专利名称：虚拟专用网络的容错的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及计算机网络。更具体地说，公开了虚拟专用网络的容错。
背景技术：
当建立虚拟专用LAN服务(VPLS)时，参与该服务的提供商边缘(PE)路由器以伪线路(pseudowire)的全网格相互连接。一个网格可以包括一个或多个网络，其中连接可以通过伪线路建立。伪线路可以是模拟连接两个节点的电路或线路的虚电路。在典型的LAN中，分组被发送到被认为具有与其相关的MAC地址的特定PE中。因此，当在一网格(例如，VPLS)的伪线路上接收到分组时，该分组并不转发回该网格的另一PE，因为该MAC地址通常与该接收PE相关。该分组通过到连接到该网格的用户和/或提供商设备的辐式连接来转发到其要去的目的地。然而，当在PE和网格之间的连接出现中断或丢失时，重新建立连接可能会很困难。当例如网格的标签交换路径(LSP)由于连接失败或供应变化而中断或丢失时连接可能丢失。可能会出现当试图纠正这种丢失时的相当大的低效、时延和不希望的复杂性。低效和问题可能出现在当试图解决连接丢失时的VPLS上的管理、通知和操作上。
为了建立/重新建立连接以取代受损的或丢失的连接，通知路径(例如，第2层的通道(tunnel))被使用。然而，在连接完全丢失的情况下，没有机制去通知可替代路径。而且，在多节点网格或VPLS配置中，在建立和通知可替代路径到受影响的路由器时可能有很大的困难。当尝试去恢复到连接的全网格的连接时可能导致复制分组、增加的等待时间、和降低的网络效率。当尝试去恢复到网格的连接时网格上的伪线路丢失也会产生问题因此，所需要的是用于恢复到节点网格的连接的解决方案，其中到一个或多个节点的连接全部或部分丢失。而且，需要一种解决方案，其中可以有效配置建立可替代连接。
发明内容
本发明提供了一种用于提供到虚拟服务的连接的方法，包括接收在第一节点和第二节点之间的该虚拟服务上的连接丢失的指示；选定第三节点以用于在该第一节点和该第二节点之间提供替代路径；以及使用在该第三节点上绑定的伪线路来建立该替代路径。
本发明的各种实施例在下面的详细描述和附图中公开。
图1A按照一个实施例示出了一个多节点网格；图1B按照一个实施例示出了一个具有连接丢失的多节点网格；图2按照一个实施例示出了单向修复；图3按照一个实施例示出了双向修复；图4按照一个实施例示出了网格至辐式修复；图5按照一个实施例示出了用于单向修复的过程；图6A按照一个实施例示出了用于双向修复的过程；
图6B按照一个实施例示出了用于双向修复的互补过程；以及图7按照一个实施例示出了用于网格至辐式修复的过程。
具体实施例方式
本发明可以用很多种方式实现，包括如方法、装置、系统、物质组成、诸如计算机可读存储介质的计算机可读介质或其中程序指令通过光的或电的通信链路发送的计算机网络。在本说明书中，这些实现方案，或者本发明可能采用的任何其他方式，都可以称作技术。一般来说，所公开的方法的步骤顺序可以在本发明的范围内改变。
本发明的一个或多个实施例的详细描述在下面连同说明本发明的原理的附图一起提供。本发明结合这些实施例进行描述，但是本发明并不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书所限定并且本发明包含许多替代、修改或等价替换。许多具体的细节在下面的描述中被阐明以提供对本发明的彻底的理解。这些细节是为了举例而提供的，且本发明可在没有执行具体细节的一些或全部的情况下根据权利要求书实施。为了清楚起见，与本发明相关的技术领域中已知的技术材料没有详细描述以避免不必要地混淆了本发明。
网络服务例如VPLS可以包括合并在网格中的一个或多个提供商边缘路由器，该网格使用为数据通信提供连接的伪线路。当分组在提供商边缘路由器通过网格连接接收时，它们不会转发回同一网格。即使在不知道MAC地址的情况下，也没有必要这么做，因为每个提供商边缘(PE)设备都与同VPLS相关的其他PE相连接。然而，当发生中断时，有必要修复所中断的网格连接，或者，如果行不通的话，去修改一个或多个受影响的PE的配置以确保全连接。用于恢复全网格连接的技术已经被公开。在一种方法中，在网格或虚拟服务(例如，VPLS)上连接的丢失可以通过在受影响的节点(例如PE)和网格上的另一个节点之间“绑定(stitch)”一替代路径来恢复。
图1A按照一个实施例示出了一种多节点网格。在该实例中，VPLS100包括以全网格连接的4个节点。这些节点实现为PE路由器102-108。每个PE路由器102-108都通过网络110彼此节点相连。每个PE路由器102-108也能转发分组至一个或多个用户边缘(CE)路由器，如图所示。
路径112-122在VPLS100上建立“网格”连接。路径112-122可以实现为一系列连接、通道(例如，用于在PE之间路由帧的第2层通道)、或者“伪线路”。伪线路称作第2层虚通道，其存在于使用MPLS封装的PE路由器之间。伪线路也可以称作是动态的或以动态方式配置的来以特定方式恢复连接。伪线路也可以描述为用来传输的“虚电路”，在点到点方式中，第2层帧(例如，帧中继，以太网等)信号被发送以表示可用的伪线路/连接以及服务的类型，以帮助节点认识到该如何处理/传输/转发/解释分组。网格使数据帧能够在使用路径112-122的任一个的PE路由器102-108之间转发。
在这个实例中，路径112-122可实现为第2层通道，该通道使得能够进行数据通信，管理，和其他任务诸如到特定目的地(例如，PE)的通知路径。如在此所使用的，术语“数据帧”可以指在任何合适协议下封装的数据并可被用于以太网、帧中继、或者其他类型的分层协议分组业务，但不仅限于这些。虽然描述了第2层数据业务通知、路由和转发的一些实例，在此公开的技术的其他实施例可用于其他层。
VPLS例如VPLS100通常使用所谓的“分离视野(split horizon)”转发方式，其中在PE处通过网格连接接收到的帧是不溢出的，也不转发回该网格，但是到未知的MAC地址的帧可沿着所有“辐式”连接在面向用户端被复制。换句话说，假如节点102从VPLS100网格中接收了一个帧，它将不会将该帧转发回网格。分离视野特性可能导致在用户端点之间的连接丢失，即使是在那些点之间的连接仍然存在的情况下，下面会进行更为详细的解释。
图1B按照一个实施例示出了具有连接丢失的多节点网格。在此，网格130(与图1A中描述的网格类似)在节点106(C)和节点108(D)之间的连接116中有一个中断，用标有132的“X”表示。在这个实例中，在路径116上的中断132阻止任何数据业务从节点106进入节点108。因此，数据帧可以被阻止从节点106发送到节点108，或者反之亦然，这需要一个替代连接。中断132可以由任意数量的事件或情形引起，包括但不限于用于提供伪线路网格连接的底层标签交换路径(LSP)的丢失或要被包括在网格中的一个或多个节点的错误提供。考虑例如中断的影响，该中断比如说在网格130上的中断132。假设PE106获知与PE108的MAC地址相关，例如因为MAC地址与通过辐式连接连接到PE108的CE设备相关。在中断132出现之前，PE106将寻址到MAC地址的帧转发到PE108，以便传送给相关的用户设备。但是，一旦中断132出现，PE106会清除MAC地址与PE108之间的相关。当下一次要去先前与PE108相关的MAC地址的帧在PE106处提供面向用户的接口(即不是从网格)接收时，PE106将会把它当成为一个未知的MAC地址并且因此将该帧“溢出”到PE106仍然与其具有网格连接的网格的节点上(也就是，本实例中的节点A和B)。当从网格接收到帧时，由于上述分离视野性质，不管节点A还是节点B都不能进一步将该帧转发给节点D(108)，即使节点A或节点B知道该MAC地址是与节点D相关的。因此，即使理论上在与节点C(106)相关的用户节点和与节点(D)相关的用户节点之间存在连接，例如，通过节点A和B，由于中断132的存在和网格130的分离视野性质，帧也不能在这两个节点之间传送。
如上所述，当网格创建时，属于该网格的节点就被定义为网格成员。当成员一开始被设立时，会使用一个称为供应(provision)的过程。通过供应该网格的成员，该网格的成员被识别到每个节点以使每个路由器(也就是PE)都知道当接收到分组时要将该分组转发至何处。成员可以被描述为分配到网格上的每个节点的列表以通知该节点另外哪些节点是该网格的成员(有时在此称为“供应”列表)并且允许每个节点跟踪它和/或其他成员节点以及建立的网格连接的状态(有时在此称为“操作”列表)。例如当网格被创建，例如通过将相关数据附加为供应、管理或其他消息的附加的或规定的类型长度值(TLV)域，网格的成员可以被配置以通知其他成员操作列表的状态。
假如节点是错误供应的或者错误配置的以致于成员没有被正确识别，该节点就不能被配置来正确地转发帧。例如，如果节点是错误供应的以致于它错误地认为它应建立一个与其他节点的网格连接，而实际上该连接应为辐式连接，该节点可能不能建立连接，或者可能与其他节点建立了错误类型的连接。如果由于错误供应而没有建立起连接，很明显数据不能在两个节点间转发，并且如果建立了错误类型的连接，由于上述的分离视野性质也不能正确转发数据。连接的丢失(或建立连接失败)也可能由于这样的问题而产生，例如用于(或将要用于)提供伪线路网格连接的底层LSP的中断或其他丢失或不可用，如上面所述的。
用于恢复连接的一些解决方案(例如，成员，网格至辐式，辐式至网格，双向绑定，单向绑定(“修复”))参照图2-7在下面讨论。替代路径和节点可以被识别，并且一旦被选定，(也就是说节点108)通知以提供“绑定修复”用于恢复至受影响的节点的连接。“绑定修复”也可以叫做“修复”，并且算法可以用来确定应被绑定或连接的节点或伪线路以在丢失出现的情况下重新配置网格以恢复连接(也就是，伪线路的丢失，错误的成员，不正确的或不完全的供应，等等)。这些技术参照图2-7在下面进行更加详细的描述。
图2按照一个实施例示出了单向的绑定。在这个实例中，单向的绑定是修复受损网格的一个实例，其中一个或多个节点可能丢失了在网格200的一个或多个连接之上的连接。该方法被描述为“单向的”，因为连接是通过经由第一单向绑定路径将业务从第一受影响的节点路由到第二受影响的节点，并经由分开的且可能不同的单向绑定路径将业务从第二受影响的节点路由到第一受影响的节点而建立(或重新建立)的。例如在连接由于在受影响的节点之间的底层的LSP的丢失或其他的不可用性而丢失的情况下，这样的方法可能是所期望的，但是在其他的情况下其也可能是有用的。在图2所示的实例中，受影响的节点106(C)和108(D)由于中断132经受了到网格的连接的丢失。中断132可能导致连接的全部或部分丢失，因此需要一替代路径或修复方法以恢复VPLS或网格200中的全连接。如图1A-1B所描述的伪线路114，118，120和122，仍然存在于该原始的网格中并且用来在通过这些伪线路连接的节点之间提供网格连接。然而，在受影响的节点106和108之间丢失的连接可以通过建立单向绑定路径来恢复，如下所述。在一个实施例中，每一个受影响的节点(也就是，106和108)都可以通知一个单向替代路径由其他的受影响的节点使用以发送帧到其上。例如，节点108可以通知一条通过节点102的替代路径供节点106用来发送帧到节点108，如带有单向箭头202和204的虚线所示。单独地，节点106可通过使用节点104作为中间节点，通知一替代路径以供节点108用来发送帧到节点106。该替代路径在图2中由单向箭头的虚线206和208示出。替代路径可以在一个实施例中例如通过配置节点106和108来传播特殊的虚电路标识符(VC ID)、类型、和/或标签以分别建立由箭头202和204表示的单向绑定路径(用于通过节点102从节点106发送到节点108的帧)以及由箭头206和208表示的单向绑定路径(用于通过节点104从节点108发送到节点106的帧)来建立。各种方法和算法可以用来确定哪个替代路径将要被建立(也就是，选择将用作中间节点或代理的节点)。作为一个实例，节点104可以通知节点102和节点108它能发送/转发业务到节点106，也可以通知节点102和节点106它能发送/转发业务到节点108，尽管在节点106和108之间的连接中断。节点104也可以配置成例如当从节点106或节点108接收到或从一些其他监视节点接收到节点106和节点108已经丢失了它们之间的网格连接的指示时那么做。同样地，节点102也可以通知它可以发送/转发业务至节点106和/或节点108。在这个实例中，该替代路径是在网格上由受影响的节点通知到其他节点的，因此建立替代路径供其他的受影响的节点使用来到达该受影响的节点。在一个实施例中，管理协议可以用来为管理网格200和如何执行各种功能和行为，包括供应、通知、选择替代路径等等创建规则和逻辑。在一些实施例中，单向修复，如该实例中所示，可以用来使受影响的节点(例如，节点108)能够在没有使用额外中央节点以提供补充逻辑的情况下自动恢复连接，该补充逻辑使得替代路径能够被通知到网格的剩余节点。这在一个实施例中是通过配置节点108以发送特殊的虚电路标签和类型标识符到节点102来完成的，该特殊的虚电路标签和类型标识符例如包括节点102理解下述事实所需要的信息该连接是一个特殊的类型(例如，单向的，不象其他双向伪线路连接)并且该虚电路标识符(或者由节点102选择的某些类似的标识符)应被发送到节点106以建立单向路径(也就是，如图2所示的路径204)，通过该单向路径节点106将发送要去节点108的帧至节点102。不管受影响节点的数量，单向修复可以用来在不需要额外资源的情况下(例如，额外中央节点，管理协议，等等)恢复到受影响的节点的连接。在单个PE的和/或在中央位置上体现的逻辑可用于一些实施例中以优化替代路径的选择，该选择例如是基于能力、负载、应用、可用性、接近性、和/或其他或不同的因素的。或者，受影响的节点本身也可被配置为在一些基础上选择替代路径，例如，基于由其他节点和/或在一些其他基础上报告或通知给该受影响的节点的信息。
图3按照一个实施例示出了双向修复。如图2所示，伪线路114-122也存在，表示是在原始网格中的一部分的连接。中断132出现在伪线路116中并且在节点108和节点106之间需要重新建立连接。在该示出的实例中，双向伪线路302和304可以被用来绑定节点106和节点108之间的连接。在此，中央逻辑可以被用来仲裁和决定哪些节点可以被用来建立到受影响的节点的替代数据路径。中央逻辑可以使用管理协议(例如，MPBGP，目标LTP等等)来执行，以便通过例如借助于交换VC ID/类型/标签等通知替代L2通道来仲裁和确定到受影响的节点的替代路径。例如MPBGP(带有多协议扩展的BGP4+)的协议和目标LTP可以被用作执行规则的基础，该规则允许节点102-108确定在受影响节点之间的替代路径，在本实例中，受影响节点是节点106和节点108。
在这个实例中，中断132出现在路径116中，导致在节点106和节点108之间的网格连接丢失。连接的丢失可能是部分的，也可能是全部的，并且双向修复可以被执行以恢复网格300上的节点106和节点108之间的连接。在此，在节点106和节点108之间的替代路径可以通过利用其他节点仲裁来确定。利用其他节点仲裁可以包括交换VC ID，类型，或者标签，通过这些，一个或另一个受影响的节点106和108建议在受影响的节点之间的替代双向路径。如果所建议的路径被选为用于在受影响的节点之间发送/接收数据的替代路径，那么通过通知在网格300上的所有节点关于该替代路径来执行仲裁。一个或多个受影响的和/或其他节点可以被配置以执行所述的仲裁的逻辑，或者，管理/维护节点可以被配置为基于从不同的节点和/或其他源接收到的信息来选择替代路径。在图3所示的实例中，节点102被选定为用于在节点106和节点108之间通过双向路径302和304通信的代理。未受影响的节点对继续通过它们的正常网格连接通信，如图3所示。一旦网格连接116恢复时，仅仅通过终结替代路径302和304，该原始的网格可以被完全恢复图4按照一个实施例示出了网格到辐式修复。在这个实例中，受影响的节点108再一次受到与受影响的节点106的连接丢失的影响。连接丢失可能是全部的，也可能是部分的。在此，连接被从网格130重新配置到网格到辐式配置400。
在网格到辐式方法中，一个或另一个受影响的节点必须被选定以从网格上去除，至少是临时性地从网格上去除。在一个实施例中，节点被选定要从网格中被去除或排除，如果条件(例如，在其他节点的供应数据)指示该节点并不将要成为在第一位置的网格成员(例如，其可能被错误配置成认为它将要成为网格中的一部分)。在该示出的实例中，通过使受影响的节点108到节点102的网格连接转换为辐式连接402和使其剩下的网格连接拆除，受影响的节点108被选定以从网格中去除。辐式连接402可以实现为具有节点102的第2层通道，其是为向/从包括节点102-106的网格路由数据而具体识别的。由于连接402在该实例中已被转换为辐式连接，节点102能够将从网格在节点102接收到的数据帧转发到节点108，而没有违反上述的分离视野性质，因此恢复到节点108和与其相关的用户目的地(例如MAC地址)的全连接。在一个实施例中，节点102通知节点104-106其在提供辐式连接至节点108中所扮演的角色。从网格400中在节点102所接收到的数据通过辐式连接402转发到受影响的节点108。节点104-106在存储器中有地址，该地址通过第2层路径通知，该地址识别通过节点102的替代路径。
图5按照一个实施例示出了用于单向修复的过程。在这个实例中，该过程可以用来执行单向修复，如图2中所示。在此，在一个节点或网格接收到指示连接丢失的指示(502)。连接的丢失可能是因为与一个或多个节点的连接或伪线路全部或部分丢失而引起的。该指示警告在网格上的其他节点，应根据正在使用的管理协议选择替代路径(504)。在一个实施例中，受影响的节点选择另一个节点以建立到达它的替代路由。一旦该替代路径被选定，VC ID、类型、或标签可以用来通知绑定路径(也就是，替代路径)到网格上的其他节点以通知它们替代路径(506)。
图6A按照一个实施例示出了用于双向修复的过程。这个实例示出了用于执行双向修复的过程，如前面结合图3所述的。图6A示出了双向修复，其由网格300上未受影响的节点执行。网格300上的节点108接收与节点106(602)的连接已经完全或部分丢失的指示。节点108，一旦接收到指示，就通知网格300上的其他节点(604)。如果节点102和/或104可适用的话，节点108从节点102和/或104接收消息，指示它们作为用于在节点106和节点108之间的业务的替代路径的可用性(606)。根据使用的协议(例如，MPBGP，目标LTP，等等)和该配置，一个通知自身是可用的节点被选择来提供替代路径(608)。一旦选定，该替代路径就被通知到网格300上其他可适用的节点(610)。
图6B按照一个实施例示出了用于双向修复的互补过程。如图6B所示的过程认识到根据节点如何在一个特定实施例中配置和特定失败情形的情况，在双向方法中可能有必要在可能的竞争替代路径中进行仲裁，例如，以在由一个受影响的节点(例如，节点106)建议的替代路径和由另一节点(例如，节点108)建议的不同路径之间进行选择。这是因为替代路径是双向的，以至于每一个受影响节点都不能独立地于其他受影响节点而选择到达其所通过的替代路径，不象单向方法中那样。而且，受影响的节点通过特定连接，路径，伪线路，等等发送关于连接丢失的信息(620)。那些可用作为替代路径的节点通知该受影响的节点它们的可用性(622)。然而，不象单向修复，双向修复依靠使用的管理协议来在通知的、可用的、替代路径之间进行仲裁以选择一个用于向/从网格300路由数据的路径(624)。一旦选定，该可用节点被通知去识别其选择并将它操纵其以通知网格300上的其他节点它将作为到受影响的节点108的转发节点(626)。通过第2层通道或路径通知可以被执行以交换必要的VC ID，标签，或类型以建立到该受影响节点的替代路径(628)。
图7按照一个实施例示出了用于网格至辐式修复的过程。在这个实例中，示出了用于实现图4的网格至辐式配置的过程。在网格400上的节点接收发生了与节点108的连接丢失的指示(702)。一旦接收到，受影响的节点108识别替代路径，利用该替代路径它可以向/从网格400通过建立辐式连接路由数据(704)(也就是，通过将网格连接转换到辐式连接)。替代路径和节点的确定可以通过使用第2层通道或其他通知路径来通知。一旦替代路径被确定，其他连着受影响节点108的替代路径(也就是，剩下的网格连接)就被去除。在图1B和4的实例中，与节点108相连的路径116和120被去除(706)。路径118然后转换为辐式路径连接402(图4)，建立与节点102的连接(708)。在一个实施例中，转换包括使用动态伪线路来将在受影响的节点和网格之间的路径绑定在一起。在其他实施例中，可能会进行伪线路或其他连接的其他动态使用。一旦该辐式连接已经被建立，数据就将被向/从该受影响的节点路由。
在单向或双向绑定被用来在网格连接丢失之后重新建立连接的一些实施例中，原始的网格连接当可用时可以被重新建立并且绑定连接被终结。在网格至辐式转换(例如图4和7)的情况下，或者在其中辐式连接被错误(错误供应)地建立或者前面的通过辐式连接被正确连接的节点被重新配置为网格中的一部分的情况下，所需要的网格连接可以通过正确供应网格的节点，以及将该已存在的辐式连接转换到网格连接和/或建立新的网格连接和终结该辐式连接而被建立，该节点包括要被添加的节点。
虽然前面的实施例已经为了清楚理解起见以一些细节进行了描述，但是本发明并不仅限于这些提供的细节。还有许多实现本发明的替代方法。公开的实施例仅是示例性的而非限制性的。
权利要求
1.一种用于提供到虚拟服务的连接的方法，包括接收在第一节点和第二节点之间的该虚拟服务上的连接丢失的指示；选定第三节点以用于在该第一节点和该第二节点之间提供替代路径；以及使用在该第三节点上绑定的伪线路来建立该替代路径。
2.如权利要求1所述的方法，其中接收连接丢失的指示进一步包括受影响节点通知未受影响节点连接丢失。
3.如权利要求1所述的方法，其中接收连接丢失的指示进一步包括确定连接丢失的类型。
4.如权利要求1所述的方法，其中建立替代路径包括在该第一节点和该第二节点之间通过该第三节点构建单向绑定路径。
5.如权利要求1所述的方法，其中建立替代路径包括在该第一节点和该第二节点之间构建双向绑定路径。
6.如权利要求1所述的方法，其中选定第三节点以用于在该第一节点和该第二节点之间提供替代路径包括在关于哪个节点应被用来提供替代路径的竞争的建议之间进行仲裁。
7.如权利要求1所述的方法，其中建立替代路径包括在该第一节点和该第二节点之间交换标识符。
8.一种用于提供虚拟服务的方法，包括将第一边缘路由器从与虚拟服务相关的网格成员中去除；以及通过使用辐式连接将该第一边缘路由器连接至第二边缘路由器；其中该第二边缘路由器是该网格成员。
9.如权利要求8所述的方法，其中将该第一边缘路由器从成员中去除包括去除在该第一边缘路由器和该虚拟服务之间的网格连接。
10.一种用于提供虚拟服务的系统，包括一个或多个配置成以下的处理器接收在第一节点和第二节点之间的该虚拟服务上的连接丢失的指示；选定第三节点以用于在该第一节点和该第二节点之间提供替代路径；以及使用在该第三节点上绑定的伪线路来建立该替代路径。
11.一种用于提供虚拟服务的计算机程序产品，该计算机程序产品体现在计算机可读介质中，并且包括用于以下的计算机指令接收在第一节点和第二节点之间的该虚拟服务上的连接丢失的指示；选定第三节点以用于在该第一节点和该第二节点之间提供替代路径；以及使用在该第三节点上绑定的伪线路来建立该替代路径。
全文摘要
网格或虚拟服务(例如，VPLS)上的连接丢失可以通过在受影响节点和网格上的另一节点之间“绑定”替代路径来恢复。连接可以通过在受影响节点和网格之间“修复”或构建替代路径或连接来恢复。单向和双向修复可以被用来在该受影响节点和该网格之间建立替代路径。另外，在建立到通知的、可用的路由器的辐式连接以建立新的连接或一起“绑定”现有的连接的同时，也可以进行去除在该受影响节点和该网格之间的伪线路连接。
文档编号H04L12/56GK1571390SQ20041006396
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月28日 优先权日2003年4月28日
发明者J·里甘, V·康佩拉 申请人:阿尔卡特Ip网络有限公司