CN100438488C

CN100438488C - 一种标签交换路径聚合方法

Info

Publication number: CN100438488C
Application number: CNB2004100709635A
Authority: CN
Inventors: 钟来军; 李振华; 江健
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: CN1725727A

Abstract

本发明提供一种标签交换路径聚合方法，其在多协议标签交换(MPLS)的标签栈中增加一层聚合标签，使具有相同源聚合设备和相同宿聚合设备之间存在的至少两条标签交换路径(LSP)形成一个标签交换路径(LSP)聚合组；所述源聚合设备根据特定的LSP选择算法在所述的标签交换路径(LSP)聚合组中选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径；所述报文通过所述的实际标签交换路径转发到所述的宿聚合设备。实现以LSP为单位的聚合，使得多条LSP的带宽可以共享，聚合更为灵活；并且可以使不同路径的多段LSP实现聚合，以达到路径保护的功能；同时还能实现逻辑通道级别的聚合，解决现有解决方案的限制。

Description

一种标签交换路径聚合方法

技术领域

本发明涉及网络技术，其特别涉及多协议标签交换(MPLS)在以太网中的应用，具体的讲是一种标签交换路径(LSP)聚合方法。

背景技术

目前，MPLS在以太网中的应用已经越来越广泛了。MPLS是一种通过在报文中增加标签栈的方法，使得各种报文在路由器中通过各种标签来实现报文的交换，从而取代传统的通过解析IP来实现报文转发。由于，理论上标签栈是可以无限嵌套的，从而提供无限的业务支持能力。这就是MPLS技术的魅力所在。

一个MPLS的网络基本结构如图1所示。在业务传送前，MPLS网络中的路由器通过标签分发协议(LDP)、基于限制的路由标签分发协议(CR-LDP)、以及资源预留协议(RSVP)等协议或其他方法，在各个路由器间分配各种标签，通过这种方法建立各个标签交换路由器(LSR)设备间的LSP。各个LSR则根据接收到的报文中的MPLS标签来沿着LSP交换标签和转发报文。

现举例说明MPLS网络的标签交换过程。如图2所示，P为服务提供商设备、PE为服务提供商边界设备、PW为伪线、VC为虚连接，PE1和PE3之间存在LSP1，PE2和PE4之间存在LSP2。各个设备旁标识的数字表示报文沿某条LSP转发时所需要交换的通道(Tunnel)标签。

以P1为例，其内部存在两条LSP。其设备标签转换过程如图3所示，当进入的报文中Tunnel标签为100时，则交换为200，然后向P2转发；当进入的报文中Tunnel标签为200时，则交换为400，然后向P3转发。然而，这样的转发过程会存在一些弊端。如，当LSP1上的带宽不足，但是LSP2上的带宽又很充裕的情况下，LSP2上的剩余带宽只有白白浪费了；当LSP1出现故障时，必须重新建立新的LSP才能恢复原来PE1和PE3之间的数据业务。

另外，在IEEE 802.3第3部分中描述了链路聚合的功能。其中主要定义了在数据链路层中的一个可选子层，它允许一条或多条链路聚合在一起，形成一个链路聚合组。这样，外界可以将这个链路聚合组当成一个链路来对待。从而可以达到线形增加带宽、提高可靠性、带宽共享等优点。链路聚合的可选子层在IEEE 802.3中体系结构的位置如图4所示。然而链路聚合的缺点为：(一)链路聚合由于其在IEEE 802.3中所处的体系结构导致了其所有的优点都只能够以物理链路为基本单位，不能够解决一些以逻辑链路、逻辑端口为单位的聚合；(二)由于链路聚合都是发生在相邻设备的端口间。因此，链路聚合所达到的可靠性优点就只能局限于相邻设备之间，因此其可靠性的范围较为局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标签交换路径聚合方法，实现以LSP为单位的聚合，使得多条LSP的带宽可以共享，聚合更为灵活；并且可以使不同路径的多段LSP实现聚合，以达到路径保护的功能；同时还能实现逻辑通道级别的聚合，解决现有解决方案的限制。

本发明的技术方案为，

一种标签交换路径聚合方法，其在多协议标签交换(MPLS)的标签栈中至少增加一层聚合标签，使具有相同源聚合设备和相同宿聚合设备之间存在的至少两条标签交换路径(LSP)形成一个标签交换路径(LSP)聚合组；所述源聚合设备在所述的标签交换路径(LSP)聚合组中选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径；将实际标签交换路径的标签作为所述聚合标签，所述报文通过所述的实际标签交换路径转发到所述的宿聚合设备。

在所述的源聚合设备中存储有聚合信息，该聚合信息包括被聚合的所述标签交换路径的出标签表；

在所述的宿聚合设备中亦存储有聚合信息，该聚合信息包括被聚合的所述标签交换路径的入标签表。

在所述源聚合设备中存储的聚合信息还包括：所述出标签表与所述入标签表映射关系的标签映射表。

在所述宿聚合设备中存储的聚合信息也可包括：所述出标签表与所述入标签表映射关系的标签映射表。

所述的出标签表包括：源聚合设备的出标签值、源聚合设备与宿聚合设备相连的接口数据、以及源聚合设备与中间聚合设备相连的接口数据；

所述的入标签表包括：宿聚合设备的入标签值。

根据本发明所述的方法，其特征在于包括以下简化的报文转发步骤：

所述源聚合设备从源用户和/或服务商设备接收到报文，对报文进行标签交换，通道(Tunnel)标签值进行交换；

所述源聚合设备根据所述的出标签表识别出是要沿着被聚合的路径发送的报文；

所述源聚合设备根据特定的LSP选择算法选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径；

再次向MPLS标签栈中压入一个聚合标签，其值为实际标签交换路径所要转发的标签值；

之后，所述源聚合设备继续以顶层标签作为通道(Tunnel)标签进行转发，报文沿着实际标签交换路径转发到所述的宿聚合设备；

当所述的宿聚合设备接收到报文，根据入标签表识别是从被聚合的标签交换路径中发送的，对报文进行重新排序；(Reorder)

所述的宿聚合设备将排序后的报文的聚合标签弹出，并继续将报文按照一般报文进行处理，交换通道(Tunnel)标签，最后向宿用户和/或服务商设备转发。

根据本发明所述的方法，其特征在于包括以下包括标签映射表的报文转发步骤：

所述源聚合设备再根据所述的标签映射表将所述的通道(Tunnel)标签映射到所述宿聚合设备的入标签；

之后，所述源聚合设备继续以顶层标签作为通道(Tunnel)标签进行转发，报文沿着实际标签交换路径转发给中间聚合设备；

中间聚合设备将聚合标签当作通道(Tunnel)标签进行交换，并继续将报文沿着实际标签交换路径进行转发，报文被转发到所述的宿聚合设备；

所述的标签交换路径(LSP)聚合组中包括两条或两条以上的标签交换路径。

所述的源聚合设备在所述的标签交换路径聚合组中选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径是指：所述的源聚合设备根据LSP选择算法在所述的标签交换路径聚合组中选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径。

所述的LSP选择算法包括：根据流量、剩余带宽、LSP状态、通信质量、转发报文优先级等信息进行选择的算法，或者根据需要进行改变的LSP选择算法。

所述的用户和/或服务商设备包括：用户边界设备(CE)、服务提供商设备(P)、服务提供商边界设备(PE)。

标签映射表也可以存储于所述的宿聚合设备，当所述的宿聚合设备接收到报文，再根据所述的标签映射表将所述的通道标签映射到所述宿聚合设备的入标签；

本发明的有益效果在于，(一)由于整个聚合过程仅仅只是通过增加一层标签来得以实现，实现简单，且不会和其他的协议产生冲突；(二)由于多条LSP的带宽得到了共享，因此，一条LSP上的数据过多时，可以通过其他LSP的物理通道传输；(三)由于相同的数据可以通过不同的物理通道进行传输，因此，可靠性得到了提高。当某一条链路出现故障时，数据可以通过其他的链路进行传送。

附图说明

图1是现有技术中MPLS网络基本结构图；

图2是现有技术的未聚合时报文转发示意图；

图3是现有技术中P1设备标签交换示意图；

图4是现有技术中链路聚合子层在IEEE802.3中体系结构位置示意图；

图5a是本发明所述的P1、P2设备聚合信息的出标签表示意图；

图5b是本发明所述的P1、P2设备聚合信息的标签映射表示意图；

图5c是本发明所述的P1、P2设备聚合信息的入标签表示意图；

图6是本发明LSP聚合后PE1到PE3的数据报文转发流程图；

图7是本发明LSP聚合后报文转发示意图；

图8是本发明LSP聚合后省略标签映射过程的报文转发示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。本发明为一种标签交换路径聚合方法，其是在多协议标签交换(MPLS)的标签栈中增加一层聚合标签，使具有相同源聚合设备和相同宿聚合设备之间存在的至少两条标签交换路径(LSP)形成一个标签交换路径(LSP)聚合组；所述源聚合设备在所述的标签交换路径(LSP)聚合组中选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径；所述报文通过所述的实际标签交换路径转发到所述的宿聚合设备。

LSP聚合是通过在MPLS标签栈中增加一层聚合标签(Aggregation Label)，以实现LSP聚合功能。在上面的例子中(如图2所示)，P1和P2之间存在两条不同的LSP，这两条不同的LSP由于具有相同的源和相同的宿，因此是有能力聚合在一起的，形成一个LSP聚合组。这样，外界可以将这个LSP聚合组看成一个LSP，从而可以达到线形增加带宽、带宽共享、提高可靠性等优点。举例说明，当要聚合P1和P2设备间的两条LSP(LSP1和LSP2)时，从P1到P2的数据流向上来看：

首先，P1、P2设备中额外需要具备如下信息，这些信息可通过静态配置或协议配置：

P1中含有被聚合的LSP的出标签表，以及与P2入标签表的映射关系；

P2中含有被聚合的LSP的入标签表；

在图5a中，IF1表示P1中与P2设备相连的接口；IF2表示P1中与P3设备相连的接口。其中：

P1设备接收到报文，对报文进行标签交换，Tunnel标签从100交换为200；

然后，P1设备根据出标签表(Out Label)如图5a所示，识别出是要沿着被聚合的路径发送的报文(需要沿LSP1路径发送的报文)；

P1设备再根据标签映射表(Label Mapping)图5b所示，将Tunnel标签映射到P2设备的入标签；

P1设备根据LSP选择算法，该个算法可以根据需要进行改变，并不影响到本技术的实现，如可以根据流量、剩余带宽、LSP状态、通信质量、转发报文优先级等信息进行所述算法的选择，以选择一条报文要转发的路径，如LSP2；

这时，再次向MPLS标签栈中压入一个聚合标签，其值为LSP2所要转发的标签值(400)；

之后，P1设备继续以顶层标签作为Tunnel标签进行转发，报文沿着LSP2路径转发给了P3设备；

P3设备将聚合标签当作Tunnel标签进行交换，从400交换为110，并继续将报文沿着LSP2进行转发，最终报文被转发到P2设备；

当P2设备接收到报文，根据入标签表(In Label)如图5c所示，识别是从被聚合的LSP(LSP2)中发送的，对报文进行重新排序；

P2设备将排序后的报文的聚合标签弹出，并继续将报文按照一般报文进行处理，交换Tunnel标签，从200交换为100，最后向PE3设备转发；

上述报文的转发过程如图6所示，上面的聚合过程仅描述了一个方向，反向的过程原理相同。

通过上述的方法，最终实际的报文转发情况如图7所示，在P1与P2间的数据报文通过两条不同的路径同时发送，LSP1和LSP2在P1和P2设备间得到了共享。

上述的技术方案不仅仅可以应用在P与P的设备间，同样可以用在PE与P、PE与PE设备间；并且所述的LSP选择算法，可以有多种实现方式。如根据流量、剩余带宽、LSP状态、通信质量、转发报文优先级等信息进行选择。不同的实现方式，可以达到不同的效果；

LSP聚合过程可以通过静态配置完成，所述的静态配置包括：在源聚合设备中配置被聚合LSP的出标签表；在宿聚合设备中配置被聚合LSP的入标签表；在源聚合设备或宿聚合设备中配置所述出标签表与所述入标签表的映射关系。也可以通过特定协议动态完成，该特定协议应能够识别出具有相同源、宿的LSP，并在源、宿设备中建立所述静态配置所完成的配置信息。聚合不一定发生在两条LSP之间，任意大于两条的LSP之间都可以实现聚合；

本发明描述的映射过程(Mapping)，不仅可以放在P1设备(源聚合设备)中，也可以放在P2设备(宿聚合设备)中。如果放在P2设备中，则Tunnel标签的映射信息表(图5的Label Mapping)也应该放在P2设备中完成；

当所有被聚合的LSP没有经过其他设备进行标签交换时(如8图所示)，上述的技术方案中的映射过程(Mapping)可以省略。

通过本发明，使得在使用标签交换技术实现报文转发的应用中，通过增加标签的方法，使得报文具有在多条标签交换路径(LSP)中转发的能力；通过LSP聚合的方法，使得各个不同的标签交换路径(LSP)能够共享带宽；通过LSP聚合的方法，使得各个不同的标签交换路径(LSP)能够互相保护，提高可靠性；通过一定的算法，从多条被聚合在一起的标签交换路径(LSP)中选择一条特定的LSP作为报文转发路径的方法。

由于整个聚合过程仅仅只是通过增加一层标签来得以实现，实现简单，且不会和其他的协议产生冲突；

由于多条LSP的带宽得到了共享，因此，一条LSP上的数据过多时，可以通过其他LSP的物理通道传输；

由于相同的数据可以通过不同的物理通道进行传输，因此，可靠性得到了提高。当某一条链路出现故障时，数据可以通过其他的链路进行传送。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

参考文献

[1]IEEE 802.3 Part3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)access method and physical layer specifications

[2]RFC 3031 Multiprotocol Label Switching Architecture

[3]RFC 3034 Use of Label Switching on Frame Relay Networks Specification

Claims

1.一种标签交换路径聚合方法，其特征在于，在多协议标签交换的标签栈中至少增加一层聚合标签，使具有相同源聚合设备和相同宿聚合设备之间存在的至少两条标签交换路径形成一个标签交换路径聚合组；所述的源聚合设备在所述的标签交换路径聚合组中选择一条报文要转发的路径作为实际标签交换路径；将实际标签交换路径的标签作为所述聚合标签，所述报文通过所述的实际标签交换路径转发到所述的宿聚合设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的源聚合设备中存储有聚合信息，该聚合信息包括被聚合的所述标签交换路径的出标签表；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述源聚合设备中存储的聚合信息还包括：所述出标签表与所述入标签表映射关系的标签映射表。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述宿聚合设备中存储的聚合信息还包括：所述出标签表与所述入标签表映射关系的标签映射表。

5.根据权利要求2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的出标签表包括：源聚合设备的出标签值、出标签对应的接口信息；

所述的标签映射表包括：源聚合设备的出标签表与宿聚合设备的入标签表的对应关系；所述的入标签表包括：宿聚合设备的入标签值。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

所述源聚合设备从源用户和/或服务商设备接收到报文，对报文进行标签交换，通道标签值进行交换；

之后，所述源聚合设备继续以顶层标签作为通道标签进行转发，报文沿着实际标签交换路径转发到所述的宿聚合设备；

当所述的宿聚合设备接收到报文，根据入标签表识别是从被聚合的标签交换路径中发送的，对报文进行重新排序；

所述的宿聚合设备将排序后的报文的聚合标签弹出，并继续将报文按照一般报文进行处理，交换通道标签，最后向宿用户和/或服务商设备转发。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于包括以下步骤：所述源聚合设备从源用户和/或服务商设备接收到报文，对报文进行标签交换，通道标签值进行交换；

所述源聚合设备再根据所述的标签映射表将所述的通道标签映射到所述宿聚合设备的入标签；

之后，所述源聚合设备继续以顶层标签作为通道标签进行转发，报文沿着实际标签交换路径转发给中间聚合设备；

中间聚合设备将聚合标签当作通道标签进行交换，并继续将报文沿着实际标签交换路径进行转发，报文被转发到所述的宿聚合设备；

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于包括以下步骤：所述源聚合设备从源用户和/或服务商设备接收到报文，对报文进行标签交换，通道标签值进行交换；

当所述的宿聚合设备接收到报文，再根据所述的标签映射表将所述的通道标签映射到所述宿聚合设备的入标签；

根据入标签表识别是从被聚合的标签交换路径中发送的，对报文进行重新排序；

9.根据权利要求6或7或8所述的方法，其特征在于，所述的LSP选择算法包括：根据流量、剩余带宽、LSP状态、通信质量、转发报文优先级等信息进行选择的算法，或者根据需要进行改变的LSP选择算法。

10.根据权利要求6或7或8所述的方法，其特征在于，所述的用户和/或服务商设备包括：用户边界设备、服务提供商设备、服务提供商边界设备。