CN101697527B

CN101697527B - 网络处理器实现虚拟私有网络快速重路由的方法及装置

Info

Publication number: CN101697527B
Application number: CN2009101806279A
Authority: CN
Inventors: 闫学涛; 敖斌
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: CN101697527A

Abstract

本发明提供了一种网络处理器实现虚拟私有网络快速重路由的方法及装置，通过建立链路，在链路中同时部署虚拟私有网络快速重路由(VPNFRR)和外层快速重路由(FRR)作为次优选链路，设置VPN FRR链路保护级别高于外层FRR链路保护级别；当判断到优选链路发生故障，当进一步判断到优选链路发生故障的位置是位于运用VPN FRR的用户边缘交换设备(CE)双归服务商边缘交换设备(PE)的区域中且部署的外层FRR无法对其进行保护的PE结点或链路，则获得VPN FRR链路的信息，将数据包封装后经由VPN FRR链路转发出去。本发明解决了网络中存在VPN FRR和外层FRR时FRR属性冲突的问题。

Description

网络处理器实现虚拟私有网络快速重路由的方法及装置

技术领域

本发明涉及数据传输领域，具体的说涉及一种VPN(虚拟私有网络)当链路出现故障时，快速切换到备用链路的方法及装置。

背景技术

VPN FRR(Virtual Private Network Fast Re-Routing：虚拟私有网络快速重路由)应用于CE(Customer Edge router，用户边缘交换设备)双归属网络结构中，即远端CE双归两个PE(Provider Edge route：服务商边缘交换设备)，且本地PE上同时存在去往两个PE的VPN路由的网络拓扑中，这是一种非常普遍的组网形式。图1显示的是CE双归属网络结构的一个简单例子，每台设备上显示的是该设备出口数据包封装格式。CE2同时归属PE2和PE3，PE2和PE3都会向PE1发布指向CE2的路由，并分配各自的VPN标签，这样的话CE1访问CE2的路径就有两条：CE1-＞PE1-＞P1-＞PE2-＞CE2，CE1-＞PE1-＞P2-＞PE3-＞CE2，此时就可应用VPN FRR技术，除了将优选的路由信息下发到路由表中，还要将次优选的路由信息进行保存，这些信息包括VPN标签和LSP(Label Switch Path，标签分发路径)标签。假设优选的路径是CE1-＞PE1-＞P1-＞PE2-＞CE2，而如果此时节点PE2出现故障，PE1是通过BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)邻居断掉或者外层LSP(Label Switch Path，标记交换路径)不可用来感知PE2的故障，PE1通过BFD(Bidirectional Forwarding Detection：双向转发检测)，感知外层LSP不可用，下发标志使用已保存的次优选的路由进行转发，这样就使用CE1-＞PE1-＞P2-＞PE3-＞CE2的备用路径，实现了虚拟私有网络的路由快速切换。

但在实际的应用中，对于可靠性要求比较高的网络如骨干网，仅对CE双归网络处进行保护(即VPN FRR)是不够的，还需部署局部链路或结点保护的LDP(标签分发协议)FRR(Fast Re-Routing，快速重路由)；而随着用户对因特网业务多样化的需求持续增长，MPLS(Multi Protocol LabelSwitch：多标签分发协议)TE(Traffic Engineering：流量管理)网络已作为一种优选方案被运营商所广泛采用。在MPLS TE网络中对局部链路或结点的保护需要MPLS TE FRR来实现。

在本文中将LDP FRR或TE FRR统一称为外层FRR(Fast Re-Routing，快速重路由)。但在VPN FRR和外层FRR共存的网络中，如图2所示的一种简单实例，由于PE1同时属于VPN FRR和外层FRR这两种FRR属性，现有方法无法处理这种情况。

现有的专利文献包括：专利申请号为200910119242.1的中国专利申请“快速重路由方法、装置和系统”。该中国专利申请是利用路由反射器实现的支持VPN FRR的一种快速重路由的方法，并没有对同时部署两类FRR存在的FRR属性冲突问题进行解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种虚拟私有网络中快速重路由的方法及装置，解决同时存在两类FRR时存在的FRR属性冲突问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网络处理器实现虚拟私有网络快速重路由的方法，包括：

建立链路，在链路中同时部署虚拟私有网络快速重路由VPN FRR和外层快速重路由FRR作为次优选链路，设置VPN FRR链路保护级别高于外层FRR链路保护级别，其中，将标签分发协议快速重路由LDP FRR或流量管理快速重路由TE FRR统一称为外层FRR，在链路中同时部署VPN FRR和外层FRR，还包括：根据链路的部署情况写路由表和FRR表；写路由表的步骤包括：保存VPN FRR索引作为路由下一跳索引，并将外层FRR索引作为VPN FRR的级联索引，分别将外层FRR和VPN FRR的标识进行置位；写FRR表的步骤包括：根据路由表中的外层FRR索引和VPN FRR索引作为FRR表的关键字写外层FRR和VPN FRR表，保存优选、次优选路由信息及标识优选链路是否有故障的标识信息；将外层FRR的索引作为VPNFRR级联索引进行保存；

当判断到优选链路发生故障，当进一步判断到优选链路发生故障的位置是位于运用VPN FRR的用户边缘交换设备CE双归服务商边缘交换设备PE的区域中且部署的外层FRR无法对其进行保护的PE结点或链路，则获得VPN FRR链路的信息，将数据包封装后经由VPN FRR链路转发出去。

进一步来说，所述方法还包括：

当优选链路发生故障的位置不是位于运用VPN FRR的用户边缘交换设备CE双归服务商边缘交换设备PE的区域中且部署的外层FRR对其进行保护的PE结点或链路，则按照原有的外层FRR链路进行报文的封装和转发。

进一步来说，所述判断到优选链路发生故障的步骤，包括：

查询FRR表，如果此时标识优选链路是否故障的标识置位，则表明优选链路发生故障。

进一步来说，所述判断到优选链路发生故障的步骤之后，包括：

将FRR表保存的优选、次选路由信息进行倒换，并将标识优选链路发生故障的标识置位。

进一步来说，所述获得VPN FRR链路的信息，包括：

查询VPN FRR表，通过VPN FRR表获得链路信息。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种网络处理器，所述网络处理器包括：驱动模块和微码模块；

所述驱动模块，用于建立链路，在链路中同时部署VPN FRR和外层FRR作为次优选链路，设置VPN FRR保护级别高于外层FRR的链路保护级别，其中，将标签分发协议快速重路由LDP FRR或流量管理快速重路由TE FRR统一称为外层FRR，所述驱动模块，进一步用于通过写路由表保存VPN FRR索引作为路由下一跳索引，并将外层FRR索引作为VPN FRR的级联索引，分别将外层FRR和VPN FRR的标识进行置位；并根据路由表中的FRR索引作为FRR表的关键字写外层FRR和VPN FRR表，保存优选、次优选路由信息及标识优选链路是否有故障的标识信息；将外层FRR的索引作为VpN FRR级联索引进行保存；

所述微码模块，用于当优选链路发生故障时，进一步判断到优选链路发生故障的位置是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR无法对其进行保护的PE结点或链路，则获得VPN FRR链路的信息，将数据包经由VPN FRR链路转发出去。

进一步来说，所述微码模块，进一步用于当优选链路发生故障的位置不是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR对其进行保护的PE结点或链路，则按照原有的外层FRR链路进行报文的封装和转发。

进一步来说，所述微码模块，进一步用于查询FRR表，如果此时标识优选链路发生故障的标识置位，则表明优选链路发生故障。

进一步来说，所述驱动模块，进一步用于当优选链路发生故障时，将FRR表保存的优选、次选路由信息进行倒换，并将标识优选链路发生故障的标识置位。

进一步来说，所述微码模块，进一步用于通过查询VPN FRR表获得VPNFRR链路信息。

与现有技术相比较，本发明解决了网络中存在VPN FRR和外层FRR时FRR属性冲突的问题；本发明将VPN FRR设为保护级别高于外层FRR的链路保护，发生故障的位置是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR无法对其进行保护的PE结点或链路，才需要启用本发明中的高级VPN FRR保护来进行保护，而对于其他节点或链路可采用已有的外层FRR技术来进行，这样无需对其他节点进行改动，实现方便。

此外，本发明还提供了进行区分索引范围的方式将VPN FRR和外层FRR写到一个FRR表中，无需开辟新的空间创建表，节省了空间；本发明还在路由表中将外层FRR索引作为VPN FRR的级联索引进行保存，这样减少了微码查找路由的查表次数，提高了网络处理器的处理效率。

附图说明

图1是CE双归属网络的示意图；

图2是VPN FRR和外层FRR共存的网络拓扑的一个实例；

图3A是利用本发明网络处理器实现VPN FRR和外层FRR共存的方法示意图；

图3B是本发明网络处理器的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式的VPNFRR与TE FRR共存数据处理方法的驱动模块流程图；

图5是本发明具体实施方式的VPNFRR与TE FRR共存数据处理方法的微码模块流程图。

具体实施方式

本发明的主要思想是将VPN FRR设为保护级别高于外层FRR的链路保护，VPN FRR感知链路故障的时间略大于外层FRR(毫秒)，即若一段链路或结点处于两种FRR保护的重叠区域，且两种保护均可通过FRR技术对其进行保护，则此时外层FRR起作用。

下面结合附图对本发明具体实施方式作详细说明。

如图3A所示，利用本发明网络处理器实现VPN FRR和外层FRR共存的方法包括以下步骤：

步骤301.建立链路，在链路中同时部署VPN FRR和外层FRR，设置VPN FRR保护级别高于外层FRR的链路保护；

步骤302.驱动模块根据链路的部署情况写路由表和FRR表；

步骤303.此时驱动模块写路由表包括：保存路由信息，保存VPN FRR索引作为路由下一跳索引，并将外层FRR索引作为VPN FRR的级联索引保存，路由表中分别将标识外层FRR和VPN FRR的标识进行置位；

步骤304.驱动模块写FRR表包括：此时根据路由表中的FRR索引分别作为FRR表的关键字写外层FRR和VPN FRR表，FRR表作为保存优选、次优选路由信息的表项，还保存着标识优选链路是否有故障的标识(此时该标识不置位)；特别的VPN FRR表中将外层FRR的索引作为级联索引进行保存；

步骤305.微码模块查询FRR表，如果此时标识路由发生故障的标识没有置位，即链路正常，则微码模块此时将数据包按优选链路进行正常封装转发，否则执行步骤306；

步骤306.优选链路发生故障，驱动模块操作FRR表；将FRR表在步骤304保存的优选、次选路由信息进行倒换，并将标识优选链路发生故障的标识置位；

步骤307.判断优选链路发生故障的位置是否位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR无法对其进行保护的PE结点或链路，是则执行步骤308，否则执行步骤309；

步骤308.微码模块查询FRR表，发现标识优选链路发生故障的标识置位，微码模块首先查询VPN FRR表，根据VPN FRR表获得链路信息并对数据包进行封装，将数据包经由所述获得的VPN FRR链路转发出去；

步骤309.由于规定VPN FRR是优先级更高的FRR技术，因此当链路发生故障的位置不是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR可以对其进行保护的PE结点或链路，则此时按照原有的外层FRR技术进行报文的封装和转发。

如图3B所示，是本发明网络处理器的结构示意图。本发明采用网络处理器实现，网络处理器包括：驱动模块和微码模块。

所述驱动模块，用于建立链路，在链路中同时部署VPN FRR和外层FRR，设置VPN FRR保护级别高于外层FRR的链路保护；

所述微码模块，用于查找路由表和FRR表，并根据优选路由路径是否发生故障的标识信息判断出网络中的链路情况，进行相应的动作进行报文的封装并进行报文转发。

进一步来说，所述微码模块，用于查找路由表和FRR表，并判断网络中的链路情况，当链路正常，则将数据包按优选链路进行正常封装转发，当优选路由路径发生故障时，进一步判断到优选链路发生故障的位置是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR无法对其进行保护的PE结点或链路，则获得次优选链路的信息，并对数据包进行封装，将数据包经由次优选链路转发出去；否则按照原有的外层FRR技术进行报文的封装和转发。

在本发明一个优选实施例中，所述微码模块，进一步用于当优选链路发生故障的位置不是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR可以对其进行保护的PE结点或链路，则按照原有的外层FRR链路进行报文的封装和转发。

所述驱动模块，进一步用于通过写路由表保存VPN FRR索引作为路由下一跳索引，并将外层FRR索引作为VPN FRR的级联索引，分别将外层FRR和VPN FRR的标识进行置位；并根据路由表中的FRR索引作为FRR表的关键字写外层FRR和VPN FRR表，保存优选、次优选路由信息及标识优选链路是否有故障的标识信息；将外层FRR的索引作为VPN FRR级联索引进行保存。

在本发明一个优选实施例中，所述微码模块，进一步用于查询FRR表，如果此时标识优选链路发生故障的标识置位，则表明优选链路发生故障。

在本发明一个优选实施例中，所述驱动模块，进一步用于当优选链路发生故障时，将FRR表保存的优选、次选路由信息进行倒换，并将标识优选链路发生故障的标识置位。

在本发明一个优选实施例中，所述微码模块，进一步用于通过查询VPNFRR表获得VPN FRR链路信息。

参照图4所示，是本发明具体实施方式的VPN FRR与TE FRR共存数据处理方法的驱动模块流程图。

以图4所示：驱动模块按照配置信息写路由表，路由表结果的信息由配置信息决定：

1)从配置信息中判断VPN FRR索引是否为零：若不为零，则代表配置信息中存在VPN FRR的如图2所示的组网配置。此时路由表结果中记录VPN FRRFlg标志，标识是该组网情况，下一跳信息记录为VPN FRR索引；这种情况还需写FRR表，将配置信息的主备路由和主备标签信息写入FRR表。

这种情况下，若主链路发生故障，则会由协议检测到链路发生故障的状态通知驱动模块，驱动模块将FRR表在之前的未发生故障保存的主备路由和主备标签进行主备倒换，然后重写FRR表，这样就将原备用链路切换为主链路使用，进行了链路保护；若为零，则代表不存在VPN FRR网络配置情况。

2)再通过配置信息判断TE FRRindex是否为零，若为零则说明不存在FRR配置，则按原路由添加流程；若VPNFRR索引为零且TE FRRindex不为零，则类似1)步骤中VPN FRR索引不为零的情况处理：此时路由表结果中记录TE FRRFlg标志，标识是该组网情况，下一跳信息记录为TE FRR索引；这种情况还需写FRR表，将配置信息的主备路由和主备标签信息写入FRR表。

这种情况下，若主链路发生故障，则会由协议检测到链路发生故障的状态通知驱动，驱动模块将FRR表在之前的未发生故障保存的主备路由和主备标签进行主备倒换，然后重写FRR表，这样就将原备用链路切换为主链路使用，进行了链路保护；若VPN FRR索引不为零且TE FRRindex也不为零，还需将TE FRR索引作为VPN FRR索引的级联索引保存在VPN FRR表中。

参照图5所示，是本发明具体实施方式的VPN FRR与TE FRR共存数据处理方法的微码模块流程图。

以图5所示的微码模块通过查找驱动模块写的路由表和FRR表进行如下处理：

微码模块先查路由表，先判断VPN FRR标志位是否置位：

1)如果没置位再判断TE FRR标志是否置位，此时如果TE FRR置位则是只有TE FRR，没有VPN FRR，走TE FRR的流程即可，如果TE FRR也没置位，则两种FRR都不存在，若两种FRR都不存在则走普通数据封装转发流程；

2)如果置位，则就直接跳转进行FRR表的查找，判断VPN FRR的切换标志SWFLG是否置位：

2.1)若此时VPN FRR的切换标志SWFLG没有置位，查FRR表看TEFRR标志是否存在，若存在查FRR表看TE FRR(外层FRR)标志是否存在，若存在则走TE FRR流程转发，否则按照VPN FRR表的下一跳索引查下一跳表，封装数据转发。

2.2)若置位，则代表优选链路发生了故障，则直接利用VPN FRR表的下一跳索引查下一跳表：若查找成功，则使用FRR表中的路由信息和标签信息(由于驱动该情况已将主备路由信息和主备标签信息进行了倒换)进行封装数据转发，实现了链路保护功能；若查找不成功，则丢弃。

下面通过具体应用中的实例对本发明技术方案进行示例性说明。

以图2所示的外层FRR(如前所述外层FRR可以是TE FRR，也可以是LDP FRR，这里以TE FRR为例)和VPN FRR共同部署的网络拓扑实例为例来说明该发明方法的具体实施流程如下：

A1、按上述部署建立链路，驱动模块操作路由表：需要在路由表中先后置上TE FRR标志和VPN FRR标志，这两个标志用以通知微码模块这两种FRR部署同时存在。并且将VPN FRR索引记录在路由表中，作为路由的下一条索引。由于同时存在TE FRR，则需要反查路由表将已保存的TEFRR索引获取出来，并作为VPN FRR的级联索引保存。以这两个索引分别为键值写FRR表，为解决两类FRR的索引的冲突，可按其属性将其分别分配在不同的范围内，如：1～1024为TE FRR索引值，如为X；1025～2048为VPN FRR索引值，如为Y，这样保证两类FRR索引不会重复。

B1、驱动操作表空间中的FRR表，以步骤A1中的FRR索引作为键值分别写FRR表的两条表项，一条是VPN FRR表项，一条是TE FRR表项。该VPN FRR表项中保存该条路由信息中的内、外层标签，此时分别记为MainOuterLab、MainInnerLab。同时将备用链路的标签和下一跳索引也保存到该条VPN FRR表项中；此时TE FRR表项中同样也保存路由信息中的内、外层标签，此时分别记为TE_MainOuterLab、TE_MainInnerLab。同时将备用(次优选)链路的标签和下一跳索引也保存到该条TE FRR表项中。

C1、微码模块先查路由表，先判断VPN FRR标志位是否置位，如果没置位再判断TE FRR标志是否置位，此时如果TE FRR置位则是只有TE FRR，没有VPN FRR，走TE FRR的流程即可，如果TE FRR也没置位，则两种FRR都不存在，若两种FRR都不存在则走普通数据封装转发流程，否则执行步骤D1。

D1、微码模块一旦查找到路由表中置了VPN FRR标志位，就直接跳转进行FRR表的查找，若此时VPN FRR的切换标志SWFLG没有置位，则执行步骤E1；

E1、查FRR表看TE FRR标志是否存在，若存在执行步骤F1，否则执行G1；

F1、查FRR表看TE FRR标志是否存在，若存在G1、如果TE FRR标志没有置位，则只有VPN FRR存在，走普通VPN FRR流程封装数据，即取VPN FRR表项中的标签封装数据。

H1、此时若VPN FRR和TE FRR的主链路同时发生故障如附图2中的PE2结点发生故障，则驱动模块在这两个表项中分别置上SWFLG和TE_SWFLG，以通知微码主用链路发生故障，同时分别将其主备标签和主备下一跳索引互换。

I1、微码模块查找FRR表中得知VPN FRR切换标志SWFLG使能，即触发了优先级更高的保护措施，对于PE2结点保护，TE FRR虽然感应到主链路有故障，但对它无法实施保护，此时只需根据VPN FRR表中使用FRR表中的内外层标签作为数据包的内外层标签，使用表中的下一跳索引作为数据的下一跳路径进行转发。

需要指出的是，以上所述只是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，任何熟悉本领域的技术人员对本发明技术特征所做的等同替换或者相应改进，仍在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种网络处理器实现虚拟私有网络快速重路由的方法，其特征在于，包括：

建立链路，在链路中同时部署虚拟私有网络快速重路由VPN FRR和外层快速重路由FRR作为次优选链路，设置VPN FRR链路保护级别高于外层FRR链路保护级别，其中，将标签分发协议快速重路由LDP FRR或流量管理快速重路由TE FRR统一称为外层FRR，在链路中同时部署VPN FRR和外层FRR，还包括：根据链路的部署情况写路由表和FRR表；所述写路由表的步骤包括：保存VPN FRR索引作为路由下一跳索引，并将外层FRR索引作为VPN FRR的级联索引，分别将外层FRR和VPN FRR的标识进行置位；所述写FRR表的步骤包括：根据路由表中的外层FRR索引和VPN FRR索引作为FRR表的关键字写外层FRR和VPN FRR表，保存优选、次优选路由信息及标识优选链路是否有故障的标识信息；将外层FRR的索引作为VPN FRR级联索引进行保存；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.如权利要求1-2任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

所述判断到优选链路发生故障的步骤，包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断到优选链路发生故障的步骤之后，包括：

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述获得VPN FRR链路的信息，包括：

查询VPN FRR表，通过VPN FRR表获得链路信息。

6.一种网络处理器，其特征在于，所述网络处理器包括：驱动模块和微码模块；

7.如权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，

所述微码模块，进一步用于当优选链路发生故障的位置不是位于运用VPN FRR的CE双归PE的区域中且部署的外层FRR对其进行保护的PE结点或链路，则按照原有的外层FRR链路进行报文的封装和转发。

8.如权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，

所述微码模块，进一步用于查询FRR表，如果此时标识优选链路发生故障的标识置位，则表明优选链路发生故障。

9.如权利要求8所述的网络处理器，其特征在于，

所述驱动模块，进一步用于当优选链路发生故障时，将FRR表保存的优选、次选路由信息进行倒换，并将标识优选链路发生故障的标识置位。

10.如权利要求9所述的网络处理器，其特征在于，

所述微码模块，进一步用于通过查询VPN FRR表获得VPN FRR链路信息。