CN101330496B - 一种检测以太网组播环路的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测以太网组播环路的方法及装置，所述方法包括：在待测以太网内发送第一IGMP查询报文；监听接收到的IGMP查询报文；判断所述IGMP查询报文是否为所述第一IGMP查询报文，如果判断结果为是，则确定所述以太网内存在组播环路。所述装置包括用于在待测以太网内发送第一IGMP查询报文的发送单元，用于监听接收到的IGMP查询报文的监听单元，以及用于判断所述IGMP查询报文是否为所述第一IGMP查询报文并在判断结果为是时确定所述以太网内存在组播环路的判断单元。通过本发明的实施，可自动检测到网络中出现组播环路的情况，从而及时提醒网络管理员消除网络隐患，避免发生广播风暴，提供优良的网络性能。

Description

一种检测以太网组播环路的方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种检测以太网组播环路的方法及装置。 

背景技术

随着网络通信技术的迅猛发展，基于以太网的组播业务也日益广泛。图1为以太网组播业务实现场景图。如图1所示，主机H与交换机S1、S2、S3及S4在一个以太网段中，当主机H欲加入一个组播组G1时，将发送一个报告(Report)报文，交换机S1和S3都将接收到所述报告报文，然后交换机S1将所述报告报文转发给交换机S2，再由交换机S2转发给S4，S4再转发给S3，S3再转发给组播路由器R，最后形成如图中箭头所示的转发路径，并在组播路由器R上建立起相应的组播转发表。当组播数据流到达组播路由器R时，所述组播路由器R将根据对应的组播转发表将组播数据流沿着所述转发路径转发至交换机S1处，再由交换机S1发送到主机H连接的网段中，同时被交换机S3收到。这时交换机S3又会转发到交换机S4，这样就形成环路，并且所述组播数据流会沿环路无限转发，无法消除。当环路上无限转发的组播数据流量越来越大时，就会占用大量网络带宽，导致网络拥塞，严重影响网络性能，最后这些组播数据流量将耗尽整个网络(或链路)的带宽，导致网络瘫痪。以上所述就是目前以太网应用中由组播环路引起的广播风暴问题。 

为解决广播风暴问题，目前业界常用的方法是使用STP(生成树协议，Spanning Tree Protocol)技术来消除组播环路，避免广播风暴的发生。然而，当网络发生故障或者网络拓朴发生变化时，需要使用STP技术重新计算生成树，而计算生成树的时间随着网络的增大而加长，通常在秒级，比较大的网络甚至在几十秒，上百秒。网络收敛的时间比较慢，这对运营商网络，特别是提供关键业务的网络来说是不可接受的。再者，生成树需要阻塞一些冗余链路的端口，人为浪费了带宽。应用生成树后，任何两个设备间的通路只有唯一的一条，因此无法实施流量工程。 

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种检测以太网组播环路的方法及装置，自动检测网络中出现组播环路的情况，从而避免广播风暴的发生，提供优良可靠的网络性能。 

本发明实施例所提供的检测以太网组播环路的方法，包括以下步骤： 

在待测以太网内发送第一因特网组管理协议IGMP查询报文； 

监听接收到的IGMP查询报文； 

比较所述IGMP查询报文的源IP地址与记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同，如果判断结果为相同，则确定所述以太网内存在组播环路。 

本发明实施例所提供的检测以太网组播环路的装置，包括： 

发送单元，用于在待测以太网内发送第一因特网组管理协议IGMP查询报文； 

监听单元，用于监听接收到的IGMP查询报文；以及 

判断单元，所述判断单元包括比较子单元和确定子单元，其中所述比较子单元用于比较所述IGMP查询报文的源IP地址与记录在本地的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同；如果比较结果为相同，则所述确定子单元确定所述以太网内存在组播环路。 

从以上本发明实施例的技术方案可以看出： 

本发明实施例通过在以太网内发送IGMP查询报文并判断是否能接收到由本地发送的所述查询报文的方式，可自动检测到网络中出现组播环路的情况，从而可及时提醒网络管理员消除网络隐患，避免广播风暴的发生，并可防止假 冒攻击，提供优良可靠的传输性能。此外，本发明实施例不需要被检测的以太网中其他交换设备提供任何附加功能，也不会影响任何其他交换设备功能的实现，应用广泛。 

附图说明

图1是以太网组播业务实现场景图。 

图2是本发明实施例检测以太网组播环路的方法的流程图。 

图3是本发明实施例检测以太网组播环路的装置的模块图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下面的实施例。 

本发明实施例提供了一种检测以太网组播环路的方法，主要是通过在待测以太网内发送因特网组管理协议(IGMP)查询报文，并根据发送端是否收到由本地发送的所述IGMP查询报文来判断确定所述待测以太网内是否存在组播环路。本发明实施例的检测方法可以在待测以太网段内指定的一台或多台交换设备上实现，由所述交换设备发送IGMP查询报文，然后通过所述交换设备判断是否收到由本地发送的所述IGMP查询报文来确定待测以太网段内是否存在组播环路。其中，所述IGMP查询报文承载在IP报文中，可以根据具体应用情况选择为通用查询报文或指定组查询报文。IGMP查询报文的格式如表1所示： 

表1 

在表1中，“Type”为报文类型字段，0x11表示查询报文类型；“Max RespTime”为最大响应时间字段；“Checksum”为16位校验和字段；“Group Address”为32位组播地址字段。 

当IGMP查询报文为指定组查询报文时，对应的源IP地址为报文发送端的IP地址，即发送所述IGMP查询报文的交换设备的IP地址；目的IP地址为指定组的组播地址；IP协议号为2；报文中的组播地址字段也是指定组的组播地址。所述指定组查询报文将发送到指定组的转发表中所有组播成员所在端口。 

当IGMP查询报文为通用查询报文时，对应的源IP地址为报文发送端的IP地址，即发送所述IGMP查询报文的交换设备的IP地址；目的IP地址为224.0.0.1；IP协议号为2；报文中的组播地址字段为0。所述通用查询报文将被广播到除路由器端口外的其他所有端口上。 

如果用于检测组播环路的交换设备没有IP地址，则在发送IGMP查询报文进行组播环路检测前先给所述交换设备配置一个IP地址，并且该IP地址在待测以太网络范围内应是唯一的。 

请参阅图2，本发明实施例检测以太网组播环路的方法具体包括以下步骤： 

步骤101：在待测以太网内发送第一IGMP查询报文。其中，所述第一IGMP查询报文对应的源IP地址为发送此报文的交换设备的IP地址，目的IP地址则可根据实际情况确定。如果所述第一IGMP查询报文为指定组查询报文，则对应的目的IP地址为指定组的组播地址；如果所述第一IGMP查询报文为通用查询报文，则对应的目的IP地址为224.0.0.1。所述交换设备在发送所述第一IGMP查询报文时，将记录下所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。 

另外，所述交换设备在发送所述第一IGMP查询报文时，还可以同时启动一个定时器，所述定时器的超时时间设置规则为：假设所述第一IGMP查询报文在待测以太网中经过所有设备的转发所需要的时间为t，则定时器的超时时间可以设定为不小于t的任何一个值。为了实现方便，通常直接取t值作为定时器的超时时间。 

步骤102：监听接收到的IGMP查询报文。所述交换设备将监听所有端口接收到的IGMP查询报文，所述监听步骤具体为解析获得所述IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。当启动所述定时器时，则所述交换设备将监听所述超时时间内接收到的所有IGMP查询报文。 

步骤103：判断所述IGMP查询报文是否为所述第一IGMP查询报文，如果判断结果为是，则确定所述以太网内存在组播环路，如果判断结果为否，则确定所述以太网内不存在组播环路。所述判断的具体过程为：比较所述IGMP查询报文的源IP地址与本地记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同；如果二者的源IP地址相同，则确定所述IGMP查询报文就是由本地发送的所述第一IGMP查询报文，并确定所述以太网内存在组播环路；反之，如果二者的源IP地址不同，则确定所述IGMP查询报文不是所述第一IGMP查询报文，并可确定所述以太网内不存在组播环路。 

为防止假冒攻击的影响，本发明实施例所述检测方法在上述步骤103中还提供一种较优的选择方案：比较所述IGMP查询报文的源IP地址与本地记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同，并比较所述IGMP查询报文的目的IP地址与本地记录的所述第一IGMP查询报文的目的IP地址是否相同；如果二者的源IP地址和目的IP地址均相同，则说明所述IGMP查询报文就是由本地发送的所述第一IGMP查询报文，此时便可确定所述以太网内存在组播环路；反之，如果所述IGMP查询报文的源IP地址或目的IP地址与本地记录的源IP地址或目的IP地址并不完全相同，亦即二者的源IP地址不同或目的IP地址不同，则说明所述IGMP查询报文不是所述第一IGMP查询报文，此时便可确定所述以太网内不存在组播环路。 

在本发明实施例中，可以通过定期发送第一IGMP查询报文的方式自动检测网络中是否存在组播环路的情况。由于本发明实施例检测以太网组播环路的方法是直接在待测以太网指定的交换设备上定期发送第一IGMP查询报文的方式来自动检测网络中出现组播环路的情况，从而可及时提醒网络管理员消除环路问题，避免广播风暴的发生，并可提供优良可靠的网络性能。 

再请参阅图3，本发明实施例还提供了一种检测以太网组播环路的装置，所述装置包括：发送单元，用于在待测以太网内发送第一IGMP查询报文；监听单元，用于监听接收到的IGMP查询报文；以及判断单元，用于判断所述IGMP查询报文是否为所述第一IGMP查询报文，如果判断结果为是，则确定所述以太网内存在组播环路，如果判断结果为否，则确定所述以太网内不存在组播环路。其中，所述发送单元包括一记录子单元，用于记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址，或者用于记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。所述监听单元包括解析子单元，用于解析获得所述IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。所述判断单元包括比较子单元和确定子单元，其中所述比较子单元用于比较所述IGMP查询报文的源IP地址与所述记录子单元记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同，或者同时比较所述IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址是否分别与所述记录子单元记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址对应相同；所述确定子单元用于根据所述比较子单元的比较结果确定所述以太网内是否存在组播环路。 

另外，本发明实施例所述检测装置还可进一步包括一用于设定超时时间的定时器，所述监听单元用于在所述超时时间内监听接收到的IGMP查询报文。所述定时器还可直接设置于所述监听单元中。 

本发明实施例所述检测装置可设置于所述以太网内指定的一台或多台交换设备上，以实现自动检测以太网组播环路的功能，从而可及时提醒网络管理员消除环路问题，避免广播风暴的发生，并可防止假冒攻击，提供优良可靠的网络性能。 

以上只是对本发明的优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (17)

1.一种检测以太网组播环路的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在待测以太网内发送第一因特网组管理协议IGMP查询报文；

记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址；

在发送所述第一IGMP查询报文的发送端监听接收到的IGMP查询报文；

比较所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址与记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同，如果判断结果为相同，则确定所述以太网内存在组播环路。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一IGMP查询报文为通用查询报文。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一IGMP查询报文为指定组查询报文。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是在所述以太网中指定的一台交换设备上实现。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在所述发送第一IGMP查询报文之前，为所述交换设备配置一个IP地址。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监听接收到的IGMP查询报文的具体过程为解析获得所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址替换为记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监听接收到的IGMP查询报文的具体过程为解析获得所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述比较所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址与记录的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同之后进一步包括：比较所述接收到的IGMP查询报文的目的IP地址与所述第一IGMP查询报文的目的IP地址是否相同，如果所述接收到的IGMP查询报文和所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址均相同，则确定所述以太网内存在组播环路。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监听接收到的IGMP查询报文的步骤具体为监听预定时间内接收到的IGMP查询报文，所述预定时间不小于所述第一IGMP查询报文在所述以太网中经过所有设备的转发所需要的时间。

11.一种检测以太网组播环路的装置，其特征在于，包括：

发送单元，用于在待测以太网内发送第一因特网组管理协议IGMP查询报文；

监听单元，用于监听接收到的IGMP查询报文；以及

判断单元，所述判断单元包括比较子单元和确定子单元，其中所述比较子单元用于比较所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址与记录在本地的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同；如果比较结果为相同，则所述确定子单元确定所述以太网内存在组播环路；

其中，所述发送单元包括一记录子单元，用于记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述监听单元包括解析子单元，用于解析获得所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址替换为记录所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述监听单元包括解析子单元，用于解析获得所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，其中所述比较子单元用于比较所述接收到的IGMP查询报文的源IP地址与记录在本地的所述第一IGMP查询报文的源IP地址是否相同，并比较所述接收到的IGMP查询报文的目的IP地址与记录在本地的所述第一IGMP查询报文的目的IP地址是否相同；如果所述接收到的IGMP查询报文和所述第一IGMP查询报文的源IP地址和目的IP地址均相同，则所述确定子单元确定所述以太网内存在组播环路。

16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括一用于设定超时时间的定时器，所述监听单元用于在所述超时时间内监听接收到的IGMP查询报文。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述定时器设置于所述监听单元中。

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