CN101420384A - 一种实现ecmp域内自愈保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于网络中等价多路径域内自愈的方法，该方法用于应付电信网络中等价多路径域内发生的单一故障。本发明预先计算工作路径上需要预留的备份资源，确定每条工作路径对应的哈希函数及关键码，扩展信令消息，在故障发生时通过再次哈希的方式，将故障路径上的业务流重定向至域内其他工作子路径上。采用本发明的方法，有效地利用了ECMP域等价多路径的拓扑特点，将工作路径的建立和备份资源的预留结合起来，减少了节点的处理操作和标签的使用数量，同时也是实现了ECMP域的域内自愈。

Description

一种实现ECMP域内自愈保护的方法

所属领域

本发明涉及网络出现故障时的保护恢复方法，更具体地，涉及在电信网络ECMP域内单一故障时的保护恢复方法。

背景技术

等价多径(Equal Cost Multi-Path，ECMP)是改进Internet中基于最短路径的内部网关路由系统不足的一种技术。在传统最短路径算法中，如果两条或多条最短路径存在，算法会选择其中的一个。而在ECMP中作了一个小的改进，也就是当存在两条或多条最短路径时，流量将在多个等价路径中分配。流量在等价路径中的分配通常使用基于流的方式，根据分组头中的源、目的地址计算散列(Hash)找到一个特定的通往目的地的下一跳。这样避免了将所有的数据报发送到一条固定路径，从而达到了将业务流分配到多个路径的负载分担作用。

ECMP方法不仅对于负载均衡有利，而且一定程度上有利于业务保护与恢复。当一条路径上出现节点/链路故障时，至少还有一部分数据包可沿其他路径继续传送至目的地。这些保持正常状态的工作路径可以继续使用，直到IP路由收敛过程完成，路由器中生成新的路由表。

现今各种各样实时业务的大量涌现，网络可靠性日益成为传送网络的一个重要问题。而且随着MPLS技术逐渐引入到传送网络中，IP/MPLS网络能够实现快速的重路由，达到电信级的保护恢复要求。N:1的传统保护方式，在对等价多路径域内等价路径进行保护时，一般都选择其他路径对域内路径进行保护，这种方式下需要选择域外的路径进行保护恢复，这样的路径一般不能实现保护路径的最优化，而且一般在建立工作路径后再进行备份路径的建立，增加了信令的操作及标签的使用数量。

因而，在ECMP引入到分组传送网络中，如何实现对ECMP域内的保护恢复成了保证网络生存性的重要方面。而如上所述，ECMP有利于业务的保护恢复，在故障发生的情况下部分数据包可沿其他路径继续传送，但这样的话发生故障的路径上的数据包还是将丢失，这对于可靠性要求极高的传送网络来说是不能容忍的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在电信传送网ECMP域内发生故障时实现域内自愈的保护恢复方法。针对现有技术中存在的问题，结合等价多路径的特点，提出了有效的业务快速重路由方式，实现了故障发生时快速的重定向业务以达到ECMP域内自愈的目的，同时，扩展信令实现资源的预留及共享。

为了实现该目的，根据本发明的一个方案，提出了用于进行业务保护的资源预留方法，所述方法主要包括以下步骤：1.传送网络中采用等价多路径(ECMP)进行业务的转发，根据路由计算算法确定多条等价路径，形成等价多路径(ECMP)域；2.根据业务分配策略决定ECMP域内每条路径的工作带宽；3.根据保护恢复策略决定ECMP域内每条路径的备份带宽；4.根据等价多径路由进行信令过程建立等价工作路径并在这些路径上预留备份带宽。

根据本发明的方案，提出了一种在工作路径建立过程中，预留备份资源及提供资源共享的方法。该方法包括：在建立工作路径的信令中增加备份资源信息，节点接收到该信令消息后预留工作资源及备份资源，并设置路径优先级及备份资源处理优先级，用于资源共享。

根据本发明的方案，提出一种故障发生时将业务重定向至备份路径的方法。该方法包括：根据等价多路径的特点，根据保护恢复策略为ECMP域内每条等价路径选择哈希(Hash)函数及关键码，在故障发生时，将故障路径上的业务根据该哈希(Hash)算法分配到ECMP域内的其他路径上；即业务经过了又一次的哈希(Hash)实现重定向。

本发明针对等价多路径(ECMP)的特点，根据保护恢复策略选择带宽分配及预留方式，并将工作路径及备份路径的建立过程合并，通过多次哈希(Hash)来实现业务的重定向，在不增加网络中信令消息的情况下实现了等价多路径(ECMP)域内的自愈，完成了ECMP域内的业务保护恢复。

附图说明

通过参考结合附图所考虑的以下详细描述，本发明的更完整的目的和许多优点将变得明显，其会得到更好地理解，在附图中，相同的参考符号表示相同或相似的组件，其中：

图1示出了等价多路径域的一般拓扑结构。

图2示出了RSVP-TE信令的扩展对象。

图3示出了ECMP域内某条路径发生故障是的业务重定向。

具体实施方案

下面将参考附图来详细描述本发明的典型实施例，为避免可能不必要地使本发明的主题变得不清，省略对这里所包括或附图中所示的已知功能或配置的详细描述。

一般情况下当业务到达ECMP域的首端节点时，基于分组或者流来选择等价路径来进行转发，在MPLS网络中则由IP地址及标签来决定ECMP域内转发路径。转发路径的建立是由RSVP-TE信令实现的，这作为已有技术，在此就不再赘述了。下面将描述考虑网络单一故障的情况下，工作路径和备份路径的建立过程及业务的重定向方法。

图1示出了分组传送网络中等价多路径情况下的一种拓扑结构及业务流向。图1中由节点A到节点B经过ECMP域形成一条LSP路径LSP1，其中ECMP域为节点R1到节点R11之间部分，有3条等价路径：LSP1-1(R1-R2-R5-R8-R11)；LSP1-2(R1-R3-R6-R12-R9-R11)；LSP1-3(R1-R4-R7-R10-R11)。这些路径均是根据路由算法计算出来的，这里假设采用的是最短路径算法。

我们知道，等价多路径(ECMP)域内的业务分配是由哈希(Hash)函数及其中的关键码决定的。在本实施例中业务被平均分配到3条等价路径上的。假设LSP1上的业务带宽为S；由节点A经过中间节点转发至ECMP域的首端节点R1，R1根据哈希(Hash)算法将业务分配到域内的3条等价路径上，则这3条等价路径的分别承载S/3的业务带宽。

同时，ECMP域内的保护恢复策略为将故障路径上的业务重定向至正常的两条等价路径上，由这两条等价路径平均分担故障路径上的业务。这样，在ECMP域内任何一条等价路径失效的情况下，其他两条等价路径需要各自增加S/3/2即S/6的业务带宽，也就是工作路径建立过程中需要预留的备份资源。所以，ECMP域内的3条等价路径均要预留S/6的带宽作为备份资源。

现在开始进行信令过程，建立工作路径并在工作路径上预留备份资源，以实现故障发生时的域内自愈。这里，利用RSVP-TE信令的可扩展性，在PATH消息中新增一个对象PRERESVSPEC，来表明该等价路径上需要预留的备份资源。节点根据接收到的PATH消息来进行备份资源的预留。图2示出了新增对象PRERESVSPEC的帧格式。其中，Length，Class-NUM，C-Type等均是RSVP-TE协议中对象的基本格式字段；Class-NUM与C-Type组合起来表明该对象为预留备份资源对象；Setup Prio字段表明业务建立的优先权，Holding Prio字段表明业务保持的优先权，Hop-limit字段表明信令的最大跳数，Reserved字段为保留字段，Bandwidth字段表明需要预留的备份带宽数。因此，在本例中，ECMP域内首端节点R1分别向LSP1-1，LSP1-2，LSP1-3发送PATH消息，其中新增对象PRERESVSPEC的Bandwidth字段均设置为S/6，表明这3条等价路径上需要预留的备份资源均为S/6；而Setup Prio及Holding Prio字段根据需求设置为1，1表明该备份资源拥有最低优先级，能被抢占或者共享。

等价路径上的节点接收到该PATH消息后，对工作路径带宽和备份带宽预留资源，这个过程按照协议IETF RFC 3209 RSVP-TE中对PATH消息及RESV消息的处理过程进行，只是增加对新增对象PRERESVSPEC的特殊处理，如下所述：等价路径上的各节点接收到PATH消息后，根据RSVP-TE协议为工作路径分配资源，同时，根据PRERESVSPEC对象，为工作路径预留备份资源。这个过程和RFC3029协议中节点对信令的处理过程一致，在预留工作路径资源的同时处理备份资源。这里我们增加错误的报告信令PRERESVERROR，当工作路径上剩余资源不够用于备份资源时，节点发送PRERESVERROR消息，向ECMP域内首端节点表明备份资源预留失败，否则，如果工作路径上每条链路上资源足够，则备份资源预留成功。

当工作路径建立成功，而且每条路径上均预留有备份资源时，整个等价多路径域(ECMP域)被保护。网络工作正常时，工作链路上的备份资源被预留来保护工作路径。当ECMP域内某条子路径上发生故障时，域内首端节点通过ECMP域内OAM发现故障，启动业务重定向至其他路径的步骤。在本实例中，当节点R1发现子路径LSP1-2发生故障，则启动业务重定向，将LSP1-2上的业务转发至LSP1-1和LSP1-3，如附图3所示，主要步骤如下：在故障发生之前，我们根据保护恢复策略确定LSP1-2由域内LSP1-1和LSP1-3保护，LSP1-2上的业务由这两条路径平均分担，也就确定了另一个哈希(HASH)函数及关键码，LSP1-2发生故障时，将经过第一次HASH要转发至LSP1-2路径的业务流作为第二次哈希的入业务流，LSP1-1和LSP1-3路径作为第二次哈希的出业务流，这样，故障发生时，LSP1-2上的业务流被重定向至LSP1-1和LSP1-3，如图3所示。同样的，LSP1-1和LSP1-3发生故障之前，确定各自第2次哈希算法，故障发生时路径上的业务流通过该哈希算法被平均分配到另两条子路径上。

经过这样多次的哈希函数，在故障发生时，故障路径上的业务流能被重定向至其他正常的等价子路径上，实现ECMP域内的自愈。

上述实例中的保护恢复策略为其他两个路径在故障发生时平均分担故障路径上的业务流，基于这个策略，第二次哈希函数及关键码可以确定，并实现故障发生时的保护恢复。但如果保护恢复策略并不是如此，如何处理，这就是下面这个实例所要描述的。

这里保护恢复策略为LSP1-1发生故障时将LSP1-1的业务重定向至LSP1-2子路径上，LSP1-2发生故障时该路径上的业务流重定向至其他两条子路径上而且业务被平均分担，LSP1-3发生故障时业务流也被平均分配到其他两条子路径上。

根据这种保护恢复策略，预先计算每条子路径上需要预留的备份带宽。LSP1-2为保护LSP1-1子路径需要预留S/3带宽资源(S为总业务带宽)，为保护LSP1-3子路径需要预留S/3/2即S/6的带宽资源，考虑到网络中同一时间仅发生一个故障，则LSP1-2所需预留的带宽资源为S/3(选择更大带宽预留)。LSP1-1为保护LSP1-2和LSP1-3子路径的故障时均需预留S/3/2即S/6的带宽资源，考虑单一故障情况，则LSP1-1所需预留的带宽资源为S/6，同样，LSP1-3为保护LSP1-2子路径故障时需预留S/6的带宽资源。根据本发明提出的方式，在建立工作路径的同时预留备份资源，并确定第2次的哈希函数及关键码。

按照本实例中的保护恢复策略，第2次的哈希算法存在以下几种方式，第一种为LSP1-1的业务作为入业务流，LSP1-2业务作为出口，确定一种哈希函数Hash_1和关键码key_l；另一种为LSP1-2的业务作为入业务流，LSP1-1和LSP1-3作为出口，平均分担LSP1-2上的业务流，确定一种哈希函数Hash_2和关键码key_2；同样，LSP1-3的业务作为入业务流，LSP1-1和LSP1-2作为出口，平均分担LSP1-3上的业务流，确定一种哈希函数Hash_3和关键码key_3。

当LSP1-1子路径发生故障时，等价多路径(ECMP)域内首端节点R1将该LSP1-1上的业务分配到哈希函数Hash_1作为入业务流，该哈希函数将业务哈希至LSP1-2路径上，实现LSP1-1上业务流的重定向。当LSP1-2子路径发生故障时，R1将该路径上的业务分配到哈希函数Hash_2作为其入业务流，该哈希函数将业务哈希至LSP1-1和LSP1-3，实现LSP1-2上业务流的重定向。同样，LSP1-3发生故障时，该路径上的业务经过哈希函数Hash_3被哈希至LSP1-1和LSP1-3，实现业务的重定向。

如上述所提到的，本发明提出了一种在建立工作路径时预留备份资源，并在故障发生时将业务重定向至其他路径的等价多路径域内自愈的方法。通过保护恢复策略及哈希算法预先计算备份资源，扩展信令消息预留备份资源，利用故障发生时再次哈希的方式，实现等价多路径域的保护恢复。

根据本发明，能够通过在等价多路径域内实现自愈来应付域内故障。

尽管已经描述了本发明的典型实施例，但是本领域的技术人员将会理解，本发明并不局限于所述的示例实施例。而是在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (6)

1、一种电信网络中等价多路径(ECMP)域内的实现自愈的保护恢复方法，包括：备份资源的预留及业务的重定向。

2、根据权利要求1所述的备份资源的预留，其特征在于在工作路径的建立过程中进行备份资源的预留，主要包括：

步骤1，根据业务分配策略预先计算ECMP域内每条路径的工作带宽和备份资源带宽；

步骤2，根据等价多径路由进行信令过程建立等价工作子路径并在这些路径上预留备份带宽。

3、根据权利要求1所述的业务重定向，其特征在于，根据保护恢复策略为ECMP域内每条等价路径选择确定哈希(Hash)函数及关键码，在故障发生时，将故障路径上的业务根据已经确定的哈希(Hash)算法重定向到ECMP域内的其他子路径上；业务经过了又一次的哈希(Hash)实现重定向。

4、根据权利要求2所述的信令过程预留备份带宽，其特征在于，在建立工作路径的信令中增加备份资源信息，节点根据该信息在建立工作路径的同时预留备份带宽资源。

5、根据权利要求4所述的节点根据信令信息预留备份带宽，其特征在于，节点处理信令中的备份资源信息，并实现备份资源的预留，如果资源预留失败，产生失败消息。

6、根据权利要求3所述的每条等价路径确定哈希函数及关键码，其特征在于，根据保护恢复策略确定每条工作路径上的业务流重定向至哪些其他域内子路径上，及确定这些子路径上的备份资源数，最终确定再次哈希的哈希函数和关键码。

Images