多协议标签交换网络的快速重路由实现方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种多协议标签交换网络的快速重路由实现方法，应用在标签交换路由器上，包括：以某一标签交换路径为基础，生成至少两条可替换路径；对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他状态正常的可替换路径的出接口进行转发。本发明的技术方案扩大了快速重路由技术能够应用的组网场景。
【专利说明】多协议标签交换网络的快速重路由实现方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信【技术领域】，尤其涉及一种多协议标签交换网络的快速重路由实现方法及装置。
【背景技术】
[0002]在MPLS (Multiprotocol Label Switching,多协议标签交换)网络中，设备根据短而定长的标签转发报文，省去了查找IP路由表的繁琐过程，为数据在骨干网络中的传送提供了一种高速高效的方式。同时，MPLS支持多层标签和面向连接的特点，使能其在VPN(Virtual Private Network,虚拟专用网)、QoS (Quality of Service,服务质量)等方面得到广泛的应用，并且因为其良好的的扩展性，使得在统一的MPLS/IP基础网络架构中上为客户提供各类服务成为可能，从而使得MPLS日益成为大规模网络应用的基础。
[0003]随着信息化的发展，基于网络的业务出现了两个新的特点:实时业务飞速增长并且业务形式多样化。MPLS网络需要进行性能优化以支持各种类别的服务并提供QoS保证，同时在可靠性方面，在运营商网络上对设备的切换掉包也有着越来越严格的要求。
[0004]通常米用LDP(Label Distribution Protocol,标签分发协议)FRR(Fast ReRoute,快速重路由)技术来保证MPLS网络的可靠性，通过预先建立备份路径，在故障发生时先切换到备份路径转发数据，实现了对LSP (Label Switched Path，标签交换路径)的快速保护倒换能力，从而减少数据丢失。LDP FRR技术目前已成为对LDP LSP备份保护最主流的方法，能否应用该技术对LSP进行保护成为影响网络配置的关键因素。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种多协议标签交换网络的快速重路由实现方法，应用在标签交换路由器LSR上,包括:
[0006]以某一标签交换路径LSP为基础，生成至少两条可替换路径；
[0007]对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发。
[0008]本发明还提供了一种多协议标签交换网络的快速重路由实现装置，应用在标签交换路由器LSR上，包括:
[0009]可替换路径生成单元，用于以某一标签交换路径LSP为基础，生成至少两条可替换路径；
[0010]报文转发单元，用于对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发。
[0011]由以上技术方案可见，本发明的实施例通过限制从同一个接口接收并发送报文，可以在很大程度上避免同一 LSP的可替换路径之间形成环路，从而能够通过环路检测，扩大了 LDP FRR的应用范围，使得一些原本无法利用FRR进行保护的组网能够在故障时进行快速切换，减少了传输数据的丢失。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是一种MPLS网络的示例组网图；
[0013]图2是本发明实施例中一种MPLS网络的FRR实现方法的流程图；
[0014]图3是LSR的一种硬件结构图；
[0015]图4是本发明实施例中一种MPLS网络的FRR实现装置的逻辑结构图。
【具体实施方式】
[0016]快速重路由是MPLS中一套用于链路保护和节点保护的机制，其基本原理是用一条预先建立的LSP来保护一条或多条LSP。当被保护的LSP链路或者节点故障时，发现故障的LSR (Label Switching Router,标签交换路由器)利用预先建立的LSP转发被保护的LSP上的报文，这样流量可以绕过故障的链路或者节点后继续通过，以使得数据传输不至于发生中断。
[0017]现有技术中，被保护的主LSP通常由手工配置指定，备份LSP可以手动配置，也可以由自动建立。例如，可以配置IGP (Interior Gateway Protocol,内部网关协议)协议自动计算备份下一跳，也可以配置IGP协议通过路由策略指定备份下一跳。然后通过发送报文来检测在发生保护倒换的情况下是否会形成环路。如果检测结果是报文转发形成环路，则这样的组网不能形成FRR，主LSP无法利用LDP FRR技术获得保护；如果通过检测，则将主LSP和备份LSP形成FRR。
[0018]一些特定的网络结构或者一些特定的网络配置会导致在发生保护倒换时形成环路，其中的一个示例请参见图1。图1所示的网络包括环形连接的LSR10、LSR20和LSR30，其中LSR10和LSR20之间的Cost (链路开销)值Cost_10_20为1，LSR10和LSR30之间的Cost值Cost_10-30为1，而LSR20和LSR30之间的Cost值Cost_20_30由于实际组网的需要被设置为3。
[0019]在配置时，LSR10到LSR20形成主LSP LSR10 — LSR20,备份LSP的转发路径为LSR10 — LSR30 — LSR20，在LSR10和LSR20之间的LSP出现故障后，将利用备份路径进行转发。而在 LSR30 和 LSR20 之间，由于 Cost_20_30 大于(Cost_10-20+Cost_10_30)，LSR30到 LSR20 的主 LSP 为 LSR30 — LSR10 — LSR20,备份路径为 LSR30 — LSR20。
[0020]在将上述配置的主LSP和备份LSP形成FRR之前，需要检测在发生保护倒换的情况下是否会导致LSP上出现报文转发的环路。上述配置在LSR10和LSR20之间的路径出现故障时，会发生如下情形:由于LSR10到LSR20的主路径故障，会切换到备份路径LSR10 — LSR30 — LSR20,此时 LSR30 成为 LSR10 的下游 LSR，要从 LSR10 到 LSR20 的报文会被LSR10转发至LSR30 ;而由于LSR30还未感知到LSR10 — LSR20链路发送了故障，这样LSR30到达LSR20的主路径依然为LSR30 — LSR10 — LSR20，对LSR30上要到达LSR20的报文，LSR10是下游LSR ;这样，在LSR10到LSR30之间就会形成回路。
[0021]可见，上述配置不能通过保护倒换情况下的环路检测，图1的组网将无法形成LDPFRR,无法利用FRR进行故障保护。
[0022]本实施例提出一种应用在LSR上的MPLS网络FRR实现方法来解决上述问题，其流程如图2所不。
[0023]在步骤S210，以某一 LSP为基础，生成至少两条可替换路径。[0024]本步骤可采用现有技术中的方式来实现。例如，以某条LSP为主LSP，手动设置备份LSP后，可以将该主LSP和备份LSP作为两条可替换路径。再如，在现有的协议为某一 LSP自动发现其他能够到达同一 LSR的一条或多条其他LSP后，将自动发现的一条或多条其他LSP与该LSP形成两条或多条可替换路径。本实施例对发现和生成可替换路径的方式不作限制。
[0025]所生成的至少两条可替换路径可以配置为以主备方式运行，也可以配置为以等价方式运行。
[0026]在主备方式下，通常被保护的LSP为主LSP，手动指定或自动发现的LSP为备份LSP，在现有技术中当主LSP状态正常时报文通过主LSP转发，当主LSP发生故障后才使用备份LSP。
[0027]在等价方式下，所有的可替换路径均为等价路径，没有主备关系，现有技术中，报文通过状态正常的LSP中的一条进行转发，当可用的路径多于I条时，由LSR采用预定的算法(如哈希算法)来决定通过哪一条来转发，任何一条路径都可能被使用。
[0028]在步骤S220，对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发。
[0029]当LSR从一条可替换路径的出接口收到需要沿该LSP进行转发的报文后，如果至少有一条其他可替换路径处于正常状态，则从状态正常的一条其他可替换路径的出接口进行转发；如果所有其他可替换路径的出接口均状态异常，此时事实上相当于不存在可替换路径，则丢弃该报文，不再进行转发。本实施例中，可替换路径出接口状态异常包括所有无法通过该出接口正常转发报文的情况，例如该接口本身发生故障、该接口连接的链路发生故障、该接口连接的下游LSR发生故障等等。
[0030]在主备方式下，对来自主LSP出接口的报文，从备份LSP的出接口进行转发；如果备份LSP的出接口状态异常，则丢弃该报文。对来自备份LSP出接口的报文，从主LSP的出接口进行转发；如果主LSP的出接口状态异常，则丢弃该报文。可见，本实施例中即使主LSP能够正常工作，也会采用备份LSP进行报文转发。
[0031]在等价方式下，对来自一条等价路径的出接口的报文，从其他等价路径中某一条的出接口进行转发；当所有其他等价路径的出接口状态异常时，丢弃该报文不再转发。当有超过I条其他等价路径状态正常时，可以采用其中任意一条进行转发，也可以用一定的算法(如哈希算法)在其中确定一条转发路径，本实施例对此不作限制。
[0032]步骤S220中对LSR上报文的转发进行了限制。本领域技术人员知道，LSP是MPLS网络中从入口 LSR到出口 LSR的一条单向路径，也就是说，主备LSR和各条等价LSR均是朝同一个方向进行报文转发。因此，在大部分情形下，形成环路的原因是上下游的一个到多个LSR将从LSP出接口收到的报文又从同一个出接口发送出去。因此，本实施例中限制采用这种转发方式，从而大大降低了形成环路的可能，使得更多组网方式能够通过环路检测而使用LDP FRR技术获得保护。
[0033]在通过保护倒换情况下的环路检测后，基于上述两条或多条可替换路径形成FRR，从而可以利用LDP FRR的机制在故障发生时进行可替换链路的快速切换，减少流量中断。
[0034]仍以图1所示的MPLS网络为例，应用本实施例后，在进行环路检测时，在LSRlO和LSR20之间的路径出现故障的情形下，会发生如下情况:由于LSRlO到LSR20的主路径故障，会切换到备份路径LSRlO — LSR30 — LSR20,此时LSR30成为LSRlO的下游LSR，要从LSRlO到LSR20的报文会被LSRlO转发至LSR30 ;而在LSR30上，LSR30暂时还未感知到LSRlO — LSR20的链路发送了故障，其到达LSR20的主路径仍然为LSR30 — LSRlO — LSR20，来自LSRlO的报文是从其主路径的出接口收到的，应当从备份路径LSR30 — LSR20的出接口进行转发，因此报文被转发至LSR20。可见，应用本实施例的方法可以避免形成环路，能够满足FRR协议的要求。
[0035]在图1所示的网络中，如果Cost_20_30=2，在LSR30和LSR20之间，由于 Cost_20-30 等于(Cost_10-20+Cost_10-30)， LSR30 到 LSR20 的两条 LSP:LSR30 — LSRlO — LSR20、与 LSR30 — LSR20 形成等价路径。LSRlO 到 LSR20 的主 LSP 为LSRlO — LSR20,备份 LSP 为 LSRlO — LSR30 — LSR20。当 LSRlO 和 LSR20 之间的路径出现故障时，LSRlO到LSR20之间的报文将通过备份路径LSRlO — LSR30 — LSR20进行转发，要从LSRlO到LSR20的报文会被LSRlO转发至LSR30 ;对LSR30，来自LSRlO的报文是从路径LSR30 — LSRlO — LSR20的出接口收到的，因此应当从另一条等价路径LSR30 — LSR20的出接口进行转发，从而同样不会形成环路。
[0036]与上述流程实现对应，本实施例提供了一种MPLS网络的FRR实现装置，运行在LSR上，该装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，本实施例是通过LSR的CPU将非易失性存储其中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，除了图3所示的CPU、内存以及非易失性存储器之外，LSR通常还包括其他硬件，如负责处理报文处理的转发芯片等等；从硬件结构上来讲该设备还可能是分布式的设备，可能包括多个接口卡以在硬件层面进行报文处理的扩展。
[0037]图4所示为本实施例提供的一种MPLS网络的FRR实现装置，应用在LSR上，包括可替换路径生成单元和报文转发单元，其中:可替换路径生成单元用于以某一标签交换路径LSP为基础，生成至少两条可替换路径；报文转发单元用于对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发。
[0038]在一种可选的实施方式中，所述至少两条可替换路径包括主LSP和备份LSP ;所述报文转发单元具体用于:对来自主LSP出接口的报文，从备份LSP的出接口进行转发；对来自备份LSP出接口的报文，从主LSP的出接口进行转发。
[0039]在另一种可选的实施方式中，所述至少两条可替换路径包括至少两条等价路径；所述转发单元具体用于:对来自一条等价路径的出接口的报文，从其他等价路径的出接口进行转发。
[0040]所述装置还可以包括报文丢弃单元，用于在如果所有其他可替换路径的出接口状态异常时，丢弃所述报文。
[0041]所述装置还可以包括:FRR形成单元，用于在通过环路检测后，以所述至少两条可替换路径形成FRR。
[0042]从以上各种方法和装置的实施方式中可以看出，本发明在具有至少两条可替换路径的LSR上采用了新的报文转发方式，限制将从一个接口接收的报文从同一个接口再发送，使得更多的组网结构都能够避免在故障切换时形成环路，从而扩大了 LDP FRR技术的应用范围，更多的组网得以利用LDP FRR技术实现故障保护。[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种多协议标签交换网络的快速重路由FRR实现方法，应用在标签交换路由器LSR上，其特征在于，包括: 以某一标签交换路径LSP为基础，生成至少两条可替换路径； 对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述至少两条可替换路径包括主LSP和备份LSP ； 所述对来自一条可替换路径的出接口的报文，对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发，包括: 对来自主LSP出接口的报文，从备份LSP的出接口进行转发； 对来自备份LSP出接口的报文，从主LSP的出接口进行转发。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述至少两条可替换路径包括至少两条等价路径； 所述对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发，包括:对来自一条等价路径的出接口的报文，从其他等价路径的出接口进行转发。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:如果所有其他可替换路径的出接口状态异常，则丢弃所述报文。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:在通过环路检测后，以所述至少两条可替换路径形成FRR。
6.一种多协议标签交换网络的快速重路由FRR实现装置，应用在标签交换路由器LSR上，其特征在于，包括: 可替换路径生成单元，用于以某一标签交换路径LSP为基础，生成至少两条可替换路径; 报文转发单元，用于对来自一条可替换路径的出接口的报文，从其他可替换路径的出接口进行转发。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:所述至少两条可替换路径包括主LSP和备份LSP ； 所述报文转发单元具体用于: 对来自主LSP出接口的报文，从备份LSP的出接口进行转发； 对来自备份LSP出接口的报文，从主LSP的出接口进行转发。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:所述至少两条可替换路径包括至少两条等价路径； 所述转发单元具体用于:对来自一条等价路径的出接口的报文，从其他等价路径的出接口进行转发。
9.根据权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:报文丢弃单元，用于在如果所有其他可替换路径的出接口状态异常时，丢弃所述报文。
10.根据权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:FRR形成单元，用于在通过环路检测后，以所述至少两条可替换路径形成FRR。
【文档编号】H04L12/723GK103795625SQ201410031927
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】肖湘光, 王超群, 顾锦枫 申请人:杭州华三通信技术有限公司