CN101523811A - 用于改进的网络路由选择的基于以太网的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在源站点和目的站点之间对互联网协议进行路由选择的基于以太网的网络。一个实施例包括在源站点和目的站点之间的多个分散数据传输骨干网。源站点包括用于在源站点将IP业务分配到用于传输至目的站点的多个骨干网的控制装置。

Description

用于改进的网络路由选择的基于以太网的系统和方法
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年2月4日提交的名为“Systems andMethods for Improved Network Routing”的第60/650,312号美国临时申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明总地涉及网络路由选择，更具体地涉及用于对IP(互联网协议)网络的边缘处和核心骨干网中的IP业务进行路由选择的基于以太网的系统和方法。
背景技术
高速互联网价格持续下降，但维护和操作网络的基础成本却一直相对较高。保持单位成本高的一个主要因素是，用于兆兆位MPLS骨干网路由器的成本高。所以，随着带宽需求的增长，价格也可能增长。因此，需要以成本更有效的方式来将网络结构扩展得更大(即，更大的带宽容量)。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的三阶多底盘(multichassis)以太网路由器(MER)的示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的连接到对等和边缘网络(peer and edge network)的多个平行骨干网(NxBB)的示意图；
图3是根据本发明另一个实施例的如图1所示的多底盘以太网路由器和连接在多个站点之间的如图2所示的多个平行骨干网的组合的示意图；
图4是根据本发明另一个实施例的与多个站点之间的现存MPLS核心平行的基于多底盘以太网路由器的核心的示意图；
图5是图4所示的本发明的可选版本的示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的连接在核心路由器和边缘路由器中间的多核心局域网的示意图；以及
图7是可选LIM的示意图。
具体实施方式
以较低成本将这些网络扩展得更大的一种方法是，使用多个以太网交换机的网络或矩阵来执行当前由昂贵的路由器执行的功能。可以使用这些以太网交换矩阵来代替兆兆位MPLS骨干网路由器，也可以使用其来代替网络骨干网边缘处的千兆比特接入路由器。通过使用以太网交换矩阵，可以降低单位成本。
尽管成本是一个关注点，但在设计和实现新系统时可扩展性(scalability)(即，随带宽需求增长的能力)也是一个关注点。事实上，一些预测者估计会出现非常大的需求增长。因此，以合理的成本扩展网络的能力将是非常重要的。
已经开发出了三种系统来解决这些问题。可以单独或一起使用这些系统来形成有效成本、可扩展的核心骨干网网络和/或边缘网络。这些系统包括多底盘以太网路由器(“MER”)、多个平行骨干网结构(“NxBB”)、以及中间的LAN(“LIM”)。
多底盘以太网路由器(MER)
在一个实施例中，MER将包括由多个以太网交换机构建的多阶CLOS矩阵(例如，三阶)路由器。MER将使用IP协议来向多个交换阶分配业务负载(traffic load)。这个设计利用了现有技术，但可以通过增加附加的以太网交换机、附加的阶、两者的结合、或新的便宜的MER来进行扩展。
图1是根据本发明一个实施例的三阶MER的一个实施例的示意图。在这个特定实施例中，MER在三阶中的每阶都使用了4个以太网交换机。另外，可以增加附加的交换机或阶。在这个特定实例中，如图1中的箭头所示，最终流出L34的业务到达L11。L11使用一种或多种负载平衡或分配方法从L21到L24平均分配业务。L21至L24将业务转到L34，L34将业务混和并传输到必要的链路。本设计在扩展方面提供了很大增长。例如，在所述的实施例中，4xMER在节点尺寸上提供了4x的增长。三阶结构的最大增长为n^2/2，其中，n是每阶中使用的交换机的数目。五阶和七阶矩阵将进一步增加可扩展性。
尽管CLOS矩阵是已知的，但在本特定实施例提供的多个以太网交换机的网络中并没有实现CLOS矩阵。另外，使用专有软件来实现通常在非常昂贵的MPLS路由器中实现的CLOS矩阵，并将CLOS矩阵包含到单个逻辑单元中。在本特定实施例中，将多个便宜的以太网交换机形成到矩阵中，并使用IP协议(而不是专有软件)来实现CLOS分配。进一步，在本特定实施例中，在每跳的多个交换机(而不是在单个装置中)实现CLOS矩阵。在其它实施例中可以使用其它协议。
在将以太网交换机连接到一起之后，可以使用基于流量的负载平衡来将多个数据包和/或数据包单元分配到矩阵的不同阶。内部网关协议(“IGP”)可以用来实现负载平衡技术。在一些实施例中，MER可以使用相等的成本负载平衡，以使与目的地相关的每个三阶逻辑单元(box)(即，L31、L32、L33、及L34)都能够接收到相同的业务量。例如，在逻辑单元L1、L2、和L3都与纽约通信的情况下，每个逻辑单元将会收到相同的业务量。当实施新的MER时，本技术相对容易地实现并可以很好地扩展。
在另一个实施例中，可以使用诸如用于向最不忙的交换机发送数据包的业务工程技术的(例如MPLS业务工程)带宽认知(bandwidth aware)负载平衡技术来对MER上的业务进行分配。在一个实施例中，中间层可以运行业务工程功能，从而作出明智的路由选择决定。
在又一个实施例中，可以使用中间层(即，L21、L22、L23、及L24)中的业务认知技术(traffic awareness technique)来确定下游的业务需求。即，中间层可以确定第三层或最后一层的需求，然后基于容量需要来确定路由选择。在本实施例中，中间层可以通过业务工程隧道(例如，MPLS隧道)或通过层2 VLANS接收来自最后(即，第三)层的需求或容量信息。可选地，可以平衡IGP的改变，以向中间层传达带宽信息。例如，交换机L31可以向中间层传达(例如，通过IGP或其它协议)其以30Gb的业务连接至纽约。中间层可以使用该协议信息，也可以使用来自其他交换机的信息，以对MER进行负载平衡。
在另一个实施例中，MER的实现可以使用控制逻辑单元或路由反射器来管理MER。在一些实施例中，路由反射器或控制逻辑单元可以参与或控制路由选择协议、保持路由选择统计、用MER解决投射问题、或扩展路由选择协议等。在一个实施例中，路由反射器可以实现路由选择协议。因此，代替与另一个MER中的第三阶进行通话的MER中的第三阶，与MER相关的路由反射器可以和与另一个MER相关的路由反射器进行通话，以确定路由选择需求和协议。路由反射器可以使用边界网关协议(“BGP”)或IGP路由反射协议(例如，路由反射器可以用作区域边界路由器)。
多个平行骨干网(NxBB)
用来扩展核心骨干网网络的另一个实现是创建多个平行骨干网。图2示出了这类实施的一个实施例。通过NxBB结构，可以将业务分到多个骨干网上，从而增加扩展。
如图2所示，实现的一个实施例使用了多个核心站点之间的一系列平行骨干网。骨干网可以使用较大的MPLS路由器、以太网交换机、上述MER、或任何其它适合的路由选择技术。另外，在所述的实施例中，通过连接到每个骨干网的边缘或通用对等结构(peering infrastructure)将对等体连接到骨干网，并且用户可以连接到特定的骨干网边缘。即，通过单个对等边缘将对等体连接到多个平行骨干网(BB、BB1、BB2、BB3、及BB4)，通过独立的边缘网络将用户连接到骨干网。在图2中，每个骨干网都有其自己的用户边缘网络。但是，在可选实施例中，仅有一个或仅有一对边缘网络可用(类似于一个对等边缘)。边缘网络也可以使用包括上述MER的不同路由选择技术。MER的使用有助于对等边缘的扩展。
图2中的箭头示出了在平行骨干网网络中业务流的实例。在这个实例中，最终流向用户A至Z的业务从对等#2到达。对等边缘基于业务的最终目的地，将业务分配给多个骨干网(例如，对等边缘可以基于IP目标前缀来分配业务)。然后，每个骨干网通过其相关的用户边缘将业务转到最终用户目的地。
多个平行骨干网网络可以具有许多优势。例如，平行骨干网使每个骨干网中的交换需求变小，因此可以使用以太网交换机和/或MER。另外，平行骨干网结构可以平衡现存的路由选择和控制协议，诸如像业务工程的BGP工具、联邦、及MBGP等。使用业务工程协议有助于将业务引导到适当的骨干网。另外，通过现存的多个骨干网，可以创建用于关键任务应用的容错备份系统。即，可以将一个或多个骨干网用于灾难恢复和/或备份的目的。进一步，在其它实施例中，可以基于不同的因素组织和使用平行骨干网。例如，对等体可以具有一个或多个专用于其的骨干网。类似地，用户可以具有一个或多个专用于其的骨干网。在其它实施例中，可以基于业务和/或服务将用户分配到多个骨干网上。例如，由IP网络传送话音的技术服务(VoIP)可以使用一个或多个骨干网，而其它IP服务可以使用其它骨干网。所以，可以通过对等体、用户、服务、业务量大小、或任何其它适当的准备参数来准备骨干网。
进一步，如图3所示，可以将多底盘以太网路由器(MER)和平行骨干网(NxBB)的结合用于更大的扩展。例如，如图3中的实例所示，可以使用MER和平行骨干网的结合，将300G的以太网交换容量增大64x(增大到19,200G)。在这个实例中，将8x MER和8x平行骨干网结合，以获得64x的可扩展性。如果使用更大的MER(例如，16x或32x)和/或更多的平行骨干网，扩展性甚至可以更大。因此，单独和/或一起使用这些技术可以大大有助于扩展容量。
另外，如图4所示，可以将基于以太网的核心(例如，基于MER的核心)作为平行核心添加到现存的MPLS核心上，从而以合理的价格增加容易的可扩展性而不需代替现存的核心。在这个实施例中，可以将一些现存用户和新用户路由到新的以太网-核心骨干网上。可选地，可以将诸如VoIP的特定服务放到新的骨干网上，同时将其它的服务保留在MPLS上。可以思考和使用两个核心的许多不同的使用情况。
图5为与现存的MPLS核心平行的基于以太网的平行核心的示意图。可以基于每个目的使用BGP技术来选择使用哪个骨干网。将候选路由用BGP公用字符串(和IP下一个跳)进行标记，BGP公用字符串用于将所有到目的地址的业务强加到第二骨干网上。可以基于路由到路由(route by route)来完成路由选择，并可以基于源来改变路由选择。可选地，可以使用基于用户的全球策略，来使存在一组特定用户部分的所有业务使用相同的骨干网。可以通过容量计划工具来自动生成路由选择和路由图。
中间的LAN(LIM)
用于扩展骨干网的另一个网络实施是LIM。图6示出了LIM的一个实施例。在所示的实施例中，通过多个以太网交换机将核心路由器连接到边缘路由器。这和上面讨论的MER的结构类似，除了在阶1和3中使用了现有的核心路由器和边缘路由器(而不在所有阶都使用以太网交换机)。这个结构的优点是，不需要用以太网交换机替换它们，就可以将现存的路由器扩展得更大。如上所述，使用中间层的以太网交换机和CLOS矩阵将增加现存核心和边缘路由器的容量。在一个实施例中，核心和边缘路由器用于通过矩阵来准备业务。
图7是可选LIM的示意图。面向运营商边缘(PE)的用户(例如)可以具有4 x 10G到LIM。通过1+1保护，可以允许20G的用户面向工作业务。在面向WAN侧，每个运营商或核心路由器(P)都具有4 x 10G到LIM。使用1+1保护，允许至少20G的WAN业务。
虽然参考优选实施例描述本发明，但是本领域的技术人员可以发现在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式上和细节上的变化。

Claims (16)

1.一种路由器，用于对源骨干网和目的骨干网之间的互联网协议(IP)业务进行路由选择，所述路由器包括：
多个以太网交换机的N x M实施IP的CLOS矩阵，其中，N>1是所述矩阵中的阶数，M>1是每阶中的交换机的数目；以及
路由选择协议控制装置，用于在所述多个交换机之间分配IP业务。
2.根据权利要求1所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括：负载平衡装置，用于平衡一个或多个阶中的每阶的两个或更多个交换机之间的业务流。
3.根据权利要求2所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括用于平衡业务的基于流量的负载平衡装置。
4.根据权利要求2所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括用于平衡业务的内部网关协议(IGP)实施装置。
5.根据权利要求2所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括：基于同等成本的负载平衡装置，用于通过使与公共目的地相关的最后一阶的每个交换机接收大致相同的通信量来平衡业务。
6.根据权利要求2所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括用于平衡业务的带宽认知平衡装置。
7.根据权利要求2所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括用于平衡业务的业务认知负载平衡装置。
8.根据权利要求1所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括耦合到所述多个交换机的矩阵的路由反射器或控制器。
9.根据权利要求1所述的路由器，其中，所述路由选择协议控制装置包括集成到所述以太网交换机的控制装置。
10.一种网络系统，用于对源站点和目的站点之间的互联网协议(IP)业务进行路由选择，所述网络系统包括：
多个离散数据传输骨干网，位于所述源站点和所述目的站点之间；
源站点控制装置，用于将所述源站点处的IP业务分配到用于传输到所述目的站点的所述多个骨干网。
11.根据权利要求10所述的网络系统，进一步包括：目的站点控制装置，用于对基于所述目的站点处的所述多个骨干网接收的IP业务进行路由选择。
12.根据权利要求11所述的网络系统，其中：
一个或多个所述骨干网专用于来自一个或多个用户的IP业务；
所述源站点控制装置将IP业务分配到所述多个骨干网，作为发起所述业务的用户的功能；以及
所述目的站点控制装置包括控制装置，所述控制装置专用于用作对IP业务进行路由选择的一个或多个所述骨干网，作为发起所述业务的用户的功能。
13.根据权利要求11所述的网络系统，其中：
所述源站点控制装置包括所有所述骨干网共有的对等边缘；以及
目的站点控制装置包括多个对等边缘，所述多个对等边缘中的每个都连接到一个或多个所述骨干网，用于对IP业务进行路由选择，作为发起所述业务的用户的功能。
14.根据权利要求10所述的网络系统，其中，所述源站点控制装置包括用于对IP业务进行分配的装置，作为所述多个骨干网上的业务量功能。
15.根据权利要求10所述的网络系统，其中，所述源站点控制装置包括用于对IP业务进行分配的装置，作为所述IP业务的类型或本质的功能。
16.一种用于在核心骨干网和边缘之间对互联网协议(IP)业务进行路由选择的系统，包括：
多个以太网交换机的N x M实施IP的CLOS矩阵，其中：
N>1是所述矩阵中的阶数；
M>1是每阶中的交换机的数目；
所述第一阶和最后阶的所述M个交换机是多协议标签交换(MPLS)交换机；以及
所述第一阶和最后阶之间的至少一阶的所述M个交换机是以太网交换机；以及
路由选择协议控制装置，用于在所述多个交换机之间分配IP业务。
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