专利名称：控制标签转发路径建立和删除的方法
技术领域：
本发明属于数据通信领域，具体涉及用于控制多协议标签交换(MPLS)中标签转发路径(LSP)的建立和删除的方法。
多协议标签交换是一种面向连接的技术，它在转发分组前，需要建立标签转发路径(LSP)。建立LSP的信令协议有标签分发协议(LDP)，资源预留协议(RSVP)扩展，受限路由LDP(CR-LDP)等。在转发时，入口标签交换路由器(LSR)确定分组的转发等价类(FEC)，并将其映射到相应的LSP上。这种映射称为FTN映射(FEC to NHLFE map，其中，NHLFE是下一跳标签转发表项Next Hop Label Forwarding Entry的英文缩写；FEC是转发等价类ForwardingEquivalence Class的英文缩写；FTN是转发等价类FEC到下一跳转发表项NHLFE的英文FEC to NHLFE的缩写)。然后经过标记的分组会沿着标签转发路径进行转发，直至到达出口标签交换路由器(LSR)。
一般地，标签转发路径与转发等价类是对应的。MPLS使用信令协议为特定的转发等价类建立标签转发路径。原则上，所有可行的标签转发等价类都可以建立标签转发路径，但是这会造成MPLS网络需要建立大量的标签转发路径，而所建立的某些标签转发路径是不需要的。另外，处理这些标签转发路径需要信令交换，这会极大地耗费网络资源，造成不必要的浪费。
为了控制LSP建立的数量，可以采用的一种方法是根据标签交换路由器的能力确定路由器所能支持的LSP的最大数量限制，当标签交换路由器为转发等价类发起建立的LSP的数量达到该限制后，将不再接受发起建立LSP的请求。这种方式虽然可以控制标签交换路由器所能建立的LSP的数量，但是不够灵活，不能完全满足用户的需求。
为实现本发明的上述目的，提供了一种控制LSP建立和删除的方法，包括以下步骤(a)定义路由表项建立对应LSP的四个状态空闲可用状态，空闲无用状态，LSP正在建立状态和LSP就绪状态；(b)循环遍历所有的路由表项，判断其状态以及是否符合过滤策略；(c)符合过滤策略并处于空闲可用状态的路由表项触发信令协议建立LSP，并转变为LSP正在建立状态；(d)处于LSP正在建立状态的路由表项，当接收到FTN增加消息时转变为LSP就绪状态；处于LSP正在建立状态的路由表项接收到FTN删除消息，其状态保持不变；(e)处于LSP正在建立状态的路由表项如果不再符合过滤策略，触发信令协议删除LSP，并重新回到空闲可用状态；(f)处于LSP就绪状态的路由表项如果不再符合过滤策略，则删除所建立的LSP，相应的路由表项转变为空闲可用状态。
根据权利要求的方法，进一步包括设置一个重试阈值的步骤，重试阈值包括重试次数和重试间隔，符合过滤策略并处于正在建立状态的路由表项根据所设定的重试次数和重试间隔多次触发信令协议建立LSP，以使相应的路由表项从空闲可用状态转变为LSP就绪状态，如果触发次数超过了所设置的重试次数但相应的路由表项未能从空闲可用状态转变为LSP就绪状态，该路由表项则从空闲可用状态转变为空闲无用状态。
在上述方法中进一步包括设置更新时间的步骤，使处于空闲无用状态的路由表项处于该状态超过所设置的更新时间之后进入空闲可用状态。
该方法还进一步包括通过配置命令触发路由表项建立LSP的步骤。所述的配置命令包括建立的LSP的目的地址和目的地址掩码。
根据本发明的方法，所述的过滤策略包括特殊路由表项检查，路由类型检查和访问控制列表检查。其中所述的特殊路由表项包括目的地址为0.0.0.0的缺省路由，目的地址为127.0.0.x的本地环回路由以及广播地址路由，在触发建立LSP时首先要将上述特殊路由表项过滤掉；然后检查触发建立LSP的路由表项是否是BGP(边界网关协议)路由信息，符合上述策略的路由表项再根据访问控制列表(ACL)来检查，如果是拒绝则不能建立LSP，如果是允许则触发建立LSP。
由于本发明引入了状态和策略控制，用户可以根据应用需求自行制定过滤策略，确定哪些转发等价类需要建立LSP，哪些转发等价类不需要建立LSP，从而使控制LSP的建立/删除更灵活，可以有效减少不必要的LSP的数量。
为了实现本发明的上述目的，需要引入一种扩展的FIB表项触发信令协议对建立或删除LSP进行控制。由于在本发明所应用的MPLS中是采用标签转发，转发时需要根据转发等价类(具体地说是目的地)将其映射到对应的LSP上转发，使用的信息称为FTN信息。因此，本发明将传统的FIB表项扩展为FTN/FIB表项，使之包含FTN信息和控制状态。具体而言，FTN/FIB表项的示意性结构如下
表1 FTN/FIB表项其中FIB信息包括传统的FIB表项信息，例如目的地址，下一跳，标志，出接口等。
FTN信息包括FEC映射到的LSP的标签，以及该LSP使用的信令协议等。
控制状态包含用于控制LSP操作的状态。
在本发明中，利用收到FTN增加信息或FTN删除信息以及FIB/FTN表项的各种状态来控制FIB/FTN表项触发的LSP建立或删除。后面将对此进行详细说明。
下面参考附图，结合优选实施方案来对本发明加以说明。
图1是本发明的一个优选实施方案的主流程图，用于说明循环遍历FIB/FTN表项，由处于空闲可用状态的FIB/FTN表项触发信令协议开始建立LSP，到建立对应的LSP，再到该表项不符合过滤策略删除LSP的一个完整的控制流程。图2是该方案的状态转移示意图，说明各状态之间转移(变化)的机理，图中括号内的标号表示的是相应的各类事件。
首先，从图2中可以看出根据本发明的上述实施方案，定义了四种用于控制建立/删除LSP的状态，其中
状态一为“空闲可用”，处于该状态的FIB表项可能触发信令协议建立LSP。
状态二为“空闲无用”，处于该状态的FIB表项，不会再触发信令协议建立LSP。
状态三为“正在建立”，该状态表明FIB表项对应的LSP正在建立，并且没有达到最大次数限制。
状态四为“LSP就绪”，该状态表明LSP已经建立，FIB表项中已包含了FTN信息。该状态是LSP建立完成的状态。
为了有效控制LSP的建立数量，本发明在定义FIB表项的上述各种状态的基础之上，提出和采用了多项用于控制LSP建立的策略。
第一个策略是遍历策略。在中高端路由器的FIB表项数量巨大，当使用这些表项触发建立LSP时，本发明采用定时遍历的方式来建立LSP，即设置定时器循环遍历整个FIB中的路由表项，定时器每触发一次会使用一定数量的表项触发信令协议建立LSP。
本发明在循环遍历的过程中，进一步采用了过滤策略，就是说，只有符合过滤策略的路由表项才允许触发信令协议建立LSP，从而有效地减少LSP建立的数量，达到控制LSP的数量的目的。值得注意的是，本发明支持过滤策略的改变，也就是说，在循环遍历过程中，处于LSP正在建立状态的表项如果不再符合过滤策略，路由表项会转变为空闲可用状态；处于LSP就绪状态的路由表项如果不符合过滤策略，那么会触发信令协议删除LSP，并重新回到空闲可用状态；具体来说，根据本发明，过滤策略由如下三部分组成(1)特殊路由表项检查由于某些特殊的路由表项并不符合FEC(转发等价类)的要求，在触发建立LSP时这些特殊路由表项都必须过滤掉。具体的说，这些特殊路由表项包括缺省路由(目的地址为0.0.0.0)，本地环回路由(目的地址为127.0.0.x)，以及广播地址路由等。
(2)路由类型检查路由器使用动态路由协议获取路由信息，这些路由协议分为两种IGP(内部网关协议)和BGP(边界网关协议)。IGP用于获取域内的路由信息，而BGP用于获取域间的路由信息。将FIB表项按照路由类型分为两类，这样在使用路由类型过滤可以很容易地屏蔽大量的FIB表项来触发建立LSP。而且目前MPLS的一个主要应用是VPN(虚拟专用网络)，它要求建立PE(供应商边界路由器)到PE的LSP，并不关心建立到域内节点的LSP。这时在触发建立LSP时只需要BGP路由信息即可。因此采用路由类型过滤触发建立LSP的FIB表项具有很强的实际应用意义。
(3)访问控制列表(ACL)检查访问控制列表最初是用来实现防火墙功能，它基于分组中各个字段的信息(如源地址，目的地址，源端口，目的端口，协议号等)定义了过滤分组的策略(允许/拒绝)。本发明中借用访问控制列表来定义过滤FIB表项的策略，可以充分利用它的过滤能力。当FIB表项触发建立LSP时，需要根据访问控制列表来检查，如果是拒绝则不能触发建立LSP，如果允许则触发建立LSP。从配置命令中可以看出，ACL是与路由类型结合使用的，通过ACL使过滤的粒度更细，可以更准确地控制触发建立LSP的FIB表项的数量。
根据本发明，只有当路由表项通过这三项检查后，才被认为符合过滤策略，才有可能触发信令协议建立LSP。图4利用流程图的方式概括了上述路由表项通过过滤策略的过程。
本发明的第三个策略是重试策略。根据该策略，对于在循环遍历过程中被遍历到的符合过滤策略的FIB表项设置建立LSP的重试次数与重试间隔(称之为重试阈值)。具体来说，在没有达到重试阈值前，某FIB表项可以多次重试建立对应的LSP。如果重试次数达到根据重试策略设定的阈值，所述的FIB不再能够触发信令协议，而变为空闲无用状态。
根据本发明，还设置了更新时间这一策略，其目的是防止处于空闲无用的FIB表项永远再不能触发信令协议建立LSP。也就是说，根据本发明，为处于空闲无用状态的FIB表项设置一个专门的更新时间，如果处于空闲无用状态的FIB表项在该状态下的时间超过了该设定的时间，则自动进入空闲有用状态。通过这一策略，对处于空闲无用状态的FIB表项设置了“自动唤醒”功能，可以使处于空闲无用状态的FIB表项重新有可能触发信令协议建立LSP。
接下来，参照图1所示的流程图说明本发明上述实施方案如何采用状态和策略来有效地控制LSP的建立。
如图所示，根据定时遍历策略和过滤策略，由定时器循环遍历整个FIB中的表项，处于空闲可用状态的FIB表项如果符合过滤策略会触发信令协议建立LSP，并进入正在建立状态。
处于正在建立状态的FIB/FTN表项可以多次重试触发信令协议建立LSP，只要重试次数未达到所设定的重试阈值。能够多次进行重试的一个前提是在重试过程中，即使过滤策略发生改变，该表项仍然符合过滤策略。
信令协议通过协议操作建立LSP后，会将LSP信息通知管理模块。管理模块确定该路由器为LSP的入口节点，会将增加FTN消息通知FIB/FTN。处于正在建立LSP状态的FIB表项接收到增加FTN消息，则LSP建立就绪。
处于LSP就绪状态的FIB表项如果在过滤策略改变后不再符合过滤策略，那么会触发信令协议删除LSP，并重新回到空闲可用状态。这些FIB表项会再次被遍历并考察是否符合过滤策略。
以上是根据图1所示的流程图描述了是FIB/FTN表项对应LSP建立到删除的一个完整的流程。从本发明图2所示的状态转移图可以看出，实际处于某个状态的FIB/FTN表项可能会接收到多种事件，进行不同的操作，并转换到其他状态。
具体来说，根据本发明的重试策略，如果处于正在建立状态的FIB表项多次重试建立LSP达到设定的某一阈值，则该表项会从空闲有用状态变为空闲无用状态，不再能触发信令协议建立LSP。
为防止处于空闲无用的FIB表项永远再不能触发信令协议建立LSP，本发明还设置了更新策略。也就是说，为处于空闲无用状态的FIB表项设置一个专门的更新时间，如果处于空闲无用状态的FIB表项在该状态下的时间超过了该设定的时间，则自动进入空闲可用状态，从而可能再次触发建立LSP。
由于本发明支持过滤策略的改变，对于处于正在建立LSP或LSP就绪状态的FIB表项来说，如果过滤策略不再允许FIB表项建立LSP，则相应的FIB触发一个信令协议以删除正在建立的LSP，并返回到空闲可用状态。
由于网络中的故障会导致信令协议主动删除LSP，信令协议通过协议操作建立LSP后，会将LSP信息通知管理模块。管理模块确定该路由器为LSP的入口节点，会将删除FTN消息通知FIB/FTN。处于LSP就绪状态的FIB/FTN表项会删除FTN信息，并返回到空闲可用状态。
需要注意的是信令协议建立LSP需要时间，该时间由网络的状况和协议的特性决定。无论如何，由于该时间的存在可能会导致状态和事件的错位。正常情况下，处于正在建立状态的FIB表项会收到FTN增加消息。如果协议操作花费了更多的时间来建立LSP，那么可能由于重试建立的次数达到了重试阈值，该表项已经位于空闲无用状态。如果此时再接收到FTN增加消息，也应当记录FTN信息，并进入LSP就绪状态。本发明的状态转移很好地处理了类似的情况，使得表项能够正确控制LSP的建立和删除。
综上所述，根据本发明，采用状态和策略来控制LSP建立的方法中包括以下事件(1)策略允许建立LSP即过滤策略允许该FIB/FTN表项建立LSP，相应的FIB表项处于正在建立LSP状态；(2)策略不允许建立LSP即过滤策略不允许该FIB/FTN表项建立LSP，相应的FIB/FTN表项处于正在空闲有用状态；(3)LSP重试建立没有超过限制即FIB/FTN表项触发LSP重试建立还没有达到最大次数限制，相应的FIB/FTN表项处于正在空闲有用状态并且过滤策略允许该FIB/FTN表项建立LSP；(4)LSP重试建立超过限制即FIB表项触发LSP重试建立达到最大次数限制，虽然过滤策略允许相应的FIB表项建立LSP，但该FIB表项处于正在空闲无用状态而不再能触发信令协议建立LSP；(5)接收到FTN增加消息即处于正在建立状态的FIB表项接收FTN增加消息，LSP建立就绪；(6)接收到FTN删除消息即处于正在建立状态的FIB表项接收FTN删除消息，相应的FIB表项状态保持不变；(7)表项处于空闲无用状态超过更新时间限制，则进入空闲可用状态。
为简明起见，将上述根据状态和策略控制LSP建立方法中FIB表项的状态转移列表如下。
表2 FTN/FIB单元中的状态转移表
下面再结合图3说明本发明的另一个实施方案。它与上述第一实施方案不同的是其中采用了配置命令触发特定FTN/FIB表项驱动信令协议建立或删除LSP操作。图中显示了该实施方案中状态转移的机理的图。
上面描述FTN/FIB表项触发信令协议建立LSP的方法考虑到FIB表项的规模比较大而采用了遍历FIB表项的方式。但是在一些情况下，例如考虑到所有路由表项都建立LSP可能会造成资源的浪费，所以只需要指定一些表项建立LSP，或者在测试时可以禁止所有的路由表项建立LSP，然后指定其中的一些路由表项建立LSP，这可以通过手工配置的方式进行直接触发来实现。
为了简明起见，与第一实施方案相同的状态转移的说明在此予以省略。本实施方案除了采用前面描述的第一实施方案中的过滤策略、重试策略等策略之外，还增加了配置触发的策略。即，在本实施方案中，可以通过手工配置命令来直接触发信令协议建立LSP。配置命令需要指定LSP对应的目的地址以及目的地址的掩码。但此时在配置触发策略下的FIB表项仍受上述过滤策略、重试策略的控制。为了使控制更加灵活，配置触发可以使用与循环遍历触发采用不同的过滤策略，这样可以实现两种方式独立的控制与状态转移。
具体地说，在配置触发的过程中，如果FIB表项处于空闲可用状态下，根据配置触发设定的过滤策略允许配置触发建立LSP，则触发信令协议建立LSP，而如果策略不允许配置触发建立LSP，则仍不能触发LSP的建立。而且即使当配置触发方式建立LSP的过程正在进行中，策略不允许配置触发建立LSP时，LSP建立过程也要中止。同样，当配置触发方式建立LSP的重试操作超过了重试策略所设定的阈值(例如重试次数的限制)时，配置触发方式也不能建立LSP。
对于使用配置触发方式建立的LSP，可以直接使用配置命令删除，也可以更改过滤策略，即策略不再允许建立该LSP或接收到相应的FTN删除消息，则所建立的LSP也将被删除，相应的FIB表项将处于空闲可用的状态。
根据以上说明可知，第二实施方案的配置触发模式中的状态除了在第一实施方案中的四种状态外，还要增加一种状态，即状态五正在建立(配置触发)，该状态表明该FIB表项采用配置触发方式建立LSP，对应的LSP正在建立，并且没有达到最大次数限制。
另外，在第二实施方案中还增加了下面一些事件(8)策略允许配置触发建立LSP即过滤策略允许采用配置方式触发LSP建立(9)策略不允许配置触发建立LSP即过滤策略不允许采用配置方式触发LSP建立与图2相类似，图3中示出了本发明第二实施方案中各状态之间的转移机理。
这里与对本发明第一实施方案的描述一样，将本发明第二实施方案中所增加的操作及状态转移情况列于表3中表3加入配置触发后FTN/FIB单元中的状态转移表
从上面的状态转移表中可以看出，采用手工配置触发方式建立LSP，与FIB表项遍历触发建立LSP的状态转移是类似的，但是因为这两种方式有独立的状态转移，所以能够为这两种触发方式配置不同的过滤策略，实现这两种触发方式的不同组合。
需要说明的是，在本发明中，正如配置触发可以由用户根据需要来手工进行一样，过滤策略(即哪些FIB表项可以触发LSP的建立和删除)也是由用户根据需要来确定的。在遍历策略和/或配置触发策略的基础之上设置过滤策略，重试策略，更新策略是本发明提出的具有新颖性和创造性的思想，本领域普通技术人员在本发明的上述教导下，根据本发明具体的应用情形，可以选择采用具体的过滤策略，制定重试阈值，更新时间以及选定某些FIB表项进行配置触发。不偏离本发明上述思想的技术方案均应受到本发明所附权利要求的保护。在支持MPLS的标签交换路由器上可以采用本发明，以增强LSP控制的灵活性和有效性。
权利要求
1.一种控制标签转发路径(LSP)建立和删除的方法，包括(a)定义路由表项建立对应LSP的四个状态空闲可用状态，空闲无用状态，LSP正在建立状态和LSP就绪状态；(b)循环遍历所有的路由表项，判断其状态以及是否符合过滤策略；(c)符合过滤策略并处于空闲可用状态的路由表项触发信令协议建立LSP，并转变为LSP正在建立状态；(d)处于LSP正在建立状态的路由表项接收到FTN(转发等价类到下一跳转发表项的映射)增加消息时转变为LSP就绪状态；处于LSP正在建立状态的路由表项接收到FTN删除消息，其状态保持不变；(e)处于LSP正在建立状态的路由表项如果不再符合过滤策略，触发信令协议删除LSP，并重新回到空闲可用状态；(f)处于LSP就绪状态的路由表项如果不再符合过滤策略，则删除所建立的LSP，相应的路由表项转变为空闲可用状态。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括设置一个重试阈值的步骤，重试阈值包括重试次数和重试间隔，符合过滤策略并处于LSP正在建立状态的路由表项根据所设定的重试次数和重试间隔多次触发信令协议建立LSP，以使相应的路由表项从空闲可用状态转变为LSP就绪状态，如果触发次数超过了所设置的重试次数但相应的路由表项未能从空闲可用状态转变为LSP就绪状态，该路由表项则从空闲可用状态转变为空闲无用状态。
3.根据权利要求1所述的方法进一步包括设置更新时间的步骤，使处于空闲无用状态的路由表项处于该状态超过所设置的更新时间之后进入空闲可用状态。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过配置命令触发路由表项建立LSP的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，所述的配置命令包括指明建立的LSP的目的地址和目的地址掩码。
6.根据权利要求1-5中的任一权利要求所述的方法，其中所述的过滤策略包括特殊路由表项检查，路由类型检查和访问控制列表检查。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述的特殊路由表项包括目的地址为0.0.0.0的缺省路由，目的地址为127.0.0.x的本地环回路由以及广播地址路由，在触发建立LSP时首先要将上述特殊路由表项过滤掉；然后检查触发建立LSP的路由表项是否是BGP(边界网关协议)路由信息，符合上述策略的路由表项再根据访问控制列表(ACL)来检查，如果是拒绝则不能建立LSP，如果是允许则触发建立LSP。
8.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，其中所述空闲可用状态是指路由表项还没有触发建立LSP，处于该状态的路由表项，可能触发信令协议建立LSP；所述空闲无用状态是指处于该状态的FIB表项不会再触发信令协议建立LSP；所述LSP正在建立状态是路由表项对应的LSP正在建立；和所述LSP就绪状态表明LSP已经建立，在路由表项中包含了FTN信息。
9.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，其中所述的路由表项是一种扩展的转发信息库(FIB)表项，包括FIB信息、FTN信息和上述的控制状态信息。
全文摘要
本发明提供控制LSP建立和删除的方法，包括定义路由表项建立对应状态，循环遍历所有表项，如果处于空闲无用状态的表项符合过滤策略，则触发建立对应的LSP，进入LSP正在建立状态；设置一个重试阈值，如果处于LSP正在建立状态的表项重试次数达到阈值，则进入空闲无用状态；如果处于LSP正在建立状态的表项接收到FTN增加消息，则转变为LSP就绪状态；处于LSP就绪状态的FIB/FTN表项如果不符合过滤策略，则删除所建立的LSP，相应的FIB/FTN表项转变为空闲可用状态。本发明还提出了更新策略和采用配置触发的策略。本发明提供的方法可以灵活准确地控制LSP建立和删除，不仅能有效地控制LSP建立的数量，而且满足用户的实际应用需求。
文档编号H04Q3/00GK1412989SQ02144170
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者李振斌, 吴箭, 李丰林 申请人:华为技术有限公司