CN101072210A - 一种二层vpn和三层vpn互联互通的实现方法 - Google Patents
一种二层vpn和三层vpn互联互通的实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法，包括：在一台PE路由器上选用两个接口A和B，并将二者相互连接；将上述接口A放在PE路由器上需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的VFI实例中，接口B放在PE路由器上需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的VRF实例中；接着在PE路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址，该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述PE路由器的接口B的地址。采用本发明的方法，可以实现二层VPN和三层VPN在或不在同一台PE路由器上的互联互通，操作简单，运营商不需要增加新的设备，对已经在运行的网络、三层VPN用户和二层VPN用户没有影响。
Description
技术领域
本发明涉及通讯网络中的路由技术，且特别涉及一种二层虚拟专用网络(Virtual Private Network，以下简称VPN)和三层VPN互联互通的实现方法。
背景技术
VPN业务是最具潜力的新一代电信业务之一。基于多协议标记交换(Multi-Protocol Label Switching，以下简称MPLS)网络实现VPN的技术大大改善了传统网际协议(Internet Protocol，以下简称IP)网络的缺陷，同时又能提供与帧中继/异步传输模式(ASYNCHRONOUS TRANSMIT MODE，简称ATM)网络一样的安全性保证，很好地适应了VPN业务的需求。传统的IP网络在每个路由节点都进行第三层的路由查找，总的流量网络的延时比较大；传统的IP网络无法为用户的私有网络提供很好的安全性；传统的网络在服务质量(Quality of Service，简称QoS)方面做得也不是非常好。MPLS技术的出现很好地解决了这些问题，尤其是MPLS VPN的推出，可以在IP网络上向用户提供丰富的业务。
随MPLS VPN技术的发展，三层VPN和二层VPN技术也出现了。三层VPN技术使用户可以把运营商的网络看作一台只对自己服务的大路由器；而二层VPN技术的发展，使得用户可以把运营商的网络看作一台只对自己服务的大二层交换机。用户不需要关心运营商内部的VPN实现的方式，只需要把它看作一台交换机或者一台路由器。不论是二层VPN还是三层VPN，运营商都不需要关心客户自己的网络。VPN的技术使运营商在同一IP主干网络向不同的用户提供不同的VPN接入。运营商在实现二层VPN用户之间的互联互通非常容易实现，通过在路由器上建立不同的虚拟转发实例(Virtual Forwarding Instance，以下简称VFI)来控制。运营商在实现三层VPN用户之间的互联互通非常容易实现，通过在路由器上建立不同的VPN路由和转发实例(VPN Routing and ForwardingInstances，以下简称VRF)来控制。
但是，如果用户需要在二层VPN用户和三层VPN用户的互通，这就给运营商造成了问题。即使通过周密的规划，也很难杜绝这种情况的发生，在运营商的网络覆盖不同的地方，满足不同的用户，而且构建运营商的网络的厂家不同，时间不同，当时实现的方式VPN的技术也不一样时，情况尤其是这样。当运营商构建的网络规模越来越大的时候，二层VPN用户和三层VPN用户的互通问题将变得非常重要。
现有技术中，三层VPN和二层VPN互通的困难主要在于同一台路由器上分配给二层VPN的标签和分配给三层VPN的标签不是交互的。即需要互通的二层VPN和三层VPN的标签是不相同的，无法直接根据路由器现有的标签转发表来互通二层VPN和三层VPN。
因此需要一种能够实现三层VPN和二层VPN互通的方法，在为运营商构建MPLS VPN网络的时候，能够解决下列问题：
1、新建的三层VPN用户如何与已经存在的二层VPN的用户互联互通的问题。
2、新建的二层VPN用户如何与已经存在的三层VPN的用户互联互通的问题。
3、实现二层VPN和三层VPN的互通时，如何实现对用户的影响最小的问题。
4、实现二层VPN和三层VPN的互通时，如何实现对运营商正在运营的网络影响最小的问题。
5、如何实现三层VPN和二层VPN的互通性价比最高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是使用简单可靠的方法在路由器上实现二层VPN和三层VPN的互通，通过在一台运营商边缘(Provider Edge，以下简称PE)路由器上进行连接和设置，实现二层VPN和三层VPN的IP透明传输。其核心思想为二层VPN和三层VPN的流量在该路由器互通时为纯三层IP流量转发，而不是二层带标签的流量的转发。进而实现二层VPN和三层VPN在同一台PE路由器上或不在同一台PE路由器上的互联互通。
为实现上述目的，本发明提供一种二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法，适用于二层VPN和三层VPN在同一个PE路由器上的情况，该方法包括以下步骤：
步骤1：在同一台PE路由器上选用相同介质类型或不同介质类型的两个接口A和B，并将二者相互连接；
步骤2：将上述接口A放在上述PE路由器需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的VFI实例中；
步骤3：将上述接口B放在上述PE路由器需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的VRF实例中；
步骤4：在上述PE路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址；该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；
步骤5：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述PE路由器的接口B的地址。
进一步地，上述介质类型相同的接口为千兆，百兆，万兆接口类型中的一种。
进一步地，上述相同介质类型的两接口通过与该接口介质类型匹配的连接线缆连接，且上述连接线缆至少是交叉电缆或者光缆；以及
不同介质类型的接口通过介质转换器来实现连接。
本发明还提供一种二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法，适用于二层VPN和三层VPN不在同一个PE路由器上的情况，若二层VPN在第一PE路由器(记为：PE1路由器)上且三层VPN在第二PE路由器(记为：PE2路由器)上，则
若在PE1路由器上实现互联互通，则执行步骤10-16；
步骤10：在PE1路由器上建立一个三层VPN的转发实例，该转发实例与PE2路由器上需要互通的三层VPN的用户在同一个VPN中；
步骤11：在PE1路由器上选用相同介质类型或不同介质类型的两个接口A和B，并将二者相互连接；
步骤12：将上述接口A放在上述PE1路由器需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的VFI实例中；
步骤13：将上述接口B放在上述PE1路由器建立的三层VPN的VRF实例中；
步骤14：在上述PE1路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址；该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；
步骤15：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述PE1路由器的接口B的地址；
步骤16：结束。
若在PE2路由器上实现互联互通，则执行步骤20-26；
步骤20：在PE2路由器上建立一个二层VPN的转发实例，该转发实例与PE1路由器上需要互通的二层VPN的用户在同一个VPN中；
步骤21：在PE2路由器上选用相同介质类型或不同介质类型的两个接口A和B，并将二者相互连接；
步骤22：将上述接口A放在上述PE2路由器建立的二层VPN的VFI实例中；
步骤23：将上述接口B放在上述PE2路由器需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的VRF实例中；
步骤24：在上述PE2路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址；该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；
步骤25：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述PE2路由器的接口B的地址；执行步骤26；
步骤26：结束。
进一步地，上述介质类型相同的接口为千兆，百兆，万兆接口类型中的一种。
进一步地，上述相同介质类型的两接口通过与该接口介质类型匹配的连接线缆连接，且上述连接线缆至少是交叉电缆或者光缆；以及
不同介质类型的接口通过介质转换器来实现连接。
进一步地，接入PE1路由器的二层VPN的用户需要进入PE2路由器的三层VPN的流量被打上双层标签；以及
接入PE2路由器的三层VPN的用户需要进入PE1路由器的二层VPN的流量被打上双层标签。
采用本发明的二层VPN和三层VPN互通技术方法，至少具有如下优点：
1、实现简单，运营商不需要增加新的设备。
2、对运营商的三层VPN用户和二层VPN用户没有影响，不影响正常使用。
3、对运营商本身的已经在运行的网络没有任何影响，不影响其正常运营。
下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步的详细说明。对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明方法的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中互联的二层VPN和三层VPN在同一个PE路由器的连接示意图；
图2为本发明一较佳实施例中互联的二层VPN和三层VPN不在同一个PE路由器的连接示意图；
图3为本发明一较佳实施例中互联的二层VPN和三层VPN不在同一个PE路由器的连接示意图；
图4为本发明一较佳实施例中，以某个数据包为例来说明图1中互联互通的流量传送过程示意图；
图5为本发明一较佳实施例中，以某个数据包为例来说明图2中互联互通的流量传送过程示意图；
图6为本发明一较佳实施例中，以某个数据包为例来说明图3中互联互通的流量传送过程示意图。
具体实施方式
本发明是建立在路由器现有版本基础上，也就是在目前路由器实现各种业务的基础上，以简单实用的工程方法来解决这个问题，下面分两种情况详细地介绍本发明二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法和具体二层VPN和三层VPN流量互通的原理及数据转发过程。
第一种情况：需要互联互通的二层VPN和三层VPN在同一个PE路由器上的实现方式。
如图1所示，当需要互通的VPN二层用户和三层用户都在同一PE路由器上时实现的方法步骤如下：
步骤1：在路由器上选两个接口A和B，例如是相同介质类型的两个接口，分别用InterfaceA和Interface B表示。然后用一根该接口介质类型的交叉电缆或者光缆连接Interface A和Interface B。目的是Interface A和Interface B能够使用互联的电缆互相转发来自对方的流量。电缆的类型和接口的类型没有特别限制，只要能够实现该功能即可。
步骤2：把Interface A放在PE路由器需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的VFI实例中。这样从二层VPN进入PE路由器的流量能够到达InterfaceA。
步骤3：把Interface B放在PE路由器需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的VRF实例中。这样从三层VPN进入PE路由器的流量能够到达InterfaceB。
步骤4：在PE路由器上为Interface B分配一个三层VPN的IP地址，该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上。
步骤5：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向PE路由器的Interface B的地址；
经过上述步骤，就可以实现二层VPN的用户和三层VPN的用户互联互通。
请再参照图4，在同一个PE路由器上具体二层VPN和三层VPN流量互通的原理及数据转发过程如下：
二层VPN的用户需要进入三层VPN的流量T1进入PE路由器时，查找二层的VPN的媒介存取控制层(Medium Address Control，以下简称MAC)地址转发表，确定出接口Interface A，流量T1通过Interface A出PE路由器，再通过Interface B重新进入PE路由器；流量T1重新进入PE路由器时，查找三层VPN的路由转发表，确定流量T1的三层VPN的出接口，这样流量T1顺利的从二层VPN进入三层VPN；
三层VPN的用户需要进入二层VPN的流量T2进入PE路由器时，查找三层的VPN的路由转发表，确定出接口Interface B，流量T2通过Interface B出PE路由器，再通过Interface A重新进入PE路由器，流量T2重新进入PE路由器时，查找二层VPN的MAC地址转发表，确定流量T2的二层VPN的出接口，这样流量T2顺利地从三层VPN进入二层VPN。
第二种情况：需要互联互通的二层VPN和三层VPN不在同一个PE路由器上的实现方式。例如PE1路由器上只有二层VPN的接入，没有要求互通的三层VPN的接入；或者PE2路由器上只有三层VPN的接入，没有要求互通的二层VPN的接入。下面分别介绍两种情况的实现方法。
如图2所示，PE1路由器接入二层VPN，PE2路由器接入三层VPN，中间经过P路由器。
在PE1路由器上实现互联互通的方法步骤如下：
步骤10：PE1的路由器上建立一个三层VPN的转发实例，该转发实例与PE2路由器上需要互通的三层VPN的用户在同一个VPN中。
步骤11：在PE1路由器上选两个接口A和B，例如是相同介质类型的两个接口，分别用Interface A和Interface B表示。然后用一根该接口介质类型的交叉电缆或者光缆，连接Interface A和Interface B。目的是：这两个接口Interface A和Interface B能通过这根互连的电缆互相转发来自对方的流量。电缆的类型和接口的类型没有特别限制，只要能够实现该功能。
步骤12：把Interface A放在PE1路由器需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的VFI实例中。这样从二层VPN进入PE路由器的流量能够到达Interface A。
步骤13：把Interface B放在PE1路由器建立的三层VPN的VRF实例中。这样从三层VPN进入PE1路由器的流量能够到达Interface B。
步骤14：在PE1路由器上为Interface B分配一个三层VPN的IP地址，该地址于二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上。
步骤15：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向PE1路由器的Interface B地址。
经过上述步骤，可以实现PE1路由器上的三层VPN用户与PE1上的二层VPN用户的互通。互通是建立在MPLS VPN配置可用的基础上，但这不是本发明的重点，如何在PE路由器上独立配置相关的二层VPN和三层VPN与本发明没有直接的关系，在此就不再进行详细说明。以下的描述中也都假定独立的二层和三层VPN都能互通连通。
请再参照图5，在PE1路由器上的具体二层VPN和三层VPN流量互通的原理及数据转发过程如下：
二层VPN的用户需要进入三层VPN的流量T1进入PE1路由器时，查找二层的VPN的MAC地址转发表，确定出接口Interface A，流量T1通过Interface A出PE路由器，再通过Interface B重新进入PE1路由器；流量T1重新进入PE1路由器时，查找三层VPN的路由转发表，确定流量T1的三层VPN的出接口地址为PE2的地址，该报文被打上双层标签传送到PE2路由器；PE2路由器根据VPN的标签把流量T1送到PE2路由器上相对应的三层VPN用户中去，这样PE1的二层VPN的流量T1从PE1进入到PE2的三层VPN用户去了；
三层VPN的用户需要进入二层VPN的流量T2进入PE2路由器时，查找三层的VPN的路由转发表，确定出接口地址PE1的路由器的地址，该流量T2被打上双层标签传送到PE1路由器；流量T2进入PE1路由器时，查找三层的VPN的路由转发表，确定出接口Interface B，流量T2通过Interface B出PE1路由器，再通过Interface A重新进入PE1路由器，查找二层VPN的MAC地址转发表，确定出接口，这样在PE2的三层VPN流量T2，进入在PE1二层VPN的用户。
如图3所示，在PE2路由器上实现互联互通的方法步骤如下：
步骤20：PE2的路由器上建立一个二层VPN的转发实例，该转发实例与PE1路由器上需要互通的二层VPN的用户在同一个VPN中。
步骤21：在PE2路由器上选两个接口A和B，例如是相同介质类型的两个接口，分别用Interface A和Interface B表示。然后用一根该接口介质类型的交叉电缆或者光缆，连接Interface A和Interface B。目的是：这两个接口Interface A和Interface B能通过这根互连的电缆互相转发来自对方的流量。电缆的类型和接口的类型没有特别限制，只要能够实现该功能。
步骤22：把Interface A放在PE2路由器需新建的二层VPN的VFI实例中。这样从二层VPN流量从P路由器进入PE2路由器的流量能够到达InterfaceA。
步骤23：把Interface B放在PE2路由器需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的VRF实例中。这样从三层VPN进入PE路由器的流量能够到达Interface B。
步骤24：在PE2路由器上为Interface B分配一个三层VPN的IP地址，该地址于二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上。
步骤25：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向PE2路由器的Interface B地址。
经过上述步骤，可以在PE2路由器上实现三层VPN用户与PE1上的二层VPN用户的互通。互通是建立在MPLS VPN配置可用的基础上，但这不是本发明的重点，如何在PE路由器上配置相关的二层VPN和三层VPN，在此就不再进行详细说明。
请再参照图6，在PE1路由器上的具体二层VPN和三层VPN流量互通的原理及数据转发过程如下：
二层VPN的用户需要进入三层VPN的流量T1进入PE1路由器时，查找二层的VPN的MAC地址转发表，确定出接口地址为PE2路由器，该流量T1被打上双层标签送到路由器PE2；流量T1进入PE2路由器时，查找二层的VPN的MAC地址转发表，确定出接口Interface A，当流量T1通过Interface A出PE2路由器，再通过Interface B重新进入PE2路由器，然后查找三层VPN地址的转发表，确定流量T1的出接口，这样PE1的二层VPN的流量T1从PE1进入到PE2的三层VPN用户去了；
三层VPN的用户需要进入二层VPN的流量T2进入PE2路由器时，查找三层的VPN的路由转发表，确定出接口为Interface B，流量T2被送出PE2路由器，再通过Interface A重新进入PE2路由器；流量T2进入PE2路由器时，查找二层的MAC地址转发表，确定出接口地址为PE1路由器，当流量T2被打上双层标签送到路由器PE1，PE1路由器查找MAC地址转发表，确定T2流量二层VPN用户的出接口，这样在PE2上的三层VPN流量T2，进入PE1的二层VPN的用户。
以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的普通专业人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (11)
1、一种二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法，适用于二层VPN和三层VPN在同一个运营商边缘路由器上的情况，其特征是包括以下步骤：
步骤1：在一台运营商边缘路由器上选用相同介质类型或不同介质类型的两个接口A和B，并将二者相互连接；
步骤2：将上述接口A放在上述运营商边缘路由器需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的虚拟转发实例中；
步骤3：将上述接口B放在上述运营商边缘路由器需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的路由和转发实例中；
步骤4：在上述运营商边缘路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址；该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；
步骤5：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述运营商边缘路由器的接口B的地址。
2、根据权利要求1所述的实现方法，其特征是上述介质类型相同的接口为千兆，百兆，万兆接口类型中的一种。
3、根据权利要求1或2所述的实现方法，其特征是上述相同介质类型的两接口通过与该接口介质类型匹配的连接线缆连接，且上述连接线缆至少是交叉电缆或者光缆；以及
不同介质类型的接口通过介质转换器来实现连接。
4、一种二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法，适用于二层VPN和三层VPN不在同一个运营商边缘路由器上的情况，其特征是包括以下步骤：
步骤10：在二层VPN所在的第一运营商边缘路由器上建立一个三层VPN的转发实例，该转发实例与三层VPN所在的第二运营商边缘路由器上需要互通的三层VPN的用户在同一个VPN中；
步骤11：在第一运营商边缘路由器上选用相同介质类型或不同介质类型的两个接口A和B，并将二者相互连接；
步骤12：将上述接口A放在上述第一运营商边缘路由器需要与三层VPN互通的同一个二层VPN的虚拟转发实例中；
步骤13：将上述接口B放在上述第一运营商边缘路由器建立的三层VPN的路由和转发实例中；
步骤14：在上述第一运营商边缘路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址；该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；
步骤15：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述第一运营商边缘路由器的接口B的地址；执行步骤16；
步骤16：结束。
5、根据权利要求4所述的实现方法，其特征是上述介质类型相同的接口为千兆，百兆，万兆接口类型中的一种。
6、根据权利要求4或5所述的实现方法，其特征是上述相同介质类型的两接口通过与该接口介质类型匹配的连接线缆连接，且上述连接线缆至少是交叉电缆或者光缆；以及
不同介质类型的接口通过介质转换器来实现连接。
7、根据权利要求4所述的实现方法，其特征是接入第一运营商边缘路由器的二层VPN的用户需要进入第二运营商边缘路由器的三层VPN的流量被打上双层标签。
8、一种二层VPN和三层VPN互联互通的实现方法，适用于二层VPN和三层VPN不在同一个运营商边缘路由器上的情况，其特征是包括以下步骤：
步骤20：在三层VPN所在的第二运营商边缘路由器上建立一个二层VPN的转发实例，该转发实例与二层VPN所在的第一运营商边缘路由器上需要互通的二层VPN的用户在同一个VPN中；
步骤21：在第二运营商边缘路由器上选用相同介质类型或不同介质类型的两个接口A′和B，并将二者相互连接；
步骤22：将上述接口A放在上述第二运营商边缘路由器建立的二层VPN的虚拟转发实例中；
步骤23：将上述接口B放在上述第二运营商边缘路由器需要与二层VPN互通的同一个三层VPN的路由和转发实例中；
步骤24：在上述第二运营商边缘路由器上为接口B分配一个三层VPN的IP地址；该地址与二层VPN的用户的IP地址在同一个子网上；
步骤25：在二层VPN的用户配置IP网关，该网关的地址指向上述第二运营商边缘路由器的接口B的地址；执行步骤26；
步骤26：结束。
9、根据权利要求8所述的实现方法，其特征是上述介质类型相同的接口为千兆，百兆，万兆接口类型中的一种。
10、根据权利要求8或9所述的实现方法，其特征是上述相同介质类型的两接口通过与该接口介质类型匹配的连接线缆连接，且上述连接线缆至少是交叉电缆或者光缆；以及
不同介质类型的接口通过介质转换器来实现连接。
11、根据权利要求8所述的实现方法，其特征是接入第二运营商边缘路由器的三层VPN的用户需要进入第一运营商边缘路由器的二层VPN的流量被打上双层标签。
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