CN100450093C - 一种为虚拟专用网用户提供QoS服务的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种为虚拟专用网用户提供QoS服务的方法，可以为虚拟专用网VPN提供多用户多业务差别服务，该方法包括：基于用户调度ID、DSCP或者8021.P值与业务调度ID构建DS-TE隧道分类调度表，查询DS-TE隧道分类调度表，如果配置了多用户调度和/或多业务调度，取得用户调度ID和/或业务调度ID；根据所述用户调度ID和/或业务调度ID，隧道接口QoS调度处理，提供QoS服务。为网络运营商开展增值服务提供了非常好的支持，本方案只在DS-TE隧道的头节点实现即可，易于部署，网络升级小，成本低。

Description

一种为虚拟专用网用户提供QoS服务的方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于区分服务的流量工程DS-TE隧道为虚拟专用网用户提供QoS服务的方法。

背景技术

虚拟专用网(Virtual Private Networking，简称“VPN”)是指在公共网络中建立专用网络，数据可以通过安全的“加密通道”在公共网络中传输。企业只需要租用本地的数据专线，连接上本地的因特网(Internet)，各地的机构就可以互相传递信息，同时，企业还可以利用Internet的拨号接入设备，让自己的用户拨号到Internet上，进入企业网。使用VPN有节省成本、提供远程访问、扩展性强、便于管理和实现全面控制等优点。

已有技术中，区分服务的流量工程DS-TE(DiffServ-Aware TrafficEngineering)为VPN提供QoS(Quality of Service)服务的方案如下：

(1)DS-TE首先为不同的服务类别分别预留带宽；

(2)路由协议，如OSPF/ISIS，发布网络中链路的各个服务类别的带宽的预留和使用情况，触发建立TE隧道的时候，约束条件增加了该隧道对应的服务类别；

OSPF(Open Shortest Path First)是一个内部网关协议(Interior GatewayProtocol，简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system，AS)内决策路由，一个路由器是intermediate system(IS)，一个主机就是end system(ES)，在一个主机和路由器之间运行的协议叫ES-IS，路由器与路由器之间运行的协议是ISIS，ISIS是一个链接状态协议，实际上与OSPF非常相似，它也使用Hello协议寻找毗邻节点，使用一个传播协议发送链接信息。

(3)受限最短路径优先CSPF(Constraint Shortest Path First)在计算路径的时候，分析各个链路上该服务类别的带宽预留情况，然后计算出一条符合约束条件的隧道路径；

(4)隧道的起始节点计算出路径后通过信令协议，如RSVP-TE协议，在实际的网络上建立隧道，信令协议在建立隧道的时候需要向隧道的节点指定对应的服务类别；

(5)隧道经过的节点建立转发表项，配置相应的流队列，更新相应服务等级的带宽信息，将更新后的链路信息通过OSPF/ISIS进行发布。

以图1为例，DS-TE为VPN用户建立了带宽保障的隧道，其中隧道1只为一个VPN用户建立隧道(VPN a)，而隧道2则承载了多个VPN用户(VPN b和VPN c)，已有技术存在的缺陷：

缺陷一：无法对进入DS-TE隧道的不同等级的流量提供差别的服务。图1中的隧道1为VPN A用户提供50M的EF(Expedited Forwarding，加速转发)服务。这里50M和EF两个参数是针对运营商网络的，也就是说，用户的报文在经过运营商网络时具有50M的带宽保障，同时享受EF的服务等级，但是用户进入隧道的报文具有各种服务等级，所有等级的报文不加差别的享受50M的带宽和EF的服务等级，当隧道接口发生拥塞的时候，不同等级的报文被随机丢弃。

缺陷二：无法对进入DS-TE隧道的不同用户的流量提供差别的服务、带宽隔离和带宽的统计复用。图1中的隧道2为VPN b和VPN c用户提供200M的AF4(Assured Forwarding，确保转发)服务。这里200M和AF4两个参数同样是针对运营商网络的，也就是说，用户的报文在经过运营商网络时具有200M的带宽保障，同时享受AF4的服务等级，但是VPN b和VPN c的流量混在一起，无法合理的分配200M的带宽。

缺陷三：综合缺陷一和缺陷二的，图1中的隧道2为VPN b和VPN c用户提供200M的AF4服务，除了无法为不同的用户之间分配带宽以外，在一个用户的内部也无法为不同等级的流量进行差别服务。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种为虚拟专用网用户提供QoS服务的方法，基于DS-TE隧道。DS-TE隧道承载VPN业务时，对进入TE隧道的VPN流量区分用户，或区分用户区分业务提供不同的QoS保障。

一种为虚拟专用网用户提供QoS服务的方法，基于区分服务的流量工程DS-TE隧道，该方法包括：

A.查询DS-TE隧道分类调度表，如果配置了多用户调度或多用户多业务调度，取得用户调度ID或用户调度ID及业务调度ID；

B.根据所述用户调度ID或用户调度ID及业务调度ID，隧道接口进行QoS调度处理。

所述DS-TE隧道分类调度表包含不同虚拟专用网VPN之间以及同一VPN内部各种业务之间的调度信息，包含用户调度ID，还包含差分服务代码点DSCP与业务调度ID的对应关系或者802.1P值与业务调度ID的对应关系，所述DS-TE隧道分类调度表为每个VPN单独定义用户调度ID，以及DSCP与业务调度ID的对应关系或者802.1P值与业务调度ID的对应关系。

所述DS-TE隧道分类调度表以VPN_index、Tunnel_index和Interface_index为索引，VPN_index用于区别VPN，该index从绑定该VPN的接口中取得，tunnel_index用于区别不同的DS-TE隧道入口，Interface_index用于区别同一个VPN的多个入接口，保证对同一个VPN的不同入接口接入的流量进行平等的调度。

所述步骤A具体包括：A1，在DS-TE的隧道接口取出所述DS-TE隧道分类调度表信息，查找VPN路由，确定VPN路由的出接口是否是DS-TE的隧道接口，如果是，则取出隧道接口的信息；A2，分析是否配置了多用户调度功能，如果配置了所述多用户调度功能，则构造查找关键字，并查找DS-TE隧道分类调度表，获取用户调度ID；然后分析是否配置了多业务调度功能，如果配置了所述多业务调度功能，则通过DSCP或者协议802.1P得到业务调度ID；A3，把用户调度ID或用户调度ID及业务调度ID通过网板跟进入隧道的报文一同交换到下行板。

如果所述VPN路由的出接口不是DS-TE的隧道接口；或，如果没有配置多用户调度功能；或，如果没有配置多用户多业务调度功能，则按照正常的流程处理。

所述步骤A之前还包括构建所述DS-TE隧道分类调度表，其步骤包括：C1，在隧道接口下配置分类调度信息，提交配置信息至配置生成模块；C2，所述配置生成模块构建DS-TE隧道分类调度表。

步骤C1包括：如果配置为多用户调度，创建VPN用户之间的调度关系，包括指定调度算法，否则，跳转到步骤C15；设置VPN用户之间的调度参数，包括带宽、比例、优先级；如果配置为多业务调度，创建VPN用户不同业务之间的调度关系，包括指定调度算法，否则，跳转到步骤C15；设置与不同的DSCP/802.1P对应的调度参数，包括带宽、比例、优先级；提交配置信息至配置生成模块。

步骤C12和C13之间包括：关联虚拟专用网实例vpn instance，或关联VPN和接口的组合，对进入DS-TE隧道的VPN流量所从属的用户进行划分。

本发明公开的方法，通过基于用户调度ID、DSCP或者8021.P值与业务调度ID构建DS-TE隧道分类调度表，然后，查询DS-TE隧道分类调度表，取得相应信息，实现了对进入DS-TE隧道的流量提供多用户多业务的QoS的保障，对于进入DS-TE隧道的VPN流量所从属的用户的划分，采用VPN加入接口的方式，对用户的划分更加细致，因为采用了多种调度算法的组合，DS-TE隧道队列可以采用一级/多级的队列调度算法和/或漏桶算法来组织。

附图说明

图1为使用DS-TE隧道承载MPLS VPN的示意图；

图2为本发明中报文转发的示意图；

图3为本发明中QoS保障的过程示意图；

图4为本发明中DS-TE隧道接口的调度关系示意图；

图5为本发明的优选示例示意图。

具体实施方式

构建DS-TE隧道分类调度表，配置生成模块下发DS-TE隧道分类调度表，这个表通过VPN_index+Tunnel_index+Interface_index来索引。VPN_index用于区别VPN，该index从绑定该VPN的接口中取得；对于三层VPN，不同的私网报文对应的DS-TE隧道可以是不同的，具体对应哪条DS-TE隧道取决于网络的拓扑结构，不同的DS-TE隧道的入口有不同的调度方法，因此需要在DS-TE隧道分类调度表的查找关键字中增加tunnel_index；在DS-TE隧道分类调度表中增加Interface_index的原因是同一个VPN可能有多个入接口(在一个Provider Edge接入属于一个VPN的多个Customer Edge device)，如果希望能够对同一个VPN的不同入接口接入的流量进行平等的调度，则要增加接口信息。

在DS-TE隧道分类调度表中，存放该VPN在隧道接口进行调度的队列ID，同时还存在DSCP或者802.1P值与业务调度ID的对应关系，由于不同VPN用户对DSCP或者8021.P的定义可以不同，因此这里没有使用全局的简单流分类规则，而是为每个VPN单独定义了映射关系。

差分服务代码点(DSCP)是IP数据包中的一个字段，它能将不同级别的服务指派到网络通讯中，这是通过用DSCP代码对网络上的每个数据包作标记并向其分配相应级别的服务来实现的。

控制CPU在DS-TE隧道的下行转发表中下发调度相关的信息，这些信息用于确定各个调度器的基址编号。上行带到下行的是VPN调度ID和业务调度ID，这两个ID属于偏移量，此偏移量和下行的基址共同决定了调度方法。

本发明无需协议的支持，完全在单节点通过配置实现，配置的过程如下：

1.在DS-TE的隧道接口下配置分类调度，进入隧道接口的分类调度模式

2.在分类调度模式下：创建VPN之间的调度关系(注：指定调度算法)

3.在分类调度模式下：创建VPN，进入VPN模式

4.在分类调度模式下：关联VPN实例vpn instance(注：可以包含接口)

5.在分类调度-VPN模式下：设置VPN之间的调度参数(注：比如带宽、比例、优先级等)

6.在分类调度-VPN模式下：使能业务之间的调度

7.在分类调度-VPN模式下：创建VPN内部不同业务之间的调度关系(注：指定调度算法)

8.在分类调度-VPN模式下：设置不同的DSCP/802.1P对应调度参数(注：比如带宽、比例、优先级等)

9.返回在分类调度模式下，根据需要确定是否创建其他的VPN，如果只有一个VPN则VPN之间的调度算法是不生效的，如果创建了多于两个VPN，则VPN之间的调度算法生效。

在步骤4中可以考虑关联VPN和接口的组合，这样可以在VPN内部通过接口进行相应的区分，VPN层次的调度粒度可以变细。

步骤6、7、8是可选的，如果不进行相应的配置，则不配置VPN内部不同业务之间的调度。

经过上述配置，报文在路由器中的转发如图2所示(以交换式路由器为例，图中的标号用于关联注释信息)，隧道接口用户和业务分类模块用于区分进入隧道的VPN用户以及业务类型，生成用户调度ID和业务调度ID，这两个ID用于在隧道接口QoS调度处理模块中选择相应的QoS处理方法和参数，具体步骤如图3所示，其中：

步骤1：

取出接口表中的信息，分析是否绑定了VPN，如果绑定VPN则取出VPN相关的信息，比如VPN_index等；

步骤2：

如果该接口绑定VPN，则查找VPN路由，确定VPN路由的出接口是否是DS-TE的隧道接口；

步骤3：

对于出接口是DS-TE的隧道接口，则取出隧道接口的信息，除了正常的转发处理外，还要分析是否配置了多业务多用户调度功能；

步骤4：

如果配置了多业务多用户调度功能，则构造查找关键字，查找DS-TE隧道分类调度表，从表中取出VPN调度ID；然后分析是否配置了多业务调度功能，如果配置了多业务调度功能，则通过DSCP或者802.1P得到业务调度ID；

步骤5：

把业务调度ID和VPN调度ID通过网板随用户的原始报文交换到下行板；

步骤6：

查找隧道接口的下行表，从中取出多用户多业务调度的基址信息，以及其他QoS信息，由于进入隧道的流量可能来自多个接口板，因此统一的调度只能在下行进行；

步骤7：

上下行的QoS信息进行组合，进行多业务多用户的调度。可以使用流队列的调度算法，也可以使用漏桶的调度方法，或者使用两种方法的组合，具体使用哪种调度方法取决于实际的应用方法和配置。

DS-TE隧道接口的调度关系可以如图4所示。

优选示例如图5所示，其中，

VPN1的interface1、VPN1的interface2和VPN2构成了DS-TE隧道的三个用户，由于三个用户之间采用加权轮循调度WRR(Weighted Round-Robin)的调度算法，因此三个用户的保障带宽是30M，同时如果某个用户的带宽不足30M，剩余带宽可由其他用户平等占用，这样就实现了DS-TE带宽的统计复用。以语音业务为例，对于VPN1的interface1，为语音提供10M的带宽保障，如果语音少于10M则数据可以抢占语音的带宽，对于VPN2，语音业务、视频业务和数据业务之间保持严格的优先级关系，这样就在VPN1的interface1和VPN2内部不同业务之间实现了优先级保障和带宽的统计复用，其中，具体的调度算法还可以是各种队列调度算法以及漏桶算法的随意组合。

Claims (7)

1.一种为VPN用户提供QoS服务的方法，基于区分服务的流量工程DS-TE隧道，其特征在于，该方法包括：

A.查询DS-TE隧道分类调度表，如果配置了多用户调度或多用户多业务调度，取得用户调度ID或用户调度ID及业务调度ID；

B.根据所述用户调度ID或用户调度ID及业务调度ID，隧道接口进行QoS调度处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DS-TE隧道分类调度表包含不同VPN之间以及同一VPN内部各种业务之间的调度信息，包含用户调度ID，还包含差分服务代码点DSCP与业务调度ID的对应关系或者802.1P值与业务调度ID的对应关系，所述DS-TE隧道分类调度表为每个VPN单独定义用户调度ID，以及DSCP与业务调度ID的对应关系或者802.1P值与业务调度ID的对应关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述DS-TE隧道分类调度表以VPN_index、Tunnel_index和Interface_index为索引，VPN_index用于区别VPN，该index从绑定该VPN的接口中取得，tunnel_index用于区别不同的DS-TE隧道入口，Interface_index用于区别同一个VPN的多个入接口，保证对同一个VPN的不同入接口接入的流量进行平等的调度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1.在DS-TE的隧道接口取出所述DS-TE隧道分类调度表信息，查找VPN路由，确定VPN路由的出接口是否是DS-TE的隧道接口，如果是，则取出隧道接口的信息；

A2.分析是否配置了多用户调度功能，如果配置了所述多用户调度功能，则构造查找关键字，并查找DS-TE隧道分类调度表，获取用户调度ID；然后分析是否配置了多业务调度功能，如果配置了所述多业务调度功能，则通过DSCP或者802.1P得到业务调度ID；

A3.把用户调度ID或用户调度ID及业务调度ID通过网板跟进入隧道的报文一同交换到下行板。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：如果所述VPN路由的出接口不是DS-TE的隧道接口；或，

如果没有配置多用户调度功能；或，

如果没有配置多用户多业务调度功能，

则按照正常的流程处理。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括构建DS-TE隧道分类调度表的步骤，包括：

C1.在所述DS-TE隧道接口下配置分类调度信息，提交配置信息至配置生成模块；

C2.所述配置生成模块构建DS-TE隧道分类调度表。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C1具体包括：

C11.如果配置为多用户调度，创建不同VPN用户之间的调度关系，包括指定调度算法，否则，跳转到步骤C15；

C12.设置不同VPN用户之间的调度参数，包括带宽、比例、优先级；

C13.如果配置为多业务调度，创建同一VPN用户不同业务之间的调度关系，包括指定调度算法，否则，跳转到步骤C15；

C14.设置与不同的DSCP或802.1P对应的调度参数，包括带宽、比例、优先级；

C15.提交配置信息至配置生成模块。

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