CN101505250B

CN101505250B - 公网lsp的探测方法和探测系统及vpn

Info

Publication number: CN101505250B
Application number: CN2009101316299A
Authority: CN
Inventors: 吕承鑫
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: CN101505250A

Abstract

本发明公开了一种公网LSP的探测方法和探测系统。与公网设备直接相连的私网设备发起特定MPLS Echo Request报文，触发公网设备生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射，并基于公网路由信息进行公网LSP的探测；当公网设备收到公网LSP探测反馈时，根据映射构造特定MPLS EchoReply报文，携带公网LSP探测信息发送给私网设备。本发明还公开了一种VPN。本发明简单有效的实现了私网用户对于公网LSP的探测和状态信息的获取，便于私网用户定位公网LSP路径故障。

Description

公网LSP的探测方法和探测系统及VPN

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种公网LSP的探测方法和探测系统，以及，涉及一种VPN(Virtual Private Network，虚拟私有网)。

背景技术

在MPLS(Multi-protocol Label Switching，多标签协议交换)技术中，通过应用MPLS TraceRoute(路由追踪)能够实现对LSP(Label Switched Path，标签交换路径)的探测，包括搜集LSP上各节点LSR(Label Switched Router，标签交换路由器)的重要信息如分配的标签、节点下一跳IP等，以及定位出现故障的节点。

MPLS TraceRoute的工作原理为：LSP路径的入口LSR连续发送TTL从1到某个值的MPLS Echo Request报文；LSP路径上的每一跳在收到TTL超时的报文时，返回一个MPLS Echo Reply报文；这样，入口LSR能够收集LSP路径上每一跳的信息，并定位故障节点。图1示出了一个具体实例，应用MPLS TraceRoute探测从路由器RTA到RTD的LSP路径，其中，RTA是入口LSR(称为Ingress)，RTD是出口LSR(称为Egress)，RTB和RTC是中间节点(称为Transit)；处理过程如下：

(1)RTA查找所要探测的LSP是否存在；如果不存在，直接返回错误信息，终止MPLS TraceRoute；如果存在，则根据FEC(Forwarding EquivalenceClasses，转发等价类)查找本节点的下游信息，主要包括出接口、下一跳地址和出标签等，生成Ingress信息；

(2)RTA构造MPLS Echo Request报文，压入该LSP标签后发送给RTB；该MPLS Echo Request报文中携带有当前节点的Ingress信息，以及，首次发送MPLS Echo Request报文的TTL(Time to Live，生存时间)为1；

(3)Transit节点RTB收到该MPLS Echo Request报文后识别TTL超时，对该报文进行本地处理：先检查LSP是否正确，再核查报文携带的LSP下游信息；成功则向RTA返回MPLS Echo Reply报文；其中，该MPLS EchoReply报文携带有当前节点RTB的Transit信息(包括出接口、下一跳地址和出标签等)；

(4)RTA收到MPLS Echo Reply报文后，根据其所携带的Transit信息，获取并分析显示路径上的相关信息，然后发送TTL＝2的MPLS Echo Request报文；

(5)由于在RTB上TTL不超时，因此该MPLS Echo Request报文被视为普通MPLS报文进行标签转发；

(6)在RTC上，该MPLS Echo Request报文TTL超时，处理流程同上述步骤(3)；……

如此重复，直到整条LSP上的所有LSR都应答后，TraceRoute过程完成，同时作为入口LSR的RTA也收集到了整条LSP的信息。

虽然上述MPLS TraceRoute技术能够实现对LSP路径的探测，但其仅仅对单层的LSP路径有效，换句话说，对于穿越一层以上网络的LSP，是无法通过在二级网络设备(私网)上执行MPLS TraceRoute实现一级网络(公网)内LSP情况探测的；

作为一个具体示例，图2示出了MPLS L3 VPN(MPLS Layer 3 VirtualPrivate Network，MPLS三层虚拟私有网)的一条LSP模型，该LSP穿越了一级运营商网络和二级运营商网络：二级运营商网络的CE(Customer Edge，用户网络边缘)设备与一级运营商网络的PE(Provider Edge，服务提供商边缘)设备直接连接，PE和CE都支持分标签协议，因此PE和CE之间可以构造有LSP路径；P(Provider)是一级运营商网络中的骨干路由器，不与CE直接相连；

其中，PE设备分离公网(一级运营商网络)、私网(二级运营商网络)路由，其接收私网MPLS报文，在该私网MPLS报文上压入对应的公网LSP的公网标签作为外层标签，从而P设备能够根据外层标签实现MPLS报文在公网LSP上的转发；由于PE设备和P设备无法直接获得私网FEC对应的连续LSP，因此当CE应用MPLS TraceRoute进行LSP探测时，就会出现以下情况：

PE在收到CE TTL＝1的MPLS Echo Request报文时，TTL超时进行本地处理；由于该MPLS Echo Request报文是私网报文，PE设备不存在直接对应该私网FEC的连续LSP，也无法获得直接对应的出接口和下一跳信息，因此不响应；

P在收到CE TTL＝2的MPLS Echo Request报文时，TTL超时进行本地处理；由于该MPLS Echo Request报文是私网报文，P设备没有直接对应的私网FEC，更没有该私网FEC对应的LSP；同时，报文源IP是私网路由，本地也没有相应信息；因此也不会响应；

对于后续的P设备、PE设备，其处理与上述类似。

可以看出，对于穿越一层以上网络的LSP，根据现有技术是无法通过在私网设备上执行MPLS TraceRoute实现对公网内LSP情况探测的。

发明内容

本发明的实施例旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种公网LSP的探测方案，从而在LSP穿越一层以上网络时，通过在私网设备上执行MPLSTraceRoute即可实现对于公网LSP的情况探测。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种公网LSP的探测方法，包括以下步骤：

与公网设备直接相连的私网设备发起特定MPLS Echo Request报文，触发所述公网设备生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射，并基于所述公网路由信息进行公网LSP的探测；

当所述公网设备收到公网LSP探测反馈时，根据所述映射构造特定MPLS Echo Reply报文，携带所述公网LSP探测信息发送给所述私网设备。

本发明的实施例还提供了一种公网LSP的探测系统，包括：

特定MPLS Echo Request报文构造单元，设置在与公网设备直接相连的私网设备中，用于发起特定MPLS Echo Request报文；

特定MPLS Echo Request报文接收单元，设置在所述公网设备中，用于接收所述特定MPLS Echo Request报文，并触发路由信息映射单元；

路由信息映射单元，设置在所述公网设备中，与所述特定MPLS EchoRequest报文接收单元连接，用于生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射；

公网LSP探测单元，设置在所述公网设备中，与所述路由信息映射单元连接，用于基于所述公网路由信息进行公网LSP的探测；

特定MPLS Echo Reply报文构造单元，设置在所述公网设备中，与所述公网LSP探测单元和所述路由信息映射单元连接，用于在收到公网LSP探测反馈时，根据所述映射构造特定MPLS Echo Reply报文，携带所述公网LSP探测信息发送给所述私网设备；

特定MPLS Echo Reply报文接收单元，设置在所述私网设备中，用于接收所述特定MPLS Echo Reply报文。

本发明的实施例还提供了一种应用上述公网LSP的探测系统的虚拟私有网VPN，CE为私网设备，PE为公网设备；其通过所述公网LSP的探测系统实现公网LSP的探测。

由上述技术方案可知，本发明的实施例对于穿越一层以上网络的LSP，通过私网设备构造特定报文触发公网设备探测公网LSP路径，具有以下有益效果：

1、解决了在私网设备上无法探测公网LSP的问题，实现了私网用户对于公网LSP的探测和状态信息的获取；

2、便于私网用户定位公网LSP路径故障；

3、简单有效，对公网设备和私网设备的原有功能和性能没有任何影响。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1为一单层LSP的组网示意图；

图2为一MPLS L3 VPN中LSP的组网示意图；

图3A为MPLS Echo Request/Reply报文格式的示意图；

图3B为MPLS报文TLV字段的示意图；

图4为本发明提供的公网LSP的探测方法一实施例的流程图；

图5A为图4所示方法中特定MPLS Echo Request报文格式的示意图；

图5B为图4所示方法中特定MPLS Echo Reply报文格式的示意图；

图5C为图4所示方法一具体实施例的实现流程图；

图5D为图4所示具体实施例的报文交互流程图；

图6为本发明提供的公网LSP的探测方法另一实施例的流程图；

图7为图6所示方法一具体实施例的报文交互流程图；

图8为本发明提供的公网LSP的探测系统一实施例的框图；

图9为本发明提供的公网LSP的探测系统另一实施例的框图；。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

基于规范描述和方便阅读的考虑，逐一定义本发明专利申请文件中出现的术语如下：

私网/公网：对于穿越多层网络的LSP，相邻的上一级网络作为公网，下一级网络作为私网；例如，MPLS VPN网络中，用户网络作为私网，CE是与公网直接连接的私网设备，运营商网络作为公网，PE是与私网直接连接的公网设备；其中，PE由于位于MPLS域边缘，因此称为边缘LSR即LER(LabelEdge Router)；

需要说明的是，上述各术语仅作为指称其意指的名称之一，因此凡意指与其相同或近似的名称均应视为其等价物。

本发明的主要构思在于构造特定报文，使和公网设备相连的私网设备发起特定的、用于公网LSP探测的MPLS Echo Request报文，由公网设备执行探测并通过特定的MPLS Echo Reply报文向私网设备告知公网LSP的状况，从而解决私网LSR上无法通过现有的MPLS TraceRoute技术探测公网LSP路径状况的问题。

为帮助读者更好的理解本发明，下面首先通过介绍现有技术中MPLSEcho Request/Reply报文，以证明本发明技术方案的可行性。

如图3A所示，为MPLS Echo Request/Reply报文的构成结构，其中Message Type字段的值标识了报文类型；如图3B所示，为MPLS报文中TLV字段的组成结构；可以看出，通过新增报文类型和新增TLV字段，能够支持对于新功能的定义；

在理解了MPLS报文结构的基础上，下面将详细介绍本发明所提供的公网LSP的探测方案。

首先，对本发明提供的公网LSP的探测方法加以描述。

该公网LSP的探测方法包括：与公网设备直接相连的私网设备发起特定MPLS Echo Request报文，其TTL值为1，以触发所述公网设备生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射，并基于公网路由信息进行公网LSP的探测，比如采用MPLS TraceRoute进行公网LSP的探测；以及，当所述公网设备收到公网LSP探测反馈时，根据所述映射构造特定MPLS Echo Reply报文，携带所述公网LSP探测信息发送给所述私网设备。

所述公网LSP的探测方法可以适用于运营商-运营商网络，从而在二级运营商的LSR设备上实现对于一级运营商公网LSP状态的探测；或者，上述公网LSP的探测方法可以适用于其他穿越一层以上网络的LSP。

其中，所述公网LSP的探测方法的核心在于，通过设置TTL＝1，超时触发公网设备作为Ingress进行公网LSP的探测，以MPLS L3 VPN为例，就是入节点LER为Ingress，出节点LER为Egress，区域内部的P设备为核心LSR；以及，公网设备通过与私网设备如CE的交互实现LSP状态告知；

要实现上述处理，需要在与私网设备直接相连的公网设备上进行公网路由信息和私网路由信息的映射缓存和查找，具体包括：

公网设备提取特定MPLS Echo Request报文中携带的私网FEC及用户数据报协议UDP源端口号；

公网设备根据私网FEC对应的BGP路由下一跳，获取对端公网设备地址(对于MPLS L3 VPN，获得就是出节点LER即Egress的地址)，进而获得公网FEC并生成所述私网FEC和公网FEC的映射；

公网设备生成所述UDP源端口号与本节点UDP源端口号的映射；

当上述映射生成后，公网设备就可以通过修改IP头和FEC生成公网MPLS Echo Request报文，执行公网LSP探测；且收到响应公网MPLS EchoRequest的MPLS Echo Reply报文后，能够依据端口映射关系，正确构造发向私网设备的、携带私网FEC的MPLS Echo Reply报文，报文中“DownstreamMapping TLV”字段直接拷贝接收的公网MPLS Echo Reply报文对应字段信息即可。

可以看出，通过上述提供的公网LSP的探测方法，能够在私网设备上实现探测公网LSP状态，包括在公网转发存在负载分担时，私网设备也能够感知各个公网节点的负载分担状况；

由于在私网设备上实现了公网LSP状态的探测，因此，能够在网络出现故障时迅速判断是私网维护的LSP部分出现问题还是上级网络维护的LSP出现问题，为私网用户或者二级运营商提供了一种更加全面了解网络状况的手段，为更加快捷准确的诊断网络问题提供帮助；

同时，上述提供的公网LSP的探测方法的实现极为简单，对公网设备和私网设备之间原有功能和性能没有任何影响；举例来说，当公网转发走TE隧道时，只需要在PE上定义相应的特定报文即可实现CE探测一级运营商TE隧道的功能；作为一较佳实施例，可以在PE上决定是否开启相应的私网设备探测功能，从而便于公网运营商实现功能定制。

进一步的，上述公网LSP的探测方法通过定义不同的特定MPLS报文，可以存在不同的具体实现方案：

请结合图4，显示了一公网LSP的探测方法一实施例的流程图，该方法通过私网设备连续发起特定MPLS Echo Request报文实现，以采用MPLSTraceRoute进行公网段LSP探测为例，包括以下步骤：

步骤A1：私网设备准备发起公网LSP探测时，构造一特定MPLS EchoRequest报文并发送给所述公网设备，该特定MPLS Echo Request报文携带有进行公网LSP探测所需TTL信息，同时，该特定MPLS Echo Request报文IP头中的TTL值为1；

其中，发起公网LSP探测的私网设备由私网运营商指定：一般情况下，当私网运营商需要确定某一条公网LSP状态时或者在其他需要获取某一条公网LSP相应信息的情况下，即可配置相应的、直连公网的私网Ingress设备构造相应的特定MPLS Echo Request报文发起公网LSP探测；

为了实现公网LSP探测所需TTL信息的携带，可以通过新增TLV字段实现，即通过特定MPLS Echo Request报文中预设的TLV字段携带所述TTL信息，用于后续进行公网探测报文的TTL赋值；

以及，特定MPLS Echo Request报文本身也需要设置TTL值，以触发下一跳的公网设备，即特定MPLS Echo Request报文IP头中的TTL值为1；

步骤B1：公网设备生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射，基于所述公网路由信息构造一公网MPLS Echo Request报文，其生存时间TTL值为所述特定MPLS Echo Request报文携带的TTL信息；

其中，由于特定MPLS Echo Request报文的TTL值为1，因此相应的公网设备被触发构造公网MPLS Echo Request报文；

通过将特定MPLS Echo Request报文携带的TTL信息(比如，其TLV字段的值)赋与公网MPLS Echo Request报文TTL字段的对应值，实现私网设备对于公网MPLS Echo Request报文TTL值的控制；

特别是，公网MPLS Echo Request报文初始TTL值为0；这是由于作为公网入口Ingress的公网设备，其节点信息也需要回复给私网设备；对于TTL值为0的公网MPLS Echo Request报文，该公网设备查询自己为Ingress节点，因此将自己的下一跳和出标签等信息作为Ingress信息构造MPLS Echo Reply报文；

步骤C1：所述公网设备收到公网MPLS Echo Reply报文时，根据所述映射构造特定MPLS Echo Reply报文，携带有所述公网MPLS Echo Reply报文的设备信息发送给所述私网设备；

具体的，是基于映射，依据公网MPLS Echo Reply报文的IP头、FEC和报文类型构造相应的特定MPLS Echo Reply报文发送给私网设备；

步骤D1：所述私网设备递增所述公网LSP探测所需TTL信息后重新执行步骤A1，直至公网LSP探测完成。

即，私网设备通过TTL的递增，能够逐公网节点的获取公网探测信息，最终接收到全部公网节点的LSP信息从而了解公网LSP状况。

为了便于理解，下面通过一具体实施例对图4所示实施例加以描述，以图2所示MPLS L3 VPN组网为例：

新增报文类型3和4，分配给特定MPLS Echo Request报文和特定MPLSEcho Reply报文；即报文类型(Message Type)为3时对应特定MPLS EchoRequest报文，报文类型为4时对应特定MPLS Echo Reply报文；其报文结构分别如图5A和图5B所示；

新增TLV字段PE LSP TTL TLV，对应TLV的类型Type为11，长度Length为4，且其Value值为0代表第一次特定MPLS Echo Request报文，Value值为1代表第二次特定MPLS Echo Request报文，Value值为2代表第三次特定MPLS Echo Request报文，……；

则公网LSP的探测方法实现流程如图5C所示，其相应的报文流程如图5D所示；本领域技术人员可以了解，对于一个二级网络而言，可能存在多条私网FEC及其相应的公网FEC，为了便于理解，我们以对一条私网FEC及其相应的公网FEC为例进行描述，该私网FEC称为FEC1，将其相应的公网FEC称为FEC2；具体如下：

(1)和一级运营商PE直连的二级运营商CE设备准备发起公网LSP探测，首先识别是否满足条件T1：FEC1对应的LSP存在；是则发送特定MPLSEcho Request报文P1给一级运营商PE；否则结束；

该特定MPLS Echo Request报文P1的内容如下：

源IP：CE端口1的IP地址；目的IP：127.0.0.1；TTL＝1；UDP源端口号：CESNumber；目的端口号：3503；报文类型：3；FEC TLV：FEC1；PELSP TTL TLV：Value＝0；

(2)一级运营商PE设备的接口1收到该特定MPLS Echo Request报文P1后，判断其是否满足条件T2：收包接口1绑定VPN且使能公网LSP探测功能，以及，报文FEC(FEC1)对应路由在接口对应VPN路由表中，且路由类型为BGP路由，对应出接口为Null0；是则，本地生成临时缓存映射，以报文FEC对应路由下一跳(出口LER)为FEC2，发起公网MPLS EchoRequest报文，其TTL值为0，即执行公网MPLS TraceRoute；否则不响应；

因为TTL为0，本地超时，因此生成公网Ingress信息后，按照映射关系回复给CE特定MPLS Echo Reply报文P2；该特定MPLS Echo Reply报文P2的内容如下：

源IP：PE端口1的IP地址；目的IP：CE端口1的IP地址；UDP源端口号：3503；目的端口号：CESNumber；报文类型：4；FEC TLV：FEC1；Downstream Mapping TLV：PE本地生成Ingress信息，包括Ingress下一跳地址信息和出标签信息；

(3)二级运营商CE设备判断是否满足条件T3：在设定时间内收到公网特定MPLS Echo Reply报文P2，是则记录公网Ingress信息，然后再次发送特定MPLS Echo Request报文P3给一级运营商PE；否则直接执行再次发送特定MPLS Echo Request报文P3给一级运营商PE的操作；

报文P3的格式与报文P1的格式相同，区别在于其PE LSP TTL TLV值为1；当然，TTL值仍然为1，以超时触发PE设备；

需要指出，由于公网LSP中可能存在某个节点故障的情况，因此本步骤中在没有收到公网特定MPLS Echo Reply报文P2的情况下继续发送报文P3，以实现对后续节点的探测；

(4)一级运营商PE设备的接口1收到该特定MPLS Echo Request报文P3后，识别其是否满足条件T2，是则查找本地临时缓存映射，以报文FEC对应路由下一跳(出口LER)为FEC2，发起公网MPLS Echo Request报文P4，其TTL值为收到报文P3的PE LSP TTL TLV值1，即执行公网MPLSTraceRoute；否则不响应；

该公网MPLS Echo Request报文P4的内容如下：

源IP：PE端口2的IP地址；目的IP：127.0.0.1；TTL＝1；UDP源端口号：PESNumber；目的端口号：3503；报文类型：1；FEC TLV：FEC2(对端PE LSR-ID)；Downstream Mapping TLV：PE下一跳地址信息和出标签信息；

(5)监测是否满足条件T4：收到公网MPLS Echo Reply报文P5；是则按照映射关系回复给CE特定MPLS Echo Reply报文P6，从与私网直接连接的接口发往CE；否则不响应；

公网MPLS Echo Reply报文P5的内容如下：

源IP：P端口1的IP地址；目的IP：PE端口2的IP地址；UDP源端口号：3503；目的端口号：PESNumber；报文类型：2；FEC TLV：FEC2(对端PE LSR-ID)；Downstream Mapping TLV：P下一跳地址信息和出标签信息；

特定MPLS Echo Reply报文P6的内容如下：

源IP：PE端口1的IP地址；目的IP：CE端口1的IP地址；UDP源端口号：3503；目的端口号：CESNumber；报文类型：4；FEC TLV：FEC1；Downstream Mapping TLV：公网P的Transit信息，包括P下一跳地址信息和出标签信息；

(6)二级运营商CE设备判断是否满足条件T3：在设定时间内收到公网特定MPLS Echo Reply报文P6，是则记录公网Transit信息，然后发送特定MPLS Echo Request报文P7给一级运营商PE；否则直接执行发送特定MPLS Echo Request报文P7给一级运营商PE的步骤；报文P7的格式与报文P1的格式相同，区别在于其PE LSP TTL TLV值为2；当然，报文自身TTL值仍然为1，以超时触发PE设备；

后续处理同步骤(4)～(6)，仅PE LSP TTL TLV值依次递增；需要说明的是，虽然出于对故障节点跳过的需要，在没有接收到公网特定MPLSEcho Reply报文继续发送特定MPLS Echo Request报文，但对于整条LSP故障的情况下，即使发送多少次特定MPLS Echo Request报文显然也不可能收到回复，为了避免无限次的发送，需要设置计数器，当超过预设数目的特定MPLS Echo Request报文都没有收到相应的回复时，终止发送新的特定MPLSEcho Request报文，对于公网LSP的探测结束；

(7)一级运营商PE设备收到公网Egress响应报文PN-1后，按照本地临时映射缓存，发送特定MPLS Echo Reply报文PN；

公网MPLS Echo Reply报文PN-1的内容如下：

源IP：对端PE出端口的IP地址；目的IP：PE端口2的IP地址；UDP源端口号：3503；目的端口号：PESNumber；报文类型：2；FEC TLV：FEC2(对端PE LSR-ID)；Downstream Mapping TLV：无；

特定MPLS Echo Reply报文PN的内容如下：

源IP：PE端口1的IP地址；目的IP：CE端口1的IP地址；UDP源端口号：3503；目的端口号：CESNumber；报文类型：4；FEC TLV：FEC1；Downstream Mapping TLV：无。

上述结合具体实施例描述了本发明公网LSP的探测方法的一个实施例。下面，请结合图6，显示了一公网LSP的探测方法另一实施例的流程图，该方法通过私网设备仅发起一次特定MPLS Echo Request报文实现，仍以采用MPLS TraceRoute进行公网段LSP探测为例，包括以下步骤：

步骤A2：私网设备构造一特定MPLS Echo Request报文并发送给公网设备；

其中，该特定MPLS Echo Request报文IP头中的TTL值为1，以保证公网设备的超时处理；

步骤B2：公网设备生成公网路由信息和私网路由信息的映射；

步骤C2：公网设备基于公网路由信息构造一公网MPLS Echo Request报文，其初始TTL值为0；

步骤D2：公网设备收到公网MPLS Echo Reply报文时，提取报文中的设备信息进行缓存，递增TTL值并重新执行步骤C2；

步骤E2：当公网LSP探测完成时，公网设备构造特定MPLS Echo Reply报文，携带有公网每一跳节点的设备信息发送给私网设备；

其中，特定MPLS Echo Reply报文可以通过预设的扩展字段携带所有探测到的公网路径信息；则私网设备通过一个特定MPLS Echo Reply报文可以了解公网的LSP状况。

与图4所示实施例相比，图6所示实施例的报文交互过程更为简便，公网设备和私网设备之间通过一次交互即可实现公网LSP路径的探测；当公网转发有负载分担时，依据本实施例私网设备同样可以感知每个公网节点负载分担状况，以及，在公网转发走TE隧道时，只需在公网设备上做个转化使得其发起对应TE隧道的探测，即可实现私网设备探测公网TE隧道功能；

但同时，与图4所示实施例相比，图6所示实施例中的私网设备不能逐条实时获取探测信息，如果公网节点上的超时等因素导致探测失败，那么就无法将已探测的部分信息发向私网设备，不利于故障定位，同时有可能导致私网设备的无益等待；

由于私网设备发送特定MPLS Echo Request后，需要等待公网设备的响应，而公网设备可能会由于超时等原因很长时间都没有探测结束；因此较佳的，为了避免私网设备的无限制等待，还需要监控公网LSP探测时间，当超过预设的阈值时，所述私网设备对公网LSP探测失败并结束。

为了便于理解，下面通过一具体实施例对图6所示实施例加以描述，以图2所示MPLS L3 VPN组网为例：

新增报文类型5和6，分配给特定MPLS Echo Request报文和特定MPLSEcho Reply报文；

新增TLV字段PE Downstream Mapping TLV，里面携带每一跳公网设备信息：类型、下一跳地址和出标签或者超时；

则公网LSP的探测方法的报文流程如图7所示，对于一条私网FEC(FEC1)及其相应的公网FEC(FEC2)，具体如下：

(1)和一级运营商PE直连的二级运营商CE设备准备发起公网LSP探测，首先识别是否满足条件T1：FEC1对应的LSP存在；是则发送特定MPLSEcho Request报文Q1给一级运营商PE；否则结束；

该特定MPLS Echo Request报文Q1的内容如下：

源IP：CE端口1的IP地址；目的IP：127.0.0.1；TTL＝1；UDP源端口号：CESNumber；目的端口号：3503；报文类型：5；FEC TLV：FEC1；

(2)一级运营商PE设备的接口1收到该特定MPLS Echo Request报文Q1后，识别其是否满足条件T2：收包接口1绑定VPN且使能公网LSP探测功能，以及，报文FEC(FEC1)对应路由在接口对应VPN路由表中，且路由类型为BGP路由，对应出接口为Null0；是则，本地生成临时缓存映射，以报文FEC对应路由下一跳(出口LER)为FEC2，发起公网MPLS EchoRequest报文Q2，其TTL值为0，即执行公网MPLS TraceRoute；否则不响应；

本地超时，因此生成公网Ingress信息并存储；其中，公网MPLS EchoRequest报文Q2的内容如下：

源IP：PE端口2的IP地址；目的IP：127.0.0.1；TTL＝0；UDP源端口号：PESNumber；目的端口号：3503；报文类型：1；FEC TLV：FEC2(对端PE LSR-ID)；Downstream Mapping TLV：PE下一跳地址信息和出标签信息；

(3)一级运营商PE设备以报文FEC对应路由下一跳(出口LER)为FEC2，发起公网MPLS Echo Request报文Q3，其与报文Q2的区别在于TTL值为1；

(4)监测是否满足条件T3：收到公网MPLS Echo Reply报文Q4；该公网MPLS Echo Reply报文Q4的内容如下：

依次递增TTL的值，重复上述步骤(3)和(4)，直至公网设备收到公网Egress响应报文QM-1；

(5)该公网Egress响应报文QM-1的内容如下：

(6)一级运营商PE设备按照本地临时映射缓存，发送特定MPLS EchoReply报文QM；该特定MPLS Echo Reply报文QM的内容如下：

源IP：PE端口1的IP地址；目的IP：CE端口1的IP地址；UDP源端口号：3503；目的端口号：CESNumber；报文类型：6；FEC TLV：FEC1；

PE Downstream Mapping TLV：Ingress信息(PE设备的下一跳地址信息和出标签信息)；

PE Downstream Mapping TLV：Transit信息(第一个P设备的下一跳地址信息和出标签信息)；

PE Downstream Mapping TLV：Transit信息(第二个P设备的下一跳地址信息和出标签信息)；

……

PE Downstream Mapping TLV：Egress信息(出口LER设备的信息)。

继续，对本发明提供的公网LSP的探测系统加以描述。本发明提供的公网LSP的探测系统包括：

特定MPLS Echo Request报文构造单元，设置在与公网设备直接相连的私网设备中，用于发起特定MPLS Echo Request报文，其TTL值为1，以触发公网设备；

路由信息映射单元，设置在所述公网设备中，与所述特定MPLS EchoRequest报文接收单元连接，用于生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射；其中，路由信息映射单元具体可以包括：私网路由信息提取模块，用于提取所述特定MPLS Echo Request报文中携带的私网转发等价类FEC及用户数据报协议UDP源端口号；FEC映射模块，用于根据私网FEC对应的BGP路由下一跳，获取对端公网设备地址，进而获得公网FEC并生成所述私网FEC和公网FEC的映射并保存；UDP源端口号映射模块，用于生成所述UDP源端口号与本节点UDP源端口号的映射并保存；

公网LSP探测单元，设置在所述公网设备中，与所述路由信息映射单元连接，用于基于所述公网路由信息进行公网LSP的探测，比如采用MPLSTraceRoute进行公网LSP的探测；

上述各单元的具体工作方式请参见本发明方法的相应步骤。可以看出，相连接的公网设备和私网设备通过特定报文的交互，能够触发公网设备发起探测公网LSP的进程，并将探测到的公网LSP信息告知私网设备；从而实现私网设备的公网LSP探测，便于进行故障定位，且简单易行。

上述公网LSP的探测系统通过定义不同的特定MPLS报文，可以存在不同的具体实现方案：

如图8所示，显示了一公网LSP的探测系统800的框图，包括特定MPLSEcho Request报文构造单元810、特定MPLS Echo Request报文接收单元820、路由信息映射单元830、公网LSP探测单元840、特定MPLS Echo Reply报文构造单元850和特定MPLS Echo Reply报文接收单元860，上述单元的功能和连接关系如上实施例所述；

此外，在采用MPLS TraceRoute进行公网段LSP探测的情况下，所述特定MPLS Echo Request报文构造单元810设有TTL信息赋值模块811，该TTL信息赋值模块811用于设置公网LSP探测所需TTL信息，使所述特定MPLSEcho Request报文携带有进行公网LSP探测所需的TTL信息；

所述公网LSP探测单元840包括公网MPLS Echo Request报文构造模块841以及公网MPLS Echo Reply报文接收模块842；其中，所述公网MPLSEcho Request报文构造模块841用于构造公网MPLS Echo Request报文，其生存时间TTL值为所述特定MPLS Echo Request报文携带的TTL信息(比如，通过TLV字段携带)，初始TTL值为0；所述公网MPLS Echo Reply报文接收模块842用于在收到公网MPLS Echo Reply报文时触发所述特定MPLS Echo Reply报文构造单元850；

所述特定MPLS Echo Request报文构造单元810与特定MPLS EchoReply报文接收单元860连接，用于在接收到特定MPLS Echo Reply报文或者在设定时间内未接收到特定MPLS Echo Reply报文的情况下，递增所述公网LSP探测所需TTL信息并重新构造特定MPLS Echo Request报文，直至公网LSP探测完成；

同时，所述特定MPLS Echo Request报文构造单元810中设有计数器(图中未示)，从而当超过预设数目的特定MPLS Echo Request报文都没有收到相应的回复时，终止发送新的特定MPLS Echo Request报文，对于公网LSP的探测结束；

可以看出，公网LSP的探测系统800通过特定MPLS Echo Request报文构造单元810连续发起特定MPLS Echo Request报文，实现私网设备对于公网LSP状态的探测，具有能够逐条实时获取探测信息的优点。

或者，如图9所示，显示了一公网LSP的探测系统900的框图，包括特定MPLS Echo Request报文构造单元910、特定MPLS Echo Request报文接收单元920、路由信息映射单元930、公网LSP探测单元940、特定MPLS EchoReply报文构造单元950和特定MPLS Echo Reply报文接收单元960，上述单元的功能和连接关系如上实施例所述；

此外，在采用MPLS TraceRoute进行公网段LSP探测的情况下，所述公网LSP探测单元940包括：

TTL赋值模块941，用于触发公网MPLS Echo Request报文构造模块942，为公网MPLS Echo Request报文设置TTL值，其初始TTL值为0；

公网MPLS Echo Request报文构造模块942，与所述TTL赋值模块941连接，用于构造公网MPLS Echo Request报文；

公网MPLS Echo Reply报文接收模块943，用于接收公网MPLS EchoReply报文，触发所述TTL赋值模块递增TTL值以构造下一个公网MPLSEcho Request报文，直至公网LSP探测完成触发特定MPLS Echo Reply报文构造单元950；以及，触发节点设备信息缓存模块944；

节点设备信息缓存模块944，与所述公网MPLS Echo Reply报文接收模块943连接，用于提取报文中的设备信息进行缓存，使所述特定MPLS EchoReply报文构造单元950构造携带有公网每一跳节点的设备信息的特定MPLS Echo Reply报文；

可以看出，公网LSP的探测系统900通过特定MPLS Echo Request报文构造单元910一次性发起特定MPLS Echo Request报文，实现私网设备对于公网LSP状态的探测，具有交互过程简便的优点；

但是，由于私网设备发出特定MPLS Echo Request报文后，不能无限制的等待，因此在较佳的实施例中，还包括设置在所述私网设备中的定时器单元970，与所述特定MPLS Echo Request报文构造单元910和所述特定MPLSEcho Reply报文接收单元960连接，用于监控公网LSP探测时间，当超过预设的阈值时，对公网LSP探测失败并结束。

本发明还提供了一种VPN，其中CE为私网设备，PE为公网设备；该VPN应用本发明所提供的公网LSP的探测系统，通过所述公网LSP的探测系统实现CE对于公网LSP的探测。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种公网标签交换路径LSP的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的公网LSP的探测方法，其特征在于，所述方法通过私网设备连续发起特定MPLS Echo Request报文实现，具体包括：

步骤A1：所述私网设备构造一特定MPLS Echo Request报文并发送给所述公网设备，该特定MPLS Echo Request报文携带有公网LSP探测所需生存时间TTL信息；

步骤B1：所述公网设备生成或查找公网路由信息和私网路由信息的映射，基于所述公网路由信息构造一公网MPLS Echo Request报文，其生存时间TTL值为所述特定MPLS Echo Request报文携带的TTL信息，初始TTL值为0；

3.根据权利要求2所述的公网LSP的探测方法，其特征在于，通过所述特定MPLS Echo Request报文中预设的TLV字段携带所述TTL信息。

4.根据权利要求1所述的公网LSP的探测方法，其特征在于，所述方法通过私网设备一次性发起特定MPLS Echo Request报文实现，具体包括：

步骤A2：所述私网设备构造一特定MPLS Echo Request报文并发送给所述公网设备；

步骤B2：所述公网设备生成公网路由信息和私网路由信息的映射；

步骤C2：所述公网设备基于所述公网路由信息构造一公网MPLS EchoRequest报文，其初始TTL值为0；

步骤D2：所述公网设备收到公网MPLS Echo Reply报文时，提取报文中的设备信息进行缓存，递增TTL值并重新执行步骤C2；

步骤E2：当公网LSP探测完成时，所述公网设备构造特定MPLS EchoReply报文，携带有公网每一跳节点的设备信息发送给所述私网设备。

5.根据权利要求4所述的公网LSP的探测方法，其特征在于，还包括：监控公网LSP探测时间，当超过预设的阈值时，所述私网设备对公网LSP探测失败并结束。

6.根据权利要求1-5任一所述的公网LSP的探测方法，其特征在于，所述公网设备生成公网路由信息和私网路由信息的映射的步骤包括：

所述公网设备提取所述特定MPLS Echo Request报文中携带的私网转发等价类FEC及用户数据报协议UDP源端口号；

所述公网设备根据私网FEC对应的BGP路由下一跳，获取对端公网设备地址，进而获得公网FEC并生成所述私网FEC和公网FEC的映射；

所述公网设备生成所述UDP源端口号与本节点UDP源端口号的映射。

7.一种公网标签交换路径LSP的探测系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的公网LSP的探测系统，其特征在于，所述特定MPLS Echo Request报文构造单元设有TTL信息赋值模块，所述TTL信息赋值模块用于设置公网LSP探测所需生存时间TTL信息，使所述特定MPLSEcho Request报文携带有公网LSP探测所需TTL信息；

所述公网LSP探测单元包括公网MPLS EchoRequest报文构造模块以及公网MPLS Echo Reply报文接收模块；其中，所述公网MPLS Echo Request报文构造模块用于构造公网MPLS Echo Request报文，其TTL值为所述特定MPLS Echo Request报文携带的TTL信息，初始TTL值为0；所述公网MPLSEcho Reply报文接收模块用于在收到公网MPLS Echo Reply报文时触发所述特定MPLS Echo Reply报文构造单元；

所述特定MPLS Echo Request报文构造单元与特定MPLS Echo Reply报文接收单元连接，用于在接收到特定MPLS Echo Reply报文或者在设定时间内未接收到特定MPLS Echo Reply报文的情况下，递增所述公网LSP探测所需TTL信息并重新构造特定MPLS Echo Request报文，直至公网LSP探测完成。

9.根据权利要求7所述的公网LSP的探测系统，其特征在于，所述公网LSP探测单元包括：

TTL赋值模块，用于触发公网MPLS Echo Request报文构造模块，为公网MPLS Echo Request报文设置TTL值，其初始TTL值为0；

公网MPLS Echo Request报文构造模块，与所述TTL赋值模块连接，用于构造公网MPLS Echo Request报文；

公网MPLS Echo Reply报文接收模块，用于接收公网MPLS Echo Reply报文，触发所述TTL赋值模块递增TTL值以构造下一个公网MPLS EchoRequest报文，直至公网LSP探测完成触发特定MPLS Echo Reply报文构造单元；以及，触发节点设备信息缓存模块；

节点设备信息缓存模块，与所述公网MPLS Echo Reply报文接收模块连接，用于提取报文中的设备信息进行缓存，使所述特定MPLS Echo Reply报文构造单元构造携带有公网每一跳节点的设备信息的特定MPLS Echo Reply报文。

10.根据权利要求9所述的公网LSP的探测系统，其特征在于，还包括设置在所述私网设备中的定时器单元，与所述特定MPLS Echo Request报文构造单元和所述特定MPLS Echo Reply报文接收单元连接，用于监控公网LSP探测时间，当超过预设的阈值时，对公网LSP探测失败并结束。

11.根据权利要求7-10任一所述的公网LSP的探测系统，其特征在于，所述路由信息映射单元包括：

私网路由信息提取模块，用于提取所述特定MPLS Echo Request报文中携带的私网转发等价类FEC及用户数据报协议UDP源端口号；

FEC映射模块，用于根据私网FEC对应的BGP路由下一跳，获取对端公网设备地址，进而获得公网FEC并生成所述私网FEC和公网FEC的映射并保存；

UDP源端口号映射模块，用于生成所述UDP源端口号与本节点UDP源端口号的映射并保存。

12.一种应用权利要求7-11任一所述公网LSP的探测系统的虚拟私有网VPN，用户网络边缘设备为私网设备，服务提供商边缘设备为公网设备；其通过所述公网LSP的探测系统实现所述用户网络边缘设备对于公网LSP的探测。