分段路由：pce驱动的转发邻接和显式路径的动态建立的制作方法
【专利说明】分段路由:PCE驱动的转发邻接和显式路径的动态建立
[0001]相关串请
[0002]本申请根据美国法典第35条§ 119(e)来要求于2013年3月15日提交的、名称为“Segment Routing(分段路由)”的美国临时专利申请序列号N0.61/791，242、以及于2014年3月 14 日提交的、名称为“Segment Routing:PCE Driven Dynamic Setup of ForwardingAdjacencies and Explicit Path(分段路由:PCE驱动的转发邻接和显式路径的动态建立)”的美国专利申请序列号N0.14/211，101的国内优先权，这两个申请以其整体通过引用并且为了仿佛在本文中完全地和充分地提出的所有的目的而结合于此。
【背景技术】
[0003]网络节点使用转发表来转发分组。网络节点可以采取一个或多个路由器、一个或多个网桥、一个或多个交换机、一个或多个服务器、或任何其它适当的通信处理设备的形式。分组是数据的格式化单元，数据通常包含控制信息和有效载荷数据。控制信息可以包括:源IP地址和目的地IP地址、误差检测码(如校验和)、序列信息等。控制信息通常存在于分组头部和尾部，分组头部和尾部之间具有有效载荷数据。
[0004]分组转发需要决策过程，虽然决策过程在概念上很简单，但决策过程可能是复杂的。由于分组转发决策由网络节点来处理，因此分组转发决策所需的总时间可能成为总体网络性能的主要限制因素。
[0005]多协议标签交换(MPLS)是一种分组转发机制。MPLS节点基于附接到分组的标签分发协议(LDP)分布式标签和LDP转发表来做出分组转发决策。LDP是具有MPLS功能的网络节点交换LDP标签(下文中称为标签)的过程。基于标签的分组转发与传统的互联网协议(IP)路由形成了鲜明的对比，在传统的互连网协议(IP)路由中分组转发决策由节点使用包含在分组内的IP地址来做出。
【附图说明】
[0006]通过参照附图，可以更好地理解本公开，并且对本领域技术人员来说本公开的很多目的、特征和优势将是显而易见的。
[0007]图1是示出了示例网络的某些组件的框图。
[0008]图2是示出了示例网络的某些组件的框图。
[0009]图3是示出了图2的节点所采用的示例过程的流程图。
[0010]图4是示出了图2的节点所采用的示例过程的流程图。
[0011]图5是示出了示例网络的某些组件的框图。
[0012]图6是示出了示例网络的某些组件的框图。
[0013]图7是示出了图6的节点所采用的示例过程的流程图。
[0014]图8是示出了可以在图1、图2、图5或图6的网络中采用的示例节点的某些组件的框图。
[0015]详细描沐
[0016]1.概览
[0017]公开了用于路径创建元件驱动的转发邻接和显式路径的动态建立的装置和方法。在该方法的一个实施例中，节点接收用于在节点和另一节点之间创建隧道(tunnel)的指令。节点响应于接收指令来创建隧道或启动创建隧道，其中隧道在节点和另一节点之间包括进行数据通信的多个节点。节点将第一标识符(ID)映射到与隧道相关的信息。节点将第一 ID告知节点网络中的其它节点。
[0018]2.分组转发机制
[0019]IP路由和MPLS是不同的分组转发机制。IP路由使用分组头部内的IP地址来做出分组转发决策。相反，MPLS基于短路径标识符(被称为附接到分组的标签)来实现分组转发决策。分段路由(SR)是另一分组转发机制并且可以被视为对MPLS的修改。SR在很多方面类似于MPLS并且采用了 MPLS中的很多数据平面功能。例如，类似于MPLS，SR中的分组转发决策可以基于短路径标识符(被称为附接到分组的分段ID)。虽然MPLS和SR之间存在相似之处，但是SR和传统MPLS之间存在实质性差别，这将在下面更充分地描述。
[0020]2.1IP分组路由
[0021]IP分组路由使用IP转发表，IP转发表经由诸如内部网关协议(IGP)和/或边界网关协议(BGP)之类的一个或多个协议使用节点之间所分发的路由信息来在节点处被创建。简单来说，IP转发表将目的地地址映射到下一跳，分组采用该下一跳来到达其目的地。当节点接收分组时，节点可以使用分组的目的地IP地址来访问转发表并且查找到下一跳的相应的出口接口。节点然后通过出口接口转发分组。接收分组的下一跳使用分组中的相同目的地IP地址来执行它自己的转发表查找，以此类推。
[0022]2.2MPLS 和 LDP
[0023]通常在包括互连LDP节点的供应商网络中采用MPLS。为了说明的目的，LDP节点采取具有MPLS功能的节点的形式，具有MPLS功能的节点也在控制平面中实现LDP。分组经由入口边缘LDP节点进入MPLS网络，沿标签交换路径(LSP)(通常包括一个或多个LDP节点)逐跳(hop-by-hop)遍历，并且经由出口边缘LDP节点退出。
[0024]分组基于标签和LDP转发表沿LSP被转发。分组允许在节点的数据平面中使用非常快速和简单的转发引擎。MPLS的另一个好处是消除依赖特定的开放式系统互连(OSI)模型数据链路层技术来转发分组。
[0025]标签是可以与转发等价类(FEC)相关联的短的、固定长度的、本地显著标识符。与相同的FEC相关联的分组应该跟随通过网络的相同的LSP。LSP可以被建立用于各种目的，例如当发送分组时保证特定的性能水平、当网络阻塞时转发分组、针对诸如基于网络的虚拟私有网络之类的事物创建隧道等。在很多方面，除了 LSP不依赖于特定的第2层技术之夕卜，LSP与ATM或帧中继网络中的电路交换路径相同。
[0026]节点的控制平面中采用LDP。为了说明的目的，LDP节点是在其控制平面中仅采用LDP的那些节点。当建立LSP时，两个LDP节点(所谓的LDP对等体)可以逐FEC地双向交换标签。一些LSP可以使用资源预留协议(RSVP)隧道工程来被建立。LDP可以被用于建立和维护LDP转发表(LDP转发表映射标签和下一跳出口接口)的过程。正如下面所更充分描述的，这些转发表可以被用于通过MPLS网络来转发分组。
[0027]当分组由MPLS网络的入口边缘LDP节点接收时，入口节点可以使用分组中的信息来确定与分组跨网络到达分组的目的地应该采用的LSP相对应的FEC。在一个实施例中，FEC是距分组的目的地IP地址最近的出口边缘节点的标识符。在该实施例中，FEC可以采取出口边缘节点的回送地址的形式。
[0028]用于确定分组的FEC的特征可以变化，但通常是基于分组的目的地IP地址来确定的。分组或其它信息的服务质量也可以被用于确定FEC。一旦确定了 FEC，入口边缘LDP节点可以访问表来选择被映射到FEC的标签。表还可以将下一跳出口接口映射到FEC。在入口边缘LDP节点将分组转发到下一跳之前，入口节点附接标签。
[0029]当LDP节点接收附接有标签(即，传入标签)的分组时，节点访问LDP转发表来读取下一跳出口接口和另一标签(即，传出标签)，下一跳出口接口和另一标签(即，传出标签)，这二者都被映射到传入标签。在分组经由出口接口被转发时，LDP节点将传入标签与传出标签进行交换。下一跳接收具有标签的分组并且可以执行相同的过程。该过程通常被称为沿非显式路径(即，LSP)的逐跳转发。LSP中的倒数第二节点可以在将分组转发到网络中的出口边缘LDP节点之前弹出或移除传入标签，从而可以使用分组的目的地地址和IP转发表来朝其目的地转发分组。在另一实施例中，LSP中的最后一个节点可以在使用目的地地址和IP转发表转发分组之前弹出传入标签。
[0030]为了说明MPLS各个方面，图1示出了示例MPLS网络100的一部分，示例MPLS网络100包括LDP节点102-122，LDP节点102-122经由通信链路被耦合在一起。从节点102到节点122的LSP可以被创建，从而使得与从节点102被发送到节点122的特定FEC相关联的流的所有分组将遍历通过相同的集合的节点。每个LDP节点将通过其所建立的LSP的信息维护在LDP转发表中。因此，如果节点110知道节点114是从节点102所接收的去往节点122的所有分组的沿LSP的下一跳，则节点110可以将分组转发到节点114。
[0031]2.3分段路由
[0032]分段路由(SR)是节点使用SR转发表和分段ID来转发分组的机制。正如下面将更充分描述的，该转发机制可以使用具有轻微修改的MPLS的数据平面。因此，SR节点的数据平面中的转发引擎与SR节点的数据平面中的转发引擎非常类似。类似于MPLS，SR使能节点的数据平面中的非常快速和简单的转发引擎。SR不依赖于特定的开放式系统互连(OSI)模型数据链路层技术来转发分组。
[0033]与LDP分布式标签相反，SR节点(S卩，采用SR而非LDP的节点)基于分段ID来做出分组转发决策，因此SR节点不需要在其控制平面中采用LDP。在一个实施例中，分段ID实质上比标签更短。分段ID的范围可能不同于标签的范围。除非另外指出，SR节点在其控制平面中缺乏LDP。
[0034]分组可以经由入口边缘SR节点进入具有SR功能的网络，沿分段路径(SP)(包括一个或多个SR节点)逐跳遍历，并且经由出口边缘SR节点退出网络。
[0035]类似于标签，分段ID是短的(相对于FEC或IP地址的长度)、固定长度的标识符。在一个实施例中，分段ID比标签更短。分段ID可以与网络的拓扑段、网络节点所提供的服务等相对应。拓扑段表示到SR节点的一跳或多跳路径。拓扑段用作可以被结合形成SP的