CN101127765B - 侦测标签交换路径可达性的方法和标签交换设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侦测标签交换路径(LSP)可达性的方法，该方法包括：在检测到标签交换路由器(LSR)存在对待转发多协议标签交换(MPLS)报文的转发障碍时，判定目的LSP不可达，将目的LSP不可达信息反馈给所述待转发MPLS报文的始发节点。本发明还公开了一种侦测标签交换路径可达性的设备以及一种可以实现侦测标签交换路径可达性的标签交换设备。使用本发明能够及时向报文始发节点上报目的LSP可达性信息，继而管理员可以利用上报的目的LSP不可达信息，对网络设备进行有针对性的检查和维护。

Description

侦测标签交换路径可达性的方法和标签交换设备 

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种侦测标签交换路径(LSP，LabelSwitched Path)的方法、侦测LSP可达性的设备以及一种标签交换设备。

背景技术

多协议标签交换(MPLS，Multiple Protocol Label Switch)是根据报文中的标签转发报文的协议类型。图1为现有MPLS网络组成结构示意图。如图1所示，MPLS网络包括多个LSR。当两个LSR之间的LSP链路生成后，该LSP链路的上下游LSR分别维护用于转发MPLS报文的标签转发表项，该标签转发表项中包括入标签和出标签，入标签和出标签相互对应组成一条隧道，即LSP。当LSR接收到MPLS报文后，根据MPLS报文携带的入标签，在自身保存的标签转发表项中查找对应的出标签，根据查找到的出标签对所接收的MPLS报文进行MPLS转发。如果查找不到对应的出标签，表明本LSR与目的LSR之间的LSP断开，即不可达，则对所接收的MPLS报文数据进行IP转发。当MPLS报文携带一层标签时，可以通过IP协议实现正确报文转发，但是当MPLS报文携带两层标签时，接收到MPLS报文的LSR会因为没有内层标签的转发表项而丢弃所接收的MPLS报文，导致MPLS报文的丢失。

目前，当LSP断开时，MPLS报文始发节点设备不能及时获取LSP断开事件和断开位置等信息，那么，不仅当前MPLS报文可能会被丢弃，而且由于不能及时的维护断开的LSP，在LSP不可达的情况下，LSR还会在后续发送MPLS报文时，仍通过原有的路线发送，导致更多的MPLS报文可能会被丢弃。可见，由于不能及时向报文始发节点上报LSP可达性信息，降 低了MPLS转发的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种侦测LSP可达性的方法，能够及时向报文始发节点上报LSP可达性信息。

该方法包括：

在标签交换路由器LSR查找不到待转发MPLS报文的出标签，且检测到待转发MPLS报文的目的IP地址不是本LSR的IP地址时，判定目的LSP不可达，将目的LSP不可达信息反馈给所述待转发MPLS报文的始发节点设备，并以IP方式转发所述待转发MPLS报文。

其中，所述目的LSP不可达信息包括LSP断开事件信息和LSP断开位置信息。

其中，所述将目的LSP不可达信息反馈给所述待转发MPLS报文的始发节点设备为：生成携带目的LSP不可达信息的因特网控制消息协议ICMP报文，并发送给所述待转发MPLS报文的始发节点设备。

其中，生成的所述携带目的LSP不可达信息的ICMP报文包括：预先定义的表示目的LSP不可达的代码字段和表示产生ICMP报文的LSR的设备标识字段。

其中，所述发送给所述待转发MPLS的始发节点设备包括：判断接收到ICMP报文的节点设备是否为所述始发节点设备，如果是，则从所述ICMP报文中获取目的LSP不可达信息，将所获取的目的LSP不可达信息输出给外部；否则，继续转发所述ICMP报文，并执行所述判断。

生成的所述携带目的LSP不可达信息的ICMP报文还包括：所述待转发MPLS报文的IP头和数据域的前64位部分；

所述接收到ICMP报文的节点设备根据所述ICMP报文中包括的所述待转 发MPLS报文的IP头和数据域的前64位部分判断自身是否为始发节点设备。

本发明还提供了一种侦测LSP可达性的标签交换设备，能够及时向报文始发节点上报LSP可达性信息。

该标签交换设备包括不可达判断单元和信息反馈单元；

所述不可达判断单元，用于在查找不到待转发MPLS报文的出标签，且检测到待转发MPLS报文的目的IP地址不是本LSR的IP地址时，判定目的LSP不可达，向所述信息反馈单元发送不可达消息；

所述信息反馈单元，用于在接收到不可达消息时，生成目的LSP不可达信息，将所生成的目的LSP不可达信息发送给所述待转发MPLS报文的始发节点设备。

其中，所述不可达判断单元包括第一判断模块、第二判断模块和确认模块；

所述第一判断模块，用于在判定待转发MPLS报文的目的IP地址不为所在设备的IP地址时，向所述确认模块发送第一确认消息；

所述第二判断模块，用于在查找不到待转发MPLS报文的出标签时，向所述确认模块发送第二确认消息；

所述确认模块，用于在同时接收到第一确认消息和第二确认消息时，判定目的LSP不可达，向所述信息反馈单元发送不可达消息。

其中，所述信息反馈单元包括：ICMP报文生成模块和发送模块；

所述ICMP报文生成模块，用于在接收到不可达消息时，生成ICMP报文，包括预先定义的表示目的LSP不可达的代码字段和表示产生ICMP报文的LSR的设备标识字段，然后将生成的ICMP报文发送给所述发送模块；

所述发送模块，用于将所接收的ICMP报文发送给待转发MPLS报文的始发节点设备。

根据以上技术方案可见，应用本发明能够及时向报文始发节点上报LSP 可达性信息。具体来说，具有如下有益效果：

1、在检测到LSR无法对待转发多协议标签交换MPLS报文进行MPLS转发时，向待转发MPLS报文的始发节点反馈目的LSP不可达信息，令始发节点可以及时获知LSP断开的事件。

2、目的LSP不可达信息不仅包括LSP断开事件信息，还包括LSP断开位置信息，管理员可以通过获取目的LSP不可达信息确定LSP断开，并定位断开位置，从而进行有针对性的设备检查和维护。经设备维护后的MPLS网络能够正确的转发MPLS报文，从而提高了MPLS转发的可靠性。

3、目的LSP不可达信息采用扩展后的ICMP报文承载。ICMP协议是目前路由器或三层交换机中的基本配置协议，从而在不需要修改现有设备结构的情况下，完成目的LSP不可达信息的反馈，实现简单。

附图说明

图1为现有MPLS网络组成结构示意图。

图2为本发明侦测LSP可达性方法的示例性流程图。

图3为本发明实施例中侦测LSP可达性方法的流程图。

图4为本发明实施例中ICMP报文格式。

图5为本发明实施例中侦测LSP可达性标签交换设备的结构示意图。

图6为图5中不可达判断单元的结构示意图。

图7为图5中信息反馈单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明为一种侦测LSP可达性方案，其基本思想为：当检测到标签交换路由器(LSR，Label Switching Router)存在对待转发MPLS报文的转发障碍时，判定目的LSP不可达，将目的LSP不可达信息反馈给待转发MPLS报文的始发节点。

其中，MPLS报文的转发障碍为无法通过MPLS方式转发待转发MPLS报文。

图2示出了基于以上基本思想的侦测LSP可达性方法的示例性流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201：LSR判断是否能够通过MPLS方式转发待转发MPLS报文；如果是，则执行步骤202；否则执行步骤203。

步骤202：LSR以MPLS方式转发待转发MPLS报文数据。

步骤203：向待转发MPLS报文的始发节点发送目的LSP不可达信息。

步骤204：LSR以IP方式转发待转发MPLS报文数据或丢弃待转发MPLS报文，本流程结束。

这里，目的LSP不可达信息包括LSP断开事件。为了进一步通知始发节点LSP断开的位置，目的LSP不可达信息还包括LSP断开位置。

根据上述流程，采用图2所述的方法，能够在发生无法通过MPLS方式转发MPLS报文的情况下，判定LSP断开，并向MPLS报文的始发节点反馈目的LSP不可达信息，令始发节点获得LSP断开的消息。当目的LSP不可达信息中包括断开位置时，始发节点还能根据断开位置向管理员提供详细的维护信息，以协助管理员维护网络。

本发明的技术方案可以适用于采用LSP转发报文的网络。下面在描述本发明技术方案时均以图1示出的MPLS网络为例进行描述，且描述中执行判定目的LSP不可达并反馈目的LSP不可达信息的步骤的实体是MPLS网络中的LSR。本领域技术人员可以理解，该步骤的执行实体还可以是一个挂接于LSR的单独实体。

图3为本发明实施例中侦测LSP可达性方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤301：LSR接收MPLS报文，从所接收的MPLS报文中获取入标签。

步骤302：LSR根据自身保存的标签转发表项，查找与获取的入标签对应的出标签。

其中，标签转发表项中包括入标签和与其对应的出标签。通常。该标签转发表项中的入标签和出标签由标签分发协议(LDP，Label DistributionProtocol)维护。当某个LSP断开时，LDP会通知LSP断开的上游LSR，接收到通知的LSR将断开的LSP对应的入标签和出标签删除。那么，当有MPLS报文要通过断开的LSP转发时，查找不到与MPLS报文中的入标签对应的出标签。

步骤303：判断是否获取到对应的出标签，如果不能获取到，则执行步骤304；否则，能够获取到对应的出标签，执行步骤308。

步骤304：从所接收的MPLS报文中获取目的IP地址，判断该目的IP地址是否为本LSR的IP地址，如果不是，则执行步骤305；否则，执行步骤309。

本实施例中，MPLS报文携带的是一层MPLS标签，因此本步骤进行IP转发。如果MPLS报文携带两层MPLS标签，则本步骤判断是否能够获取内层标签对应的出标签，如果能，则作MPLS转发，否则，丢弃MPLS报文。

在实际中，并不限制以上步骤303和304的顺序。可以先执行步骤304，再执行判断步骤303。只要判断结果为获取不到出标签且MPLS报文的目的IP地址不是本LSR的IP地址，则执行步骤305。

步骤305：生成携带目的LSP不可达信息的控制消息报文。

控制消息报文可以采用现有的因特网控制消息协议(ICMP，IntemetControl Message Protocol)生成。ICMP协议具有的一个最基本的功能是向网络发布错误报告。目前，几乎所有路由器或三层交换机都支持ICMP协议。LSR上也配置有ICMP协议。

本步骤中，将LSP断开事件信息和LSP断开位置信息携带在ICMP中发送给MPLS报文的始发LSR。

具体而言，首先，对现有的ICMP报文格式进行扩展。图4为本发明实施例中ICMP报文格式。如图4所示，该ICMP报文包括类型(Type)字段、代码(Code)字段、ICMP头部校验和(Checksum)字段、产生此ICMP报 文设备标识(LSR-ID)字段以及IP头+数据域前64bit部分。

其中，Type字段占8比特(bit)，定义为3，表示该ICMP报文携带了不可达信息；

Code字段占8bit，定义为6，表示本ICMP报文传达的不可达信息为目的LSP不可达(Destination LSP Unreachable)。接收到该ICMP报文的设备可以根据该Code为6的信息，获知LSP断开事件。由于现有的ICMP协议中，Code为1～5已经被占用，因此本实施例中，可以定义除了1～5的其他数字作为Code字段的数值，例如7或8，只要约定所定义的数值表示目的LSP不可达即可。

Checksum字段，占16bit，为ICMP报文提供校验字段；

LSR-ID字段，占32bit，表示产生此ICMP报文的LSR设备的标识。接收到该ICMP报文的设备可以根据LSR-ID字段获知LSP断开的位置；

IP头+数据域前64bit部分，共占104bit，该IP头和数据域为触发生成ICMP报文的MPLS报文的IP头和数据域的前64位部分。

步骤306：将生成的控制消息报文发送给所接收MPLS报文的始发LSR，同时执行现有的IP转发流程。

本步骤中，将步骤305生成的ICMP报文发送给始发LSR。在发送前，可以对ICMP报文进行IP封装或MPLS封装。对IP封装的ICMP报文进行IP转发，对MPLS封装的ICMP报文进行MPLS转发。如何对ICMP进行IP转发或MPLS转发为现有技术，这里就不再详细描述。

步骤307：始发LSR从接收的控制消息报文中获取LSP断开事件信息以及LSP断开位置信息。本流程结束。

步骤308：执行现有的MPLS转发流程。本流程结束。

步骤309：成功完成了MPLS转发，执行现有解析MPLS报文流程。本流程结束。

在以上步骤306将控制消息报文的ICMP报文发送出去后，该ICMP报文会经过多个中间LSR，每个接收到ICMP报文的LSR首先判断该ICMP 报文的目的节点设备是否为自身，如果是，则解析ICMP报文；否则，继续转发ICMP报文。

如果通过IP方式转发ICMP报文，则接收到ICMP报文的LSR判断报文中的目的IP地址为自身IP地址，如果是，则判定为该ICMP报文的目的节点设备为自身，继而进行解析，否则，作IP转发。

如果通过MPLS方式转发ICMP报文，则接收到ICMP报文的LSR判断是否能够查找到转发出标签，如果能，则作MPLS转发；否则，判断报文中的目的IP地址是否为自身IP地址，如果是，则进行解析，否则作IP转发。

在实际中，LSR的IP层或MPLS层执行“判断该ICMP报文的目的节点是否为自身”的操作，在判定为是时，上报给ICMP层作解析；否则，在IP层或MPLS层作转发。

在ICMP层解析ICMP报文时，根据ICMP报文中的Type和Code字段获知该ICMP传递的是目的LSP不可达的不可达信息，即LSP断开；然后，根据ICMP报文中LSR-ID，获知LSP断开的位置，从而成功的将目的LSP不可达信息反馈给MPLS报文的始发节点设备。

进一步地，接收到该ICMP报文的LSR在解析过程中，还可以根据从ICMP报文中获取的IP头+数据域前64bit部分，判断触发生成ICMP报文的MPLS报文是否为自身发送出去的，或者说自身是否为ICMP报文的目的节点设备。在实际中，也可以只根据ICMP报文内容中的IP头来判断。考虑到始发节点设备可能会发送多个目的IP地址相同的报文，因此采用IP头+数据域前64bit部分的组合字段唯一标识始发节点，并且协助始发节点设备进一步确认具体是哪个报文触发了此ICMP回应。

以图1中LSR1向LSR4发送MPLS报文为例，参见图1，LSR1与LSR2之间、LSR2与LSR3之间的LSP隧道连接正常，而LSR3与LSR4之间的LSP隧道断开。LSR1的IP地址为10.0.0.1，LSR4的IP地址为20.0.0.1。LSR1的设备标识为LSR-1，LSR2的设备标识为LSR-2，LSR3的设备标识为LSR-3，LSR4的设备标识为LSR-4。

LSR1向LSR4发送MPLS报文，该MPLS报文的源IP地址为10.0.0.1，目的IP地址为20.0.0.1。LSR1与LSR2之间存在通向LSR4的LSP，LSR2通过MPLS转发MPLS报文到LSR3。LSR3收到MPLS报文后，由于其下游LSP断开，LSR3查不到报文的出标签，而且MPLS报文的目的IP地址又不是本地IP地址。此时，产生目的IP地址为始发LSR1的IP地址10.0.0.1的ICMP报文，该ICMP报文中，Type字段为3、Code字段为6、LSR-ID字段为LSR-3、IP头字段为10.0.0.1、数据域前64bit部分为所接收MPLS报文数据的前64bit。然后，LSR3将生成的ICMP报文通过IP方式发送给LSR2。LSR2判断该ICMP报文的目的IP地址不是自身IP地址，继续转发ICMP报文至LSR1。LSR1判断该ICMP报文中的目的IP地址是自身IP地址，解析该ICMP报文，根据Type字段为3、Code字段为6获知该ICMP携带目的LSP不可达信息，根据LSR-ID字段为LSR-3获知LSP在LSR3处断开。为了确认该ICMP报文是自身发生的MPLS报文触发的，还可以根据ICMP报文中的IP头+数据域前64bit部分来确认。然后，LSR将LSR-3和IP头这些目的LSP不可达信息发送给用户接口，管理员可以根据从外部节点获得的目的LSP不可达信息及时获得LSP隧道不通的情况，以及具体是哪个LSR导致LSP隧道不通，从而协助其迅速获知问题发生的位置，找到问题原因，从而进行有针对性的设备检查和维护。

为了实现上述侦测LSP可达性的方法，本发明提供了一种侦测LSP可达性的标签交换设备。

图5为本发明实施例中侦测LSP可达性标签交换设备的结构示意图。如图5所示，该标签交换设备包括：不可达判断单元和信息反馈单元。

其中，不可达判断单元，用于在检测到所在LSR存在对待转发MPLS报文的转发障碍时，判定目的LSP不可达，向所述信息反馈单元发送不可达消息。

信息反馈单元，用于在接收到不可达消息时，生成目的LSP不可达信息，将所生成的目的LSP不可达信息发送给所述待转发MPLS的始发节点。

图6为图5中不可达判断单元的结构示意图。如图6所示，该单元包括第一判断模块、第二判断模块和确认模块，其中，

第一判断模块，用于在判定待转发MPLS报文的目的IP地址不为所在设备的IP地址时，向确认模块发送第一确认消息。

第二判断模块，用于在查找不到待转发MPLS报文的出标签时，向确认模块发送第二确认消息；

确认模块，用于在同时接收到第一确认消息和第二确认消息时，判定目的LSP不可达，向信息反馈单元发送不可达消息。

图7为图5中信息反馈单元的结构示意图。如图7所示，该单元包括ICMP报文生成模块和发送模块，其中，

ICMP报文生成模块，用于在接收到不可达消息时，生成ICMP报文，并发送给发送模块。其中，生成的ICMP报文中，类型字段为3、代码字段为6、LSR-ID字段为所在设备标识。该ICMP报文还可以包括无法进行MPLS转发的MPLS报文中的IP头和数据域前64比特部分。

发送模块，用于将所接收的ICMP报文发送给待转发MPLS报文的始发节点。

当然，判定目的LSP不可达并反馈目的LSP不可达信息的步骤还可以是由挂接在LSR上的一个单独实体执行的。该实体称为侦测LSP可达性设备。

在这种情况下，当LSR在检测到存在对待转发MPLS报文的转发故障时，向与其挂接的侦测LSP可达性设备发送目的LSP不可达通知，此时侦测LSP可达性设备判定目的LSP不可达，向待转发MPLS的始发节点设备反馈目的LSP不可达信息。

本发明实施例中侦测LSP可达性设备的结构仍可以采用图5示出的结构。

其中，不可达判断单元，用于从所在设备挂接的LSR接收目的LSp不可达通知，该目的LSP不可达通知是所在设备挂接的LSR在检测到存在对 待转发MPLS报文的转发故障时，发送给不可达判断单元的。接收到目的LSP不可达通知后，判定目的LSP不可达，向信息反馈单元发送不可达消息；其中，目的LSP不可达消息中包括MPLS转发失败的MPLS报文。

信息反馈单元，用于在接收到不可达消息时，生成目的LSP不可达信息，将所生成的目的LSP不可达信息发送给待转发MPLS的始发节点设备。发送时，可以是由所在设备直接向始发节点设备发送，也可以是将生成的目的LSP不可达信息发送给发送目的LSP不可达通知的LSR，由其进行转发。

信息反馈单元的具体结构和组成模块的功能与如图6示出的信息反馈单元的结构和组成模块的功能相同。其中，该信息反馈单元中的ICMP报文生成模块所生成的ICMP报文中，LSR-ID字段为发送目的LSP不可达通知的LSR的设备标识。发送模块在将ICMP报文发送给待转发MPLS报文的始发节点设备时，可以通过自身直接发送，也可以经由发送目的LSP不可达通知的LSR发送。

该侦测LSP可达性设备进一步包括ICMP报文处理单元和用户接口。当侦测LSP可达性设备所挂接的LSR确认接收到的ICMP报文的目的节点设备为自身时，将接收到的ICMP报文发送给ICMP报文处理单元。ICMP报文处理单元接收来自外部LSR的ICMP报文，从所接收的ICMP报文中获取目的LSP不可达信息，然后通过用户接口发送给外部，供管理员查看并用于维护网络。

由以上所述可以看出，本发明所提供的侦测LSP可达性的方案，能够及时向报文始发节点上报LSP可达性信息，实现简单，提高了MPLS转发的可靠性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种侦测标签交换路径LSP可达性的方法，其特征在于，该方法包括：

在标签交换路由器LSR查找不到待转发MPLS报文的出标签，且检测到待转发MPLS报文的目的IP地址不是本LSR的IP地址时，判定目的LSP不可达，将目的LSP不可达信息反馈给所述待转发MPLS报文的始发节点设备，并以IP方式转发所述待转发MPLS报文。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目的LSP不可达信息包括LSP断开事件信息和LSP断开位置信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将目的LSP不可达信息反馈给所述待转发MPLS报文的始发节点设备为：生成携带目的LSP不可达信息的因特网控制消息协议ICMP报文，并发送给所述待转发MPLS报文的始发节点设备。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，生成的所述携带目的LSP不可达信息的ICMP报文包括：

预先定义的表示目的LSP不可达的代码字段和表示产生ICMP报文的LSR的设备标识字段。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发送给所述待转发MPLS的始发节点设备包括：判断接收到ICMP报文的节点设备是否为所述始发节点设备，如果是，则从所述ICMP报文中获取目的LSP不可达信息，将所获取的目的LSP不可达信息输出给外部；否则，继续转发所述ICMP报文，并执行所述判断。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，生成的所述携带目的LSP不可达信息的ICMP报文还包括：所述待转发MPLS报文的IP头和数据域的前64位部分；

所述接收到ICMP报文的节点设备根据所述ICMP报文中包括的所述待转发MPLS报文的IP头和数据域的前64位部分判断自身是否为始发节点设备。

7.一种侦测标签交换路径可达性的标签交换设备，其特征在于，该标签交换设备包括：

不可达判断单元，用于在查找不到待转发MPLS报文的出标签，且检测到待转发MPLS报文的目的IP地址不是本LSR的IP地址时，判定目的LSP不可达，向所述信息反馈单元发送不可达消息；

信息反馈单元，用于在接收到不可达消息时，生成目的LSP不可达信息，将所生成的目的LSP不可达信息发送给所述待转发MPLS报文的始发节点设备。

8.如权利要求7所述的标签交换设备，其特征在于，所述不可达判断单元包括第一判断模块、第二判断模块和确认模块；

所述第一判断模块，用于在判定待转发MPLS报文的目的IP地址不为所在设备的IP地址时，向所述确认模块发送第一确认消息；

所述第二判断模块，用于在查找不到待转发MPLS报文的出标签时，向所述确认模块发送第二确认消息；

所述确认模块，用于在同时接收到第一确认消息和第二确认消息时，判定目的LSP不可达，向所述信息反馈单元发送不可达消息。

9.如权利要求7所述的标签交换设备，其特征在于，所述信息反馈单元包括：ICMP报文生成模块和发送模块；

所述ICMP报文生成模块，用于在接收到不可达消息时，生成ICMP报文，包括预先定义的表示目的LSP不可达的代码字段和表示产生ICMP报文的LSR的设备标识字段，然后将生成的ICMP报文发送给所述发送模块；

所述发送模块，用于将所接收的ICMP报文发送给待转发MPLS报文的始发节点设备。

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