將計(jì)算每個(gè) 下游節(jié)點(diǎn)的備選路徑，這樣，R2能夠?qū)I(yè)務(wù)單播到可能受R2與R3 之間鏈路的故障影響的樹上的每個(gè)下游節(jié)點(diǎn)。
在圖6所示示例中，節(jié)點(diǎn)R2將確定對于故障鏈路另一端上的下 游節(jié)點(diǎn)的備選路徑，在此示例中，該節(jié)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)R3。另外，由于從 R2到R3的鏈路上故障的原因可能實(shí)際上是下游節(jié)點(diǎn)R3的故障，因 此，上游節(jié)點(diǎn)R2將計(jì)算到正經(jīng)歷故障的分支上接下來的下游節(jié)點(diǎn)R5 和R6的集合的備選網(wǎng)絡(luò)路徑。上游節(jié)點(diǎn)R2將在這些備選路徑上單播 數(shù)據(jù)以使數(shù)據(jù)避開故障并重新加入多播樹。節(jié)點(diǎn)R3在收到數(shù)據(jù)時(shí)將 使用數(shù)據(jù)。從節(jié)點(diǎn)R3往下游一跳的節(jié)點(diǎn)將在多播樹上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，好 像故障未發(fā)生一樣，以使數(shù)據(jù)沿多播樹到達(dá)網(wǎng)絡(luò)上是多播/廣播成員的 節(jié)點(diǎn)。
在圖4-6所示的示例中，假設(shè)了節(jié)點(diǎn)R4將能夠?yàn)闃渲械乃须S后 節(jié)點(diǎn)提供備選網(wǎng)絡(luò)路徑。這可能不是所有實(shí)例中的情況，并且本發(fā)明 在此方面不受限制。因此，例如圖11所示，上游節(jié)點(diǎn)可能需要選擇 不止一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)作為備選，以便根據(jù)實(shí)現(xiàn)備選路徑選擇過程的方式 將業(yè)務(wù)單播到選擇的下游節(jié)點(diǎn)或?qū)I(yè)務(wù)單播到所有下游節(jié)點(diǎn)。
圖7和8示出一個(gè)實(shí)施例的示例，其中，U形轉(zhuǎn)彎備選能夠用于 為多播/廣播樹中的下游節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)備選網(wǎng)絡(luò)路徑。圖7示出其中R2為 每個(gè)下游節(jié)點(diǎn)查找單播備選網(wǎng)絡(luò)路徑的示例，并且圖8示出其中R2 為直接下游節(jié)點(diǎn)和該節(jié)點(diǎn)后接下來的下游節(jié)點(diǎn)集合查找單播備選網(wǎng) 絡(luò)路徑的實(shí)施例，在該時(shí)間后，業(yè)務(wù)重新加入多播/廣播樹。
為使得U形轉(zhuǎn)彎相鄰節(jié)點(diǎn)能夠用于為多播/廣播樹實(shí)現(xiàn)單播備選路徑，上游節(jié)點(diǎn)必須能夠中斷U形轉(zhuǎn)彎，以使得節(jié)點(diǎn)能夠認(rèn)識(shí)到在網(wǎng)
絡(luò)上接收的PDU是來自到目的地的最短路徑上的節(jié)點(diǎn)。在此情況下， 節(jié)點(diǎn)將認(rèn)識(shí)到在網(wǎng)絡(luò)上有故障，并且通過備選路徑發(fā)送PDU到預(yù)期 目的地。備選地，在進(jìn)行源檢查的情況下，例如在使用反向路徑轉(zhuǎn)發(fā) 檢查以防止形成環(huán)路的情況下，可使用U形轉(zhuǎn)彎標(biāo)記指示PDU是有 意傳送回U形轉(zhuǎn)彎相鄰節(jié)點(diǎn)，而不是由于無意的路由環(huán)路而返回。
在前面的示例中，已假設(shè)單播備選路徑應(yīng)在多播/廣播樹上發(fā)生鏈 路/節(jié)點(diǎn)故障時(shí)用于實(shí)現(xiàn)備選路徑。 一旦已通過網(wǎng)絡(luò)傳播故障，則將建 立避免故障鏈路/節(jié)點(diǎn)的備選多播樹，以使得單播備選路徑只需暫時(shí)使 用，直至網(wǎng)絡(luò)在新拓樸上重新收斂。
圖9示出可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的過程的示例。在圖9 所示的實(shí)施例中，無論何時(shí)有影響在網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算多^番樹的方式的拓樸 變化或其它變化(100),網(wǎng)元便將計(jì)算廣播/多4番樹(102)。作為多播/廣 播樹的安裝狀態(tài)的過程的 一部分，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)將確定到下游節(jié)點(diǎn)的 備選路徑。如圖9所示并且如上述更詳細(xì)所述，節(jié)點(diǎn)可查找到流過故 障鏈路/節(jié)點(diǎn)的分支上的每個(gè)下游節(jié)點(diǎn)的備選網(wǎng)絡(luò)路徑(104)，或者可計(jì) 算到下游節(jié)點(diǎn)的選擇組的備選網(wǎng)絡(luò)路徑(106)。在此性質(zhì)的所述實(shí)施例 中，節(jié)點(diǎn)查找到直接下游節(jié)點(diǎn)的和從直接下游節(jié)點(diǎn)往多播/廣播樹下一 跳的下游節(jié)點(diǎn)的備選網(wǎng)絡(luò)路徑。在故障是節(jié)點(diǎn)故障而不是鏈路故障的 情況下，這允許節(jié)點(diǎn)查找備選網(wǎng)絡(luò)路徑。備選地，如圖9所示，節(jié)點(diǎn) 可計(jì)算到下游端節(jié)點(diǎn)而不是多播/廣播樹上中間節(jié)點(diǎn)的備選網(wǎng)絡(luò)路徑 (108)。在此實(shí)施例中，上游節(jié)點(diǎn)可將多播業(yè)務(wù)直接轉(zhuǎn)發(fā)到在多播中通 告了成員資格的下游端節(jié)點(diǎn)，而不是將業(yè)務(wù)返回到故障的多播樹下 游。
如果相鄰鏈路/節(jié)點(diǎn)上發(fā)生故障(110)，則上游節(jié)點(diǎn)將在到下游節(jié)點(diǎn) 的預(yù)先計(jì)算的備選網(wǎng)絡(luò)路徑上單播PDU(l 12)。單播PDU可使用單播 報(bào)頭封裝，或者原始多播報(bào)頭可被替換為新單播報(bào)頭。本發(fā)明不限于 其中上游節(jié)點(diǎn)實(shí)際上格式化PDU以便傳輸?shù)较掠喂?jié)點(diǎn)的特定方式。一旦PDU到達(dá)下游節(jié)點(diǎn)，它們便可選地在多播/廣播樹的任何剩余部 分上多播(114)。
上游節(jié)點(diǎn)用于計(jì)算備選路徑的過程是在美國專利申請11/410747 中所述的標(biāo)準(zhǔn)備選路徑計(jì)算，該申請的內(nèi)容特此通過引用結(jié)合于本文 中。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常要為網(wǎng)絡(luò)上的所有目的地計(jì)算備選路徑，因此， 到達(dá)多播/廣播樹上的下游目的地的備選網(wǎng)絡(luò)路徑的計(jì)算應(yīng)不包含太 多的附加計(jì)算。然而，由于廣播/多播可建立為從特定源節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)上 所有其它節(jié)點(diǎn)的最短路徑樹，因此，將多播PDU轉(zhuǎn)發(fā)到無環(huán)路備選 路徑將不會(huì)使這些節(jié)點(diǎn)將多播/廣播PDU轉(zhuǎn)發(fā)到原多播樹上的下游節(jié) 點(diǎn)。因此，PDU在備選路徑上轉(zhuǎn)發(fā)前，多播PDU將需要使用新單播 報(bào)頭封裝或以其它方式提供有新單播報(bào)頭，或者原多播報(bào)頭將需要被 替換或修改以形成單播報(bào)頭，以使得分組可隧穿通過網(wǎng)絡(luò)或以其它方 式通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。
圖IO示出可配置成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)元12。如圖10 所示，網(wǎng)元12包括控制平面40和數(shù)據(jù)平面60?？刂破矫?0 —般配 置成指示數(shù)據(jù)平面60如何在網(wǎng)絡(luò)上處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)平面60 —般配置 成處理高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如在IP網(wǎng)絡(luò)上的分組業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù) 據(jù)幀。例如，數(shù)據(jù)平面可包括與通過交換結(jié)構(gòu)66互連的與數(shù)據(jù)服務(wù) 卡64相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)I/O卡62。包括經(jīng)本文中所述的備選路徑 計(jì)算過程確定的備選路徑的路由表可編程到數(shù)據(jù)平面中，以使得數(shù)據(jù) 平面能夠在處理網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。許多數(shù)據(jù)平面架構(gòu)可結(jié)合圖10的網(wǎng) 元使用，并且本發(fā)明不限于為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例選擇的特定數(shù)據(jù)平 面架構(gòu)。
控制平面40包括包含控制邏輯44的處理器42，控制邏輯能夠被 編程以使得網(wǎng)元能夠執(zhí)行本文中所述的功能以計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò)的備選 路徑。例如，網(wǎng)元可包含存儲(chǔ)器46，存儲(chǔ)器包含諸如備選路徑軟件 48和路由軟件50等配置成使得網(wǎng)元能夠選擇到網(wǎng)絡(luò)上目的地的主要 和備選路徑的軟件。存儲(chǔ)器也包含一個(gè)或多個(gè)表，如包含數(shù)據(jù)的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫52，這些數(shù)據(jù)要由路由軟件50和/或備選路徑軟件48使 用以使得網(wǎng)元能夠執(zhí)行本文中所述的必須計(jì)算。存儲(chǔ)器也包含已編程 到數(shù)據(jù)平面中的當(dāng)前路由表54的副本，以及網(wǎng)元為能夠在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn) 行而通常保持的其它信息。應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于如上述方式配 置的網(wǎng)元，許多其它架構(gòu)可用于創(chuàng)建網(wǎng)元。
雖然本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例已結(jié)合在路由IP網(wǎng)絡(luò)和路由以太網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)中的一個(gè)實(shí)現(xiàn)描述，但本發(fā)明并不是以此方式進(jìn)行限制，本發(fā)明也 可在使用鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的其它網(wǎng)絡(luò)中使用。例如，本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例可結(jié)合運(yùn)行諸如IS-IS等鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的路由橋接 (RBridge)網(wǎng)絡(luò)使用。另外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可有利地在使用最短 路徑橋接的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)，如在2006年10月2日提交的名稱為"Provider Link State Bridging，，的美國專利申請11537775中更詳細(xì)所述的網(wǎng)絡(luò)， 該申請的內(nèi)容特此通過引用結(jié)合于本文中。因此，本發(fā)明不限于在IP 網(wǎng)絡(luò)上或路由器中實(shí)現(xiàn)，而是也可在其它類型的網(wǎng)元中實(shí)現(xiàn)，如交換 機(jī)或橋接器。
本文中所述功能可實(shí)現(xiàn)為在網(wǎng)元內(nèi)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)并在 網(wǎng)元內(nèi)一個(gè)或多個(gè)處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序指令集。然而，技 術(shù)人員將明白，通過使用離散組件、諸如專用集成電路(ASIC)等集成 電路、結(jié)合諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或微處理器等可編程邏輯裝 置、狀態(tài)才幾使用的可編程邏輯或包括其任何組合的任何其它裝置，能 夠?qū)嵤┍疚闹兴龅乃羞壿嫛？删幊踢壿嬆軌驎簳r(shí)或永久性固定在 諸如只讀存儲(chǔ)器芯片、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、磁盤或其它存儲(chǔ)介質(zhì)等有形介 質(zhì)中。可編程邏輯也能夠固定在以載波形式實(shí)施的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào) 中，從而允許可編程邏輯能夠通過諸如計(jì)算機(jī)總線或通信網(wǎng)絡(luò)等接口 傳送。所有此類實(shí)施例將屬于本發(fā)明的范圍。
應(yīng)理解，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可進(jìn)行附圖所示和說明書中 所述的實(shí)施例的各種變化和修改。因此，上述說明中包含的且在附圖 中所示的所有內(nèi)容要理解為說明性而不是限制性的。本發(fā)明僅如所附權(quán)利要求及其等效物所定義的限制。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算備選網(wǎng)絡(luò)路徑以避開多播/廣播樹上的局部故障的方法，所述方法包括以下步驟由所述多播/廣播樹中的中間節(jié)點(diǎn)確定在經(jīng)過所述中間節(jié)點(diǎn)的多播/廣播樹的至少一個(gè)分支上的下游節(jié)點(diǎn)的集合；以及計(jì)算到至少所述下游節(jié)點(diǎn)的子集的備選單播路徑的集合。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述下游節(jié)點(diǎn)的子集包括所有 下游節(jié)點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中下游節(jié)點(diǎn)的所述子集包括在所 述多播/廣播樹上的 一 個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)和從所述相鄰節(jié)點(diǎn)往下游更遠(yuǎn)一跳 的任何節(jié)點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中下游節(jié)點(diǎn)的所述子集包括在多 播中通告了成員資格以使它們被添加到所述廣播/多播樹的節(jié)點(diǎn)的集 合。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述備選路徑的至少一條是U 形轉(zhuǎn)彎備選路徑。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述備選路徑的至少一條是無 環(huán)路備選5各徑。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中下游節(jié)點(diǎn)的所述子集包括在經(jīng) 過所述中間節(jié)點(diǎn)的多播/廣播樹的分支上的節(jié)點(diǎn)。
8. —種通過多播/廣播樹上的中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)多播業(yè)務(wù)的方法，所 述方法包括以下步驟確定從所述多播/廣播樹上的中間節(jié)點(diǎn)往下游的多播/廣播樹上的 下游節(jié)點(diǎn)的集合；計(jì)算到至少所述下游節(jié)點(diǎn)的子集的備選單播路徑的集合； 將多播業(yè)務(wù)傳送到所述下游節(jié)點(diǎn)；以及在發(fā)生故障時(shí)將多播業(yè)務(wù)單播到下游節(jié)點(diǎn)的所述子集。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中傳送多播業(yè)務(wù)的步驟包括通過 連接到所述中間節(jié)點(diǎn)并與所述多播/廣播樹相關(guān)聯(lián)的至少一條鏈路傳 送多播業(yè)務(wù)，以使得多播業(yè)務(wù)能夠被傳遞到所述下游節(jié)點(diǎn)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中將多播業(yè)務(wù)單播的步驟包括 確定與所述多播/廣播樹相關(guān)聯(lián)的鏈膝t一的故障，以及在備選單播路 徑的所述集合上將所述多播業(yè)務(wù)單播到在正常情況下經(jīng)所述故障鏈 路到達(dá)的下游節(jié)點(diǎn)的子集中的那些下游節(jié)點(diǎn)。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述多播業(yè)務(wù)包括使用多播 目的地地址尋址的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，以及其中在每個(gè)單播路徑上將多播 業(yè)務(wù)單播的步驟包括將所述多播目的地地址替換為與所述單播路徑 相關(guān)聯(lián)的所述下游節(jié)點(diǎn)的至少 一個(gè)的單播目的地的地址。
12. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述多播業(yè)務(wù)包括使用多播 目的地地址尋址的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，以及其中在每個(gè)單播路徑上將多播 業(yè)務(wù)單播的步驟包括使用包含與所述單播路徑相關(guān)聯(lián)的下游節(jié)點(diǎn)的 至少一個(gè)的單播目的地地址的報(bào)頭來封裝所述協(xié)議數(shù)據(jù)單元。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述下游節(jié)點(diǎn)的子集包括所 有下游節(jié)點(diǎn)。
14. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中下游節(jié)點(diǎn)的所述子集包括在 所述多播/廣播樹上的相鄰節(jié)點(diǎn)和從所述相鄰節(jié)點(diǎn)往下游更遠(yuǎn)一跳的 任何節(jié)點(diǎn)。
15. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中下游節(jié)點(diǎn)的所述子集包括在 多播中通告了成員資格以使它們被添加到所述廣播/多播樹的節(jié)點(diǎn)的 集合。
16. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述備選路徑的至少一條是 U形轉(zhuǎn)彎備選路徑。
17. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述備選路徑的至少一條是 無環(huán)^各備選路徑。
18. —種繞過多播/廣播樹的分支在其上延伸的鏈路上的故障轉(zhuǎn)發(fā)多播業(yè)務(wù)的方法，所述方法包括以下步驟確定在正經(jīng)歷故障的鏈路上延伸的分支上的下游節(jié)點(diǎn)的集合；以及在預(yù)先計(jì)算的單播備選網(wǎng)絡(luò)路徑上將多播業(yè)務(wù)隧穿到所述在正 經(jīng)歷故障的鏈路上延伸的分支上的下游節(jié)點(diǎn)的集合。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述隧穿步驟包括將與所述 多播業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的多播報(bào)頭替換為單播報(bào)頭。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述單播報(bào)頭對于每個(gè)預(yù)先 計(jì)算的單播備選網(wǎng)絡(luò)路徑是獨(dú)特的。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中隧穿多播業(yè)務(wù)的步驟包括傳 送與所述多播業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，所述數(shù)據(jù)的至少一個(gè)副 本傳送到下游節(jié)點(diǎn)的所述集合的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述隧穿步驟包括使用對于 所述預(yù)先計(jì)算的單播備選網(wǎng)絡(luò)路徑的每個(gè)獨(dú)特的單播報(bào)頭封裝多播 業(yè)務(wù)，以及傳送所述多播數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，所述多播數(shù)據(jù)的每個(gè)副本 使用所述獨(dú)特的單播報(bào)頭之一封裝。
全文摘要
在路由網(wǎng)絡(luò)中可計(jì)算備選多播/廣播路徑以使得廣播/多播業(yè)務(wù)能夠繞過路由網(wǎng)絡(luò)中的局部故障傳送，直至路由系統(tǒng)在新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖现匦率諗?。根?jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多播樹或廣播樹上的節(jié)點(diǎn)可為多播/廣播樹中的每個(gè)下游節(jié)點(diǎn)或多播/廣播樹中的選擇節(jié)點(diǎn)計(jì)算備選路徑。選擇節(jié)點(diǎn)可以是多播中通告了成員資格的那些節(jié)點(diǎn)或受故障影響的分支上的下游設(shè)定數(shù)量的跳。備選路徑可以是從節(jié)點(diǎn)到多播/廣播樹上其它節(jié)點(diǎn)的單播路徑?？稍诓淮嬖诘较掠味嗖?廣播樹上節(jié)點(diǎn)的常規(guī)無環(huán)路備選網(wǎng)絡(luò)路徑的地方使用U形轉(zhuǎn)彎節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L29/14GK101529869SQ200780040332
公開日2009年9月9日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月2日
發(fā)明者G·殷, H·張, P·阿什伍德史密斯 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司