CN101350760B

CN101350760B - 虚拟专网的数据报文转发方法

Info

Publication number: CN101350760B
Application number: CN2008102104688A
Authority: CN
Inventors: 张伟
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-08-15
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-08-15
Also published as: CN101350760A

Abstract

一种虚拟专网的数据报文转发方法，包括：根据待发的数据报文的目的地址和虚拟专网标识在虚拟专网通路的起始节点配置转发标签，并在起始节点进行资源预留；从起始节点将转发标签通过控制平面命令消息依次发送至虚拟专网通路的其它节点根据该标签进行资源预留；在起始节点将数据报文修改为公用电信分组数据网标签报文，并对标签进行封装，将封装的标签携带在公用电信分组数据网标签报文中依次发送给其它节点。借助于本发明，在PTDN的控制平面上为VPN通路上建立相应的标签转发表项，并在VPN数据报文进入PTDN网络时，为报文增加转发标签，能够借助标签来完成报文的快速转发，提高在PTDN进行VPN数据报文转发和解析的速度和效率。

Description

虚拟专网的数据报文转发方法

技术领域

本发明涉及通讯领域，具体的，涉及一种虚拟专网的数据报文转发方法。

背景技术

公用电信分组数据网(PTDN)是用于电信目的的分组数据网，它可以承载目前的全部电信业务，并可以保证能提供与传统电路交换业务相同的服务质量；另一方面，PTDN还可以承载Internet业务，实现与现有Internet相同的能力，支持目前已存在的全部Internet业务，并且可以用来承载今后可能产生的其它业务。

PTDN是一个可信任、可控制、可管理的网络。建立在PTDN上的业务网的数据平面、控制平面和管理平面在不采用安全加密技术以及建立信任关系的前提下，就可保证在业务网中安全地使用业务，并且，PTDN可以满足其承载的不同业务的网络资源需求和其相应的业务质量(QoS)需求。

PTDN涉及开放式系统互连(Open System Interconnection，简称为OSI)七层模型中的第二层和第三层，即，链路层和网络层。PTDN支持面向连接的工作方式和不面向连接的工作方式。

在面向连接的工作方式中，点到点通信中的通信状态控制和管理均在链路层的控制面实现；端到端通信中的连接建立过程和连接状态的维护是由网络层的控制面来完成的，其中具体包括端到端通信中的虚电路建立、拆除和状态报告等；点到点和端到端通信中的数据传送则都是在链路层的数据面来完成。

在不面向连接的工作方式中，端到端的数据通信是网络节点设备凭借分组数据包中携带的网络地址(全局地址)进行转发的，无需建立端到端的虚连接来实现，因此，不需要网络层的控制面对端到端通信的连接建立过程和连接状态的进行维护和管理，数据包的转发直接由网络层实现；网络层的控制面可以实现：发送差错报告、VPN建立、组播建立。在不面向连接的工作方式下，点到点通信中的通信状态控制和管理由链路层的控制面来承担，数据包的传送由网络层的数据面来承担，发送差错报告、VPN建立、组播建立等任务则由网络层的控制面来完成。

在PTDN环境下不面向连接的工作方式中，网络层地址出现在命令报文中，也出现在数据报文中，沿途的节点凭网络层地址(路由)进行数据包的转发。PTDN中网络层地址为全局地址，以实现端到端的分组数据包的传递。PTDN采用根据地域、层次化的网络地址体系，形成有序的地址结构。基本地址长度是64个bit，可根据需要扩展到96bit或128bit。

PTDN的地址结构如表1所示，主要包括以下信息：

区域，占用16个bit，可以用于表示广义的国家，它可以标识一个国家，也可以标识一个区域内的所有国家(例如，欧盟)；

运营号，占用16个bit，用于唯一地标识一个运营商的网络，对于前面区域标识一个国家的情况，这用于标识这个国家内的某个运营商，对于前面标识的只是一个区域(例如，欧盟)，这个号则用于标识区域内的某一个国家内的一个运营商或者区域内的一个跨国运营商；

SN，占用64个bit，归属于运营商，运营商可以基于层次化的思想自己规划该信息；

扩展，占用32个bit，在地址资源不够用时，可以通过扩展SN子网(子号)来提高容量。

区域16bit

运营号16bit

SN64bit

扩展32bit

表1

在PTDN中不面向连接工作方式下，其数据报文的三层报文头部格式如表2所示。该报文头结构主要包括版本、报文类型、地址长度、虚拟专用网络(Virtual Private Network，简称为VPN)标志位、组播标志位、业务类型、载荷长度、传输时间间隔(TTL)、扩展报头标志位、VPN编号、源地址、和目的地址等信息。

表2

在PTDN中不面向连接工作方式下，其控制报文的三层报文头部格式如表3所示。此时，三层报文头部主要包括版本、报文类型、地址长度、消息类别、消息长度、源地址、目的地址、以及消息内容等信息。

表3

VPN是在公用网中开辟出的专用区域，用一个统一标识(VPN编号)标记的一组端到端的专线(或隧道)组成，虚拟专网(VPN)可有自己的网管设备，该网管设备用于管理和监控其所管辖的VPN资源。一旦VPN建立起来后，用户可以传输数据。PTDN网络中VPN通路上的节点，根据VPN编号和目的地址进行转发数据，并对资源进行控制。

目前，在PTDN中不面向连接工作方式下，VPN报文的转发依然根据报文中携带的目的地址来进行。这样就会使VPN通路中的每个节点在转发VPN数据报文时都要解析报文中的三层的信息。从三层包头中得到报文的目的地址、业务流类型、以及TTL等信息来转发报文。然而，由于VPN的地址在通常情况下是可变长度的，且地址长度往往比较长，因此，目前所采用的每次转发都解析地址信息的转发方案的转发速度比较慢且转发效率低下。

针对上述在不面向连接方式下VPN报文的转发和解析过程中，由于需要解析报文中的三层的信息而导致的转发速度慢、转发效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种虚拟专网的数据报文转发方法，用以解决相关技术中在不面向连接方式下进行VPN报文转发和解析的过程中，由于需要解析报文中的三层的信息而导致的转发速度慢、转发效率低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种虚拟专网的数据报文转发方法，用于在不面向连接的工作方式下进行数据报文的转发。

根据本发明的虚拟专网的数据报文转发方法包括：

根据待发的数据报文的目的地址和虚拟专网标识在虚拟专网通路的起始节点配置转发标签，并在起始节点进行资源预留；

从起始节点将转发标签通过控制平面命令消息依次发送至虚拟专网通路的其它节点，其中，对于其它节点中的每个节点在接收到控制平面命令消息后，根据控制平面命令消息中的标签进行资源预留，并且其它节点中虚拟专网通路的末节点进行资源预留成功后向起始节点返回成功报文；

在起始节点接收到成功报文后，将数据报文修改为公用电信分组数据网标签报文，并对标签进行封装，将封装的标签携带在公用电信分组数据网标签报文中依次发送给其它节点。

其中，该方法进一步包括：

在起始节点发送控制平面命令消息时起始节点启动定时器；

在定时器到时而起始节点未收到成功报文的情况下，确定其它节点资源预留失败；

在起始节点接收到成功报文的情况下，停止定时器。

其中，在该方法中，起始节点进行资源预留的处理为：起始节点根据配置的标签在其本地的标签转发表中增加保留状态的表项。

并且，在起始节点发送公用电信分组数据网标签报文之前，起始节点确定其本地是否存在与数据报文的目的地址和虚拟专网标识相匹配、且为保留状态的表项，并在确定为是的情况下，向其它节点发送公用电信分组数据网标签报文，并将该保留状态的表项修改为使用状态的表项。

其中，在该方法中，其它节点中的每个节点进行资源预留的处理具体为：

其它节点中的每个节点在其本地检查是否已经使用了控制平面命令消息中携带的标签；

其中，在其它节点的中间节点的检查结果为本地未使用控制平面命令消息中携带的标签的情况下，在本地标签转发表增加保留状态的表项，表示资源预留成功，并继续向其下游节点转发控制平面命令消息；在其它节点中的末节点的检查结果为本地未使用控制平面命令消息中携带的标签的情况下，本地的报文转发表的增加使用状态的表项，并经由末节点的上游节点向起始节点返回成功报文；

在其它节点的检查结果为本地已使用控制平面命令消息中携带的标签的情况下，判断资源预留失败，并经由该节点的上游节点向起始节点返回标签转发表建立失败消息，并停止向该节点的下游节点转发控制平面命令消息。

其中，在其它节点中的中间节点接收到公用电信分组数据网标签报文时，根据本地的标签转发表和公用电信分组数据网标签报文中携带的标签转发公用电信分组数据网标签报文；在公用电信分组数据网标签报文到达末节点时，末节点去掉公用电信分组数据网标签报文中的标签并处理公用电信分组数据网标签报文。

其中，该方法进一步包括：发送标签转发表建立失败消息的节点以及接收到标签转发表建立失败消息的节点清理其本地预留的资源。

通过本发明的上述技术方案，借助本发明提供的VPN的数据报文转发方法，能够在PTDN的控制平面上为VPN通路建立相应的标签转发表项，并在VPN数据报文进入PTDN网络时为报文增加相应的转发标签，并使用标签来完成报文的快速转发，避免了相关技术中在PTDN中进行VPN数据报文转发和解析时不必要地解析三层包头中的信息，从而提高了数据报文转发的速度和效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的虚拟专网的数据报文转发方法的标签转发通道建立过程示意图；

图2是根据本发明实施例的虚拟专网的数据报文转发方法中快速转发通道建立过程的示意图；

图3是根据本发明实施例的虚拟专网的数据报文转发方法中数据报文快速转发的处理示意图；

图4是根据本发明实施例的虚拟专网的数据报文转发方法与不附加转发标签的处理过程的对比示意图。

具体实施方式

功能概述

本发明针对相关技术中，在PTDN中VPN报文转发和解析的过程中，由于地址信息过长而导致的转发速度比较慢、转发效率低下的问题，提出了一种VPN的数据报文转发方法。该方法在PTDN中的控制平面上为VPN通路上建立相应的标签转发表项，并在VPN数据报文进入PTDN网络时，为报文增加相应的转发标签，使用标签来完成报文的快速转发，从而在PTDN中进行VPN数据报文转发和解析的过程中，提高了转发的速度和效率。

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

方法实施例

图1示出了根据本发明方法实施例的VPN的数据报文转发方法的流程，如图1所示，根据本发明方法实施例的VPN的数据报文转发方法包括步骤S102、步骤S104、和步骤S106。

下面对上述步骤进行详细说明。

首先，执行步骤S102，根据待发的数据报文的目的地址和VPN标识在VPN通路的起始节点配置转发标签(下面将结合表5进行详细描述)，并在起始节点进行资源预留；

进一步地，起始节点进行资源预留的处理具体可以为：起始节点根据配置的标签在其本地的标签转发表中增加保留状态的表项。

并且，在起始节点发送控制平面命令消息时起始节点启动定时器；在定时器到时而起始节点未收到成功报文的情况下，确定其它节点资源预留失败；在起始节点接收到成功报文的情况下，停止定时器。

然后，执行步骤S104，从起始节点将转发标签，通过控制平面命令消息依次发送至VPN通路的其它节点，其中，对于其它节点中的每个节点在接收到控制平面命令消息后，根据控制平面命令消息中的标签进行资源预留，并且其它节点中VPN通路的末节点进行资源预留成功后向起始节点返回成功报文；

进一步地，其它节点中的每个节点进行资源预留的处理具体为：

其中，在其它节点的中间节点的检查结果为本地未使用控制平面命令消息中携带的标签的情况下，在本地标签转发表中增加保留状态的表项，表示资源预留成功，并继续向其下游节点转发控制平面命令消息；在其它节点中的末节点的检查结果为本地未使用控制平面命令消息中携带的标签的情况下，本地的报文转发表的增加使用状态的表项，并经由末节点的上游节点向起始节点返回成功报文；

最后，在成功执行步骤S104后，执行步骤S106，在起始节点接收到成功报文后，将数据报文修改为PTDN标签报文，并对标签进行封装，将封装的标签携带在PTDN标签报文中依次发送给其它节点。

进一步地，在起始节点发送PTDN标签报文之前，起始节点确定其本地是否存在与数据报文的目的地址和VPN标识相匹配、且为保留状态的表项，并在确定为是的情况下，向其它节点发送PTDN标签报文，并将该保留状态的表项修改为使用状态的表项。

并且，在其它节点中的中间节点接收到PTDN标签报文时，根据本地的标签转发表和PTDN标签报文中携带的标签转发PTDN标签报文；在PTDN标签报文到达末节点时，末节点去掉PTDN标签报文中的标签并处理PTDN标签报文。

此外，该方法进一步包括：发送标签转发表还可以建立失败消息的节点，并且接收到标签转发表建立失败消息的节点清理其本地预留的资源。

通过上述技术方案，能够在PTDN中对VPN数据报文进行快速转发。

下面对本发明的优选实施例进行说明。

表4示出了本发明实施例中采用的标签转发表的格式，该标签转发表包括VPN编号、类型、状态保留位、源地址、目的地址和出接口等信息，其中，各个信息所占的bit如表4所示。

表4

表5示出了根据本发明实施例的转发标签的格式，如表5所示，该转发标签包括标签号、类型、保留位、和TTL等信息。

标签号(20bit)

类型(2bit)

保留(2bit)

TTL(8bit)

表5

如图2所示，根据本发明方法实施例的VPN的数据报文转发方法的标签转发通道建立的过程包括如下处理过程：

步骤201，VPN通路头节点收到网关发送的管理报文或本地配置命令，开始建立快速转发通道，此时，可以在VPN通路的起始节点上，通过网管或本地命令启用快速转发。起始节点根据需要发送的数据报文的目的地址和VPN号(标识)得到一个转发的标签(得到该转发标签的具体方法是本领域技术人员公知的，这里不具体描述)，并且，通过控制平面发出的控制报文以通知VPN通路上的每个节点，同时启动计时定时器，若超期还没有收到VPN通道上末端发送的建立快速转发成功的控制报文，则本次启动快速转发失败，并上报给网管；

在得到该标签时，起始节点可以查找其本地的标签转发表，如果此标签未被使用，则在标签转发表中增加保留状态的表项。并发送建立标签转发表的控制消息，消息格式如表3所示。

步骤202至步骤203，VPN通路上的其它节点收到上游节点发来的建立快速转发通道的控制报文后，获取消息中包含的信息，根据报文中的目的地址和VPN号，并结合其本地的快速转发表对标签进行检查，如果标签还没有被使用，则进行资源预留，即，在转发表中增加一个保留状态的表项，并向下游设备转发此命令；

步骤204至步骤205，VPN通路末端节点，收到上游节点发来的控制面信息后，根据报文中的目的地址和VPN号，结合其本地的标签转发表进行标签检查。如果标签还没有被使用，则进行资源预留，并向该消息的源地址所指示的起始节点发送建立成功的回应控制报文；

步骤206至步骤207，VPN通路上的其它节点向起始节点转发通道建立成功的回应控制报文；

步骤208，VPN通路起始节点收到目的节点(即，通道上的末端节点)发来的回应控制报文(即，上述的成功报文)后，表示成功建立快速转发通道。

通过上述技术方案，能够为PTDN中的VPN数据报文的快速转发找到一个发送通道，为VPN数据报文的发送提供路由参考。

如图3所示，根据本发明方法实施例的VPN的数据报文转发方法的标签报文转发的过程包括如下处理过程：

步骤301，在需要发送的VPN报文(即，上述的待发数据报文)进入VPN通路的起始节点后，首先起始节点根据目的地址和VPN编号，查找标签转发表(参考表4)，如图3所示，该标签转发表中包含目的地址、VPN编号、转发标签号、出接口等信息，并且，找到匹配的表项，进行标签封装，修改二层的报文类型为PTDN标签报文(参考如表5所示的转发标签)，如图3所示，修改后的PTDN标签报文中携带有转发标签的信息(图3中转发标签号为18)。从标签转发表中标示的出接口(图3中为起始节点标示的出接口为Fei_1/1)发送报文；

步骤302至步骤303，VPN通路上的中间节点收到PTDN标签报文后，根据标签转发表发送报文(如图3所示，出接口依次为Fei_0/1和Fei_1/2)；

步骤304，VPN通路上的末端节点收到PTDN标签报文，查找标签转发表，发现是VPN通路末端，则去掉标签，处理报文。

通过上述技术方案，能够在上述标签转发表所提供的路由参考的基础上，快速可靠地转发VPN数据报文。

结合图2和图3所示的快速转发通道建立和标签报文快速转发的处理过程，图4示出了根据本发明优选方法实施例的VPN的数据报文转发方法在实际中应用的处理意图。

在如图4所示的PTDN网络中。从R1向R2发送的不面向连接的VPN报文，根据报文中的PTDN地址找到出接口，进行转发。从图4中可以看出，相比于不附加转发标签的方式，附加转发标签的方式是在R1上启动快速转发命令后，建立快速转发通道，对于从R1向R2发送的VPN报文，在R1处添加转发标签，之后再通过标签来进行转发，从而省去了每次转发均解析三层包的额外处理过程。

此外，在该方法中，上游节点收到下游节点发送的建立标签转发表失败的消息后，检查本地的快速转发表，删除保留的相关资源。VPN通路起始节点收到下游节点发送的建立转发表失败的消息后，清理保留的资源，报告网管建立快速转发失败。

优选地，上游节点收到下游节点发送的建立标签表成功的消息后，检查本地的标签转发表，将相应的表项状态由保留修改为使用。如果VPN末端节点检查发现此标签已经被占用，则发送建立标签表失败消息，通知上游节点收回(清理)保留的资源。

在VPN通路上的其它某个节点上，路由或VPN的配置改变后，需要检查标签转发表项。如果表项中有与此路由或VPN相关的条目，则删除此条目并分别向上游节点和下游节点发送控制消息，通知VPN通路上的其它节点删除相应的快速转发表项。VPN通路起始节点收到此消息后，通知网管快速转发失效。

通过本地或网管配置删除快速转发后，VPN通路上的首节点发送命令报文删除相应节点上的标签转发表条目。

综上所述，借助本发明提供的VPN的数据报文转发方法，能够在PTDN的控制平面上为VPN通路建立相应的标签转发表项，并在VPN数据报文进入PTDN网络时为报文增加相应的转发标签，并使用标签来完成报文的快速转发，避免了相关技术中在PTDN中进行VPN数据报文转发和解析时不必要地解析三层包头中的信息，从而提高了数据报文转发的速度和效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种虚拟专网的数据报文转发方法，用于在不面向连接的工作方式下进行数据报文的转发，其特征在于，所述方法包括：

根据待发的数据报文的目的地址和虚拟专网标识在虚拟专网通路的起始节点配置转发标签，并在所述起始节点进行资源预留；

从所述起始节点将所述标签通过控制平面命令消息依次发送至所述虚拟专网通路的其它节点，其中，对于所述其它节点中的每个节点在接收到所述控制平面命令消息后，根据所述控制平面命令消息中的所述标签进行资源预留，并且所述其它节点中所述虚拟专网通路的末节点进行资源预留成功后向所述起始节点返回成功报文；

在所述起始节点接收到所述成功报文后，将所述数据报文修改为公用电信分组数据网标签报文，并对所述标签进行封装，将封装的所述标签携带在所述公用电信分组数据网标签报文中依次发送给所述其它节点；

其中，所述其它节点中的每个节点进行资源预留的处理包括：

所述其它节点中的每个节点在其本地检查是否已经使用了所述控制平面命令消息中携带的所述标签；

其中，在所述其它节点的中间节点的检查结果为本地未使用所述控制平面命令消息中携带的所述标签的情况下，在本地标签转发表增加保留状态的表项，表示资源预留成功，并继续向其下游节点转发所述控制平面命令消息；在所述其它节点中的所述末节点的检查结果为本地未使用所述控制平面命令消息中携带的所述标签的情况下，本地的报文转发表增加使用状态的表项，并经由所述末节点的上游节点向所述起始节点返回所述成功报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述起始节点发送所述控制平面命令消息时所述起始节点启动定时器；

在所述定时器到时而所述起始节点未收到所述成功报文的情况下，确定所述其它节点资源预留失败；

在所述起始节点接收到所述成功报文的情况下，停止所述定时器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起始节点进行资源预留的处理为：

所述起始节点根据配置的所述标签在其本地的标签转发表中增加保留状态的表项。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述起始节点发送所述公用电信分组数据网标签报文之前，所述起始节点确定其本地是否存在与所述数据报文的目的地址和虚拟专网标识相匹配、且为保留状态的表项，并在确定为是的情况下，向所述其它节点发送所述公用电信分组数据网标签报文，并将该保留状态的表项修改为使用状态的表项。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述其它节点中的每个节点进行资源预留的处理还包括：

在所述其它节点的检查结果为本地已使用所述控制平面命令消息中携带的所述标签的情况下，判断资源预留失败，并经由该节点的上游节点向所述起始节点返回标签转发表建立失败消息，并停止向该节点的下游节点转发所述控制平面命令消息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述其它节点中的中间节点接收到所述公用电信分组数据网标签报文时，根据本地的标签转发表和所述公用电信分组数据网标签报文中携带的标签转发所述公用电信分组数据网标签报文；在所述公用电信分组数据网标签报文到达所述末节点时，所述末节点去掉所述公用电信分组数据网标签报文中的标签并处理所述公用电信分组数据网标签报文。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：

发送所述标签转发表建立失败消息的节点以及接收到所述标签转发表建立失败消息的节点清理其本地预留的资源。