CN100583827C - 一种多协议标签交换网络流量切换的方法及设备 - Google Patents

一种多协议标签交换网络流量切换的方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供一种多协议标签交换网络流量切换的方法，该方法包括以下步骤：接收新的标签交换路径建立成功的消息；根据新的标签交换路径建立成功的消息生成新上行转发表和新下行转发表；将所述新下行转发表发送至转发单元并保存所述新上行转发表；所述新下行转发表转发完成后将所述新上行转发表发送至转发单元，删除切换前旧下行转发表。所述方法通过保证流量切换过程中各事件的处理顺序，减少流量切换过程中出现流量中断的情况。本发明还提供一种实现多协议标签交换网络流量切换的网络节点设备。

Description

一种多协议标签交换网络流量切换的方法及设备
技术领域
本发明涉及通信网络领域的路由及转发技术，特别是一种网络流量切换的技术。
背景技术
作为下一代网络的关键技术，多协议标签交换(MPLS Multi-ProtocolLabel Switching)技术在IP网络中扮演着越来越重要的角色。在MPLS网络中使用标签交换来转发数据包，可以对网络的路由进行灵活控制，它在流量工程、虚拟个人网(VPN)、服务质量(QoS)等方面也广泛应用。数据包在MPLS网络中转发的路径称为标签交换路径(LSP Label SwitchingPath)。
随着MPLS技术在IP网络多业务承载中的广泛应用，MPLS网络的流量切换已成为重要课题，在网络故障检测、建立流量保护路径时都会遇到流量切换问题。所以，流量切换技术的改进对于提高MPLS网络的可用性和稳定性具有关键意义，可以保证网络流量不被中断。
MPLS网络中标签交换路径建立以后，用户如果修改MPLS TE(流量工程)的隧道配置或者在快速重路由(FRR Fast Reroute)切换时都会发生流量切换。现有技术中MPLS网络流量切换方法为：
新的标签交换路径建立成功后路由器的控制平面立即发送上行转发表(入标签映射，ILM incoming label map)和下行转发表(下一跳标记转发入口，NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry)给转发单元，同时替换掉切换前ILM表项和NHLFE表项，流量切换到新的标签交换路径，控制平面删除切换前标签交换路径，完成流量切换。
下一跳标记转发入口NHLFE用于描述路由器对标签执行的操作，包括入栈(Push)、出栈(Pop)、交换(Swap)。入标签映射是标记交换路由将标签映射到下一跳标记转发入口NHLFE的过程。在标签交换路径的标记交换路由上都建立输入/输出标签的映射表NHLFE，对于接收到的标签分组标签交换路由只需根据入标签映射ILM表找到相应得NHLFE，然后对数据包进行转发。所述MPLS网络流量切换方法由于会出现ILM表项与NHLFE表项发送不同步导致出现流量短暂中断。如果ILM表项比NHLFE表项发送地慢，在一段很短的时间内，就会出现切换前ILM表项还没有被替换，而切换前NHLFE表项已经被替换为新的NHLFE表项的现象。这时，切换前ILM表项无法匹配到新的NHLFE，会造成流量在短时间内中断，直到ILM表项也被替换。另外，上下游节点转发表发送不同步也会造成流量短暂中断。如果下游节点的转发表还没有发送完，上游节点的流量已经切换到新的标签交换路径上，这时也会造成流量的短暂中断。
流量出现中断则会严重影响网络的可用性和稳定性。
发明内容
本发明的实施例提供一种MPLS网络流量切换的方法及网络节点设备，减少流量切换过程中流量中断的发生，从而提高MPLS网络流量的稳定性和可用性。
所述方法包括步骤：
接收新的标签交换路径建立成功的消息；
根据所述新的标签交换路径建立成功的消息生成新上行转发表和新下行转发表；
将所述新下行转发表发送至转发单元；
所述新下行转发表转发完成后将所述新上行转发表发送至转发单元，转发单元根据所述新上行转发表和所述新下行转发表进行流量转发。
本发明的实施例还提供一种网络节点设备，其包括数据接收单元和转发单元，所述设备还包括：
转发单元，用于根据转发表对数据进行转发；
信令接收单元，用于接收新的标签交换路径建立成功的消息；
转发表生成单元，用于根据所述新的标签交换路径建立成功的消息生成新转发表，所述转发表包括新上行转发表和新下行转发表；
转发表发送单元，用于接收新下行转发表，并在第一时刻将下行转发表发送给转发单元，并在所述新下行转发表转发完成后的第二时刻时，接收新上行转发表，并将上行转发表发送给转发单元。
本发明实施例提供的MPLS网络流量切换的方法及网络节点设备通过保证流量切换过程中各事件的处理顺序，保证流量切换过程中流量的稳定，防止流量出现中断。
附图说明
图1为MPLS网络协议标签路径示意图。
图2为本发明一实施例的MPLS网络流量切换流程图。
图3为图2中步骤S202的细化流程图。
图4为图2中步骤S203的细化流程图。
图5为图2中步骤S204的细化流程图。
图6为本发明一实施例的网络节点设备的结构框图。
具体实施方式
参阅图1，路径A-B-C-D-E为一多协议标签交换网络的标签交换路径(LSP，Label Switching Path)。路径A-G-C用来对节点B及相关链路进行保护，路径B-G-D用来对节点C及相关链路进行保护，路径C-F-E用来对节点D及相关链路进行保护，路径D-F-E用来对链路D-E进行保护。如果B-C段的链路发生故障，B节点上的流量可以立即切换到B-G-D路径上，避免报文的丢失。快速重路由作为一种临时的保护方式，发生链路故障后，主隧道会立即触发创建一条新的标签交换路径。新的标签交换路径建立成功后，会将流量回切到新建的路径上来。
在多协议标签交换网络的标签交换路径建立以后用户修改MPLS流量工程隧道属性或者在快速重路由发生流量切换时网络会触发建立新的标签交换路径并将流量切换到新的标签交换路径上。参阅图2，本实施例提供一种多协议标签交换网络流量切换的方法。当某一标记交换路径LSP的入口节点收到新的标签交换路径创建成功的消息(Resource Reservation RESV)(步骤S201)生成新的上行及下行转发表，所述新的标签交换路径创建成功的消息记录了流量工程所需的各种信息，如会话序号，标记对象、资源与流对象路径记录等。然后入口节点设备的控制平面保存新上行转发表并发送新下行转发表(步骤S202)给转发单元，所述新下行转发表转发完成后，当该节点配置新下行转发表后该入口节点的网络节点设备的控制平面发送所述保存的新上行转发表(步骤S203)，转发单元按新的转发表对数据进行转发，这样实现流量切换，流量切换成功后删除转发单元中切换前的旧转发表(步骤S204)完成流量切换。
以图1所示的多协议标签交换网络为例，多协议标签交换网络的标签交换路径A-B-C-D-E切换为标签交换路径A-G-C-D-E。当入口节点A接收到新的标记交换路径A-G-C-D-E创建成功的消息(Resource Reservation)时，产生新的上行及下行转发表。节点A的控制平面将上行转发表入标签映射(ILM表项)保存起来，例如保存在其控制平面内或一存储单元，其控制平面发送下行转发表下一跳标记转发入口(NHLFE表项)。当转发表更新为新的ILM表项和NHLFE表项后流量切换成功，控制平面删除切换前的隧道A-B-C-D-E，此时流量主隧道为隧道A-G-C-D-E。
为了保证各事件的处理顺序，本发明MPLS网络流量切换的方法第一实施例引入定时器来保证所述流量切换过程中各事件的处理顺序。参阅图3，步骤S202的细化流程图。在标签交换路径的入口节点接收到新的标签交换路径创建成功消息的同时启动一路径删除定时器(步骤S301)，然后控制平面保存新上行转发表ILM(步骤S302)和发送新下行转发表NHLFE(步骤S303)，步骤S302和步骤S303也可以同时进行。当控制平面发送新下行转发表NHLFE后启动一流量切换定时器(步骤S304)。参阅图4，步骤S203的细化流程图，当所述流量切换定时器超时后控制平面发送上行转发表ILM。参阅图5，步骤S204的细化流程图，当所述删除路径定时器超时后删除切换前旧转发表。
新的标签交换路径创建成功事件触发启动所述路径删除定时器，控制平面发送新下行转发表事件触发启动所述流量切换定时器。用户可以自行更改对所述定时器延时时间进行配置，路径删除定时器的到达超时的时间大于流量切换定时器。
仍以图1所示的MPLS网络为例，在入口节点A接收到新的标签交换路径创建成功消息的同时启动路径删除定时器，然后节点A的控制平面将新上行转发表ILM保存起来，同时控制平面发送新下行转发表NHLFE但不替换切换前的下行转发表NHLFE。此时在入口节点A的上行信息为切换前上行转发表ILM，下行信息中切换前下行转发表NHLFE和新下行转发表NHLFE共存，即路径A-B-C-D-E和路径A-G-C-D-E的下行转发表NHLFE在A节点共存。入口节点A的控制平面发送下行转发表NHLFE后启动流量切换定时器。所述新下行转发表转发完成后控制平面发送该节点的上行转发表ILM，新上行转发表ILM替换切换前的上行转发表ILM，此时在入口节点A的上行信息中为新上行转发表ILM，但路径A-B-C-D-E和路径A-G-C-D-E的下行转发表NHLFE仍在A节点共存。路径删除定时器超时后控制平面删除切换前的标签交换路径，即删除路径A-B-C-D-E及相关表项，此时节点A切换前的下行转发表NHLFE被节点控制平面删除，只存有新下行转发表ILM和下行转发表NHLFE，流量完全切换到新的标签交换路径A-G-C-D-E。所述协议交换路径为一般协议交换路径，也可以具体为基于约束的协议交换路径。当交换路径为基于约束的协议交换路径时流量切换的步骤和方法仍如前所述
采用所述多协议标签交换网络流量切换的方法，在标签交换路径的入口节点A收到信的标签交换路径创建成功的消息后，立即发送新的下行转发表NHLFE，但并不发送新上行转发表ILM，只是将新上行转发表ILM保存起来，启动流量切换定时器，该定时器超时时才发送新上行转发表ILM。切换前的标签交换路径A-B-C-D-E也不会立即被删除。在路径删除定时器超时时触发删除切换前的标签交换路径A-B-C-D-E。流量切换定时器和路径删除定时器可以设定默认值，也可配置，通过这两个定时器来保证：头节点A切换流量时，所有的下游节点都已经发送了新的转发表；在新上行转发表ILM表项没有发送前，旧下行转发表NHLFE表项会一直存在。本发明实施例的流量切换方法通过定时器来保证流量切换过程中各事件的处理顺序，并通过新旧转发表短时间共存的方式来进行缓冲，降低流量切换过程中流量中断情况出现的可能。
为了保证各事件的处理顺序，本发明MPLS网络流量切换的方法第二实施例在确定所述新下行转发表转发完成后再发送所述新上行转发表。与第一实施例不同在于本第二实施例无需设置路径删除定时器。在标签交换路径的入口节点接收到新的标签交换路径创建成功消息生成新的上行转发表及下行转发表，先发送新下行转发表，入口节点的转发单元接收到所述新下行转发表后生成一个反馈消息，并将该反馈消息回送至控制平面。控制平面接收到该反馈消息认为新下行转发表发送完成，然后控制平面发送新上行转发表。采用所述多协议标签交换网络流量切换的方法，在标签交换路径的入口节点A收到信的标签交换路径创建成功的消息后，立即发送新的下行转发表NHLFE，但并不发送新上行转发表ILM，只是将新上行转发表ILM保存起来，新下行转发表转发完成后才发送新上行转发表ILM。采用上述方法可以达到第一实施例同样的效果。
本发明的实施例还提供一种网络节点设备，参阅图6，所述网络节点设备的结构框图。本实施例提供的网络节点设备10包括：一信令单元101、定时器单元102、一控制平面104、一转发单元105及一数据接收单元106。
所述控制平面104分别与数据接收单元106、信令单元101、定时器单元102及转发单元105连接并对其进行控制，实现所述各单元的通信。该转发单元105还包括一反馈消息生成单元，所述转发单元105接收到控制平面发送的转发表后生成议反馈消息，告知控制平面104该转发单元105接收到了其发送的转发表。该控制平面104包括一转发表产生单元1041，当其收到新的标签交换路径创建成功消息时产生新的上行及下行转发表；一转发表发送单元1042，用于接收新下行转发表，并在第一时刻将下行转发表发送给转发单元，并在第二时刻时，接收新上行转发表，并将上行转发表发送给转发单元。此外所述控制平面104还进一步负责标签的分配、转发表的建立及发送、标签交换路径的删除等任务。该控制平面104生成转发表后能够不立即发送而是将其暂存在控制平面104的存储单元中，需要时发送暂存的转发表。作为另一种实施方式，该网络节点设备还可以进一步包括一存储单元103，控制平面104建立的转发表在不立即发送时将其暂存在所述存储单元103中。
所述信令单元101用于接受网络中的信令、消息等，例如标签交换路径创建成功的消息。所述数据接收单元106，其用于接收在网络中传输的数据包。所述定时器单元102用于设置和启动超时定时器。该定时器单元102包括流量切换定时器1021、路径删除定时器1022。所述信令单元101接收到标签交换路径创建成功的消息触发启动路径删除定时器1022；所述控制平面104发送转发表时可以触发所述流量切换定时器1021。所述定时器均为超时定时器。所述流量切换定时器1021超时后触发所述控制平面104发送暂存在控制平面104中或存储单元103中的转发表。所述转发单元105根据控制平面发送的转发表将数据接收单元1012接收的数据包转发出去。
在进行网络流量切换时如果该网络节点设备是一标签交换路径的入口节点，当其信令单元101接收标签交换路径创建成功的消息时控制平面104建立新的转发表，并根据需要将转发表发送或暂存起来。信令单元101接收标签交换路径创建成功的同时触发启动定时器单元102中的路径删除定时器1022。控制平面104在发送转发表时(第一时刻)触发启动流量切换定时器1021，该流量切换定时器1021超时(第二时刻)后控制平面发送暂存在控制平面104中或存储单元103中的转发表。路径删除定时器1022超时后控制平面将切换前的转发表删除。转发单元105根据转发表将将数据接受单元1012接收的数据包转发出去。至此该网络节点设备完成流量的切换，并能降低在流量切换过程中流量出现中断的可能。
作为标签交换路径的入口节点另一实施例不需要所述的流量切换定时器1021。其不同在于转发单元105包括一反馈消息生成单元，转发表产生单元1041在生成转发表后转发表发送单元1042即发送新下行转发表(第一时刻)至转发单元105，转发单元105接收到所述新上行转发表后所述反馈消息生成单元产生反馈消息给信令单元101，信令单元101接收到该反馈消息后(第二时刻)控制平面控制发送单元1042即发送新上行转发表。
在进行网络流量切换时如果该节点设备不是标签交换路径的入口节点，则不需接受交换路径创建成功的消息。控制平面104根据路由信息建立新的转发表，并根据需要将转发表发送或暂存起来。控制平面104在发送转发表时触发启动流量切换定时器1021，该启动流量切换定时器1021超时后控制平面发送暂存在控制平面104中或存储单元103中的转发表。路径删除定时器1022超时后控制平面将切换前的转发表删除。转发单元105根据转发表将将数据接受单元1012接收的数据包转发出去。至此该网络节点设备完成流量的切换，并能降低在流量切换过程中流量出现中断的可能。

Claims (13)

1.一种多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，所述方法为：
接收新的标签交换路径建立成功的消息；
根据所述新的标签交换路径建立成功的消息生成新上行转发表和新下行转发表；
将所述新下行转发表发送至转发单元；
所述新下行转发表转发完成后将所述新上行转发表发送至转发单元，转发单元根据所述新上行转发表和所述新下行转发表进行流量转发。
2.如权利要求1所述的多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，所述新下行转发表转发完成后将所述新上行转发表发送至转发单元的步骤具体为：
发送新下行转发表时启动一流量切换定时器，所述流量切换定时器超时时发送新上行转发表至转发单元。
3.如权利要求1所述的多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，所述新下行转发表转发完成后将所述新上行转发表发送至转发单元的步骤具体为：
获得所述新下行转发表转发完成的消息；发送所述新上行转发表。
4.如权利要求3所述的多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，获得所述新下行转发表转发完成的消息具体为：
转发单元获得所述新下行转发表后产生一反馈消息，并将该消息传送至控制单元。
5.如权利要求1所述的多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，将所述新下行转发表发送至转发单元的步骤包括：
将所述新下行转发表发送至转发单元并保留转发单元中切换前旧下行转发表。
6.如权利要求5所述的多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：
接收新的标签交换路径建立成功的消息时启动一路径删除定时器；
所述路径删除定时器超时后删除切换前旧下行转发表。
7.如权利要求5所述的多协议标签交换网络流量切换的方法，其特征在于，所述保留转发单元中切换前旧下行转发表具体为：
发送所述新下行转发表前将所述旧下行转发表保存在转发表生成单元。
8.一种网络节点设备，包括数据接收单元和转发单元，其特征在于，所述转发单元，用于根据转发表对数据进行转发，所述设备还包括：
信令接收单元，用于接收新的标签交换路径建立成功的消息；
转发表生成单元，用于根据所述新的标签交换路径建立成功的消息生成新转发表，所述新转发表包括新上行转发表和新下行转发表；
转发表发送单元，用于接收新下行转发表，并在第一时刻将新下行转发表发送给所述转发单元，并在所述新下行转发表转发完成后的第二时刻，接收新上行转发表，并将新上行转发表发送给所述转发单元。
9.如权利要求8所述的网络节点设备，其特征在于，还包括：
路径删除定时器，用于计时，在所述第一时刻启动并确定所述第二时刻。
10.如权利要求8所述的网络节点设备，其特征在于，所述转发单元还包括一反馈消息发送单元，其用于所述转发单元获得新下行转发表后发送反馈消息；信令接收单元获得所述反馈消息并传送至所述转发表发送单元；信令接收单元根据所述反馈消息确定第二时刻。
11.如权利要求9所述的网络节点设备，其特征在于，还包括：
流量切换定时器，所述转发表发送单元发送新下行转发表时启动该流量切换定时器；
删除单元，在所述路径删除定时器超时时，删除旧下行转发表。
12.如权利要求8所述的网络节点设备，其特征在于，还包括：
存储单元，用于存储新上行转发表。
13.如权利要求8所述网络节点设备，其特征在于，所述转发表生成单元还包括：
存储单元，用于存储新上行转发表。
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