CN101710899A

CN101710899A - 一种mpls网络保护切换方法、lsr和系统

Info

Publication number: CN101710899A
Application number: CN200910252447A
Authority: CN
Inventors: 何文娟; 赵勇; 管华
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: CN101710899B

Abstract

本发明涉及MPLS技术，特别是涉及一种MPLS网络的保护切换方法、LSR和系统，本发明方法包括：当主用标签交换路径(LSP)上的当前工作节点(LSR)的入接口发生故障或者从上游LSR接收到路径拆除消息时，若所述当前LSR为聚合节点(MP)，则生成路径错误消息；所述当前LSR通过备用LSP将所述错误消息发送到上游PLR，通知所述上游PLR进行保护切换。利用本发明方法，当主用LSP的任意工作节点的接口出现故障时，能够快速通知上游的PLR节点进行保护切换，减少流量的丢失。

Description

一种MPLS网络保护切换方法、LSR和系统

技术领域

本发明涉及MPLS技术，特别是涉及一种MPLS网络保护切换方法、LSR和系统。

背景技术

作为下一代网络的关键技术，MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)技术在IP网络中扮演着越来越重要的角色。MPLS技术最初是为提高路由器转发速度而提出的，但是由于其固有的优点，它在流量工程、虚拟个人网络(VPN)、服务质量(QoS)等方面也得到了广泛的应用，日益成为大规模IP网络的重要标准。

随着MPLS技术越来越成为IP网络多业务承载的关键技术，MPLS的故障检测和保护切换已经成为重要课题。保护切换技术对于提高MPLS网络的可用性和稳定性具有关键意义。保护切换意味着对受保护的标签交换路径(LSP)路由的预计算和资源的预分配，可以保证在LSP连接失效或者中断后快速重新获得网络资源。

如图1所示为现有技术中MPLS DETOUR网络保护切换示意图。在入口标签交换路由LSR(R1)和出口LSR(R5)之间建立主用LSP(T1)和备用LSP(D1、D2、D3、D4)，如图1所示，主用LSP(T1)的路径为[R1-＞R2-＞R3-＞R4-＞R5]，在正常情况下，工作流量从入口LSR(R1)发送到出口LSR(R5)。在图1中，对T1建立完整的ONE-TO-ONE保护，即为了完全的保护这N个节点，建立N-1条备用LSP(D1、D2、D3、D4)。图1所示的备用LSP是能够完整的保护主用LSP(T1)的，其保护路径如图1所示：

R1′s Backup(D1)：[R1-＞R6-＞R7-＞R8-＞R3]；

R2′s Backup(D2)：[R2-＞R7-＞R8-＞R3]；

R3′s Backup(D3)：[R3-＞R8-＞R9-＞R5]；

R4′s Backup(D4)：[R4-＞R9-＞R5]；

D1、D2、D3、D4都是T1的备用LSP，对T1进行局部保护。

备用LSP的入口节点即为PLR点，备用LSP与主用LSP聚合的节点即为MP点，即备用LSP的尾节点并且必须在主用LSP的路径上。当主用LSP上发生故障，PLR节点(Point of Local Repair，本地修复节点)就会进行FRR(Fast Reroute，快速重路由)倒换，将流量切换到本地的备用LSP。例如，当R2检测到R2-R3之间的链路发生故障、或者R3节点发生故障，R2就会把从R1沿着主用LSP接收到的流量切换到[R2-＞R7]。

在现有的实现技术中，节点检测链路或下游节点的故障，可以通过BFD双向前向探测机制、MPLS OAM检测报文、HELLO消息或者IGP-TE方法实现。BFD、MPLS OAM检测报文、HELLO消息这三种方法比较相似，都是通过不停的向对端发送检测报文来检测链路是否正常，大量的检测报文，增加了网络的负担。

IGP-TE方式，可以迅速通告PLR点下游节点的接口变化，但是故障节点很难定位，必须遍历LSP的ERO(EXPLICIT ROUTE object，显式路径对象)才能确定某条LSP是否经过了该接口，而当ERO是松散时，则无法定位到本节点的某条LSP是否经过该接口，而且当LSP的数目较多时，遍历ERO会占用大量的CPU的资源，因此，实现中一般不采用这种方式进行处理。

现有技术中，当没有检测报文等其他辅助手段检测故障时，PLR点只有接收到PATHERR消息，该PLR点才能进行主动FRR切换。当某个节点的出接口Down时，该节点可以通过主用LSP向上游发送路径错误PATHERR消息，PLR点接收到PATHERR消息就会主动进行FRR切换；但是当某个节点的入接口Down时，其上游的PLR点是不可能接收到PATHERR消息，也就不会主动进行FRR切换。只有当PLR点的RESV老化，才会认为下游节点出现故障，并进行FRR切换。例如图1中，当R3的入接口Down时，R2是不可能接收到PATHERR消息，因此R2只有感知到RESV老化之后，才会进行FRR的主动切换。但是，RESV的老化需要较长的时间(大概120秒)，这样就无法实现流量的快速切换，导致部分流量的丢失。

发明内容

本发明提供一种MPLS保护切换方法、LSR和系统，可以提高备用LSP的切换速度。

一种多协议标签交换网络保护切换方法，包括：

当主用标签交换路径(LSP)上的当前工作节点(LSR)的入接口发生故障或者从上游LSR接收到路径拆除消息时，若所述当前LSR为聚合节点(MP)，则生成路径错误消息；

所述当前LSR通过备用LSP将所述错误消息发送到上游PLR，通知所述上游PLR进行保护切换。

进一步，若所述当前LSR不为MP，则所述当前LSR向主用LSP的下游LSR发送路径拆除消息。

更进一步，若所述当前LSR为PLR，则在所述当前LSR向下游LSR发送路径拆除消息后，还包括当前LSR拆除与该LSR连接的备用LSP。

其中，所述路径错误消息携带有上游修复节点(PLR)的标识；

所述当前LSR通过备用LSP将所述错误消息发送到所述上游PLR，通知所述上游PLR进行保护切换，具体指：

备用LSP中的LSR接收到所述错误消息，判断该LSR的标识与所述错误消息中携带的PLR标识是否相同，若相同，则该LSR为PLR，进行保护切换；若不相同，则继续向所述备用LSP中的上游LSR转发所述错误消息。

一种多协议标签交换网络保护切换LSR，包括：

第一判断模块，用于判断当前工作节点(LSR)是否为聚合节点(MP)；

消息生成模块，当主用标签交换路径(LSP)上的当前工作节点(LSR)的入接口发生故障或者从上游LSR接收到路径拆除消息时，若所述第一判断模块判断当前LSR为MP时，则所述消息生成模块生成路径错误消息；

第一发送模块，用于通过备用LSP将所述错误消息发送到上游PLR，通知所述上游PLR进行保护切换。

进一步，多协议标签交换网络保护切换LSR还包括：

第二发送模块，用于当所述第一判断模块的判断结果为当前LSR不为MP时，向主用LSP的下游LSR发送路径拆除消息。

更进一步，多协议标签交换网络保护切换LSR还包括：

第二判断模块，用于判断当前LSR是否为PLR；

拆除模块，用于当所述第二判断模块的判断结果为当前LSR为PLR时，拆除与当前LSR连接的备用LSP。

其中，所述消息生成模块生成的所述路径错误消息携带有上游的修复节点(PLR)的标识；以及所述LSR还包括：

第三判断模块，用于当备用LSP中的LSR接收到所述错误消息时，判断该LSR的标识与所述错误消息中携带的PLR标识是否相同；

切换模块，用于根据第三判断模块输出的结果，若相同，则该LSR为PLR，进行保护切换；若不相同，则继续向所述备用LSP中的上游LSR转发所述错误消息。

一种多协议标签交换网络保护切换系统，包括：聚合节点(MP)、修复节点(PLR)、第一工作节点(LSR)和第二LSR，其中：

所述PLR为主用LSP和备用LSP的共同入口节点，用于控制主、备LSP的切换；

所述第一LSR位于主用LSP上，用于当所述第一LSR的入接口发生故障或者从上游的第一LSR接收到路径拆除消息时，将故障消息或路径拆除消息向下游的第一LSR转发，一直发送到MP；

所述MP为主用标签交换路径(LSP)和备用LSP的聚合节点，当所述MP接收到所述故障消息或所述路径拆除消息时，生成路径错误消息；

所述第二LSR位于备用LSP上，用于将MP生成的路径错误消息向上游第二LSR转发，一直发送到PLR，通知PLR进行切换。

其中，当所述PLR从上游LSR接收到故障消息或路径拆除消息时，所述PLR还用于拆除与所述PLR连接的备用LSP。

本发明提供的MPLS网络的保护切换方法，当工作LSP的节点的入接口发生故障或者从上游接收到路径拆除消息时，确定该节点是MP，则构建路径错误消息，通过与该MP对应的保护LSP将消息发送到上游的修复节点PLR，进行保护切换，实现了上游的PLR节点能够快速感知到下游节点的入接口发生故障，进行FRR切换，提高了LSP的切换速度。

附图说明

图1为现有技术中MPLS DETOUR网络保护切换示意图；

图2为本发明实施例一提供的MPLS网络保护切换方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的MPLS网络保护切换方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的MPLS网络保护切换方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的MPLS网络保护切换LSR的结构图；

图6为本发明实施例提供的MPLS网络保护切换系统的结构图。

具体实施方式

在介绍本发明实施例提供的技术方案之前，为方便理解，先介绍以下相关概念：

MP：聚合节点，主用LSP和备用LSP聚合的节点，也就是备用LSP的出口节点；

PLR：本地修复节点，主用LSP和备用LSP的共同入口节点，用于控制主、备LSP的切换；

DMP：备用LSP聚合的节点；

聚合：当多条LSP具有相同的出接口，并且下一跳相同的时候，就会进行聚合，聚合的原则是短路径聚合，即较长的路径聚合到路径较短的LSP。

基于现有MPLS技术中，当主用LSP的某个节点的入接口Down时，其上游的PLR节点无法快速的获知节点故障并进行FRR切换，本发明实施例提供一种MPLS网络保护切换方法，当主用LSP的当前工作节点LSR的入接口发生故障或者或者从上游LSR接收到路径拆除消息时，确定该节点是MP节点，则生成路径错误消息，通过备用LSP将该消息发送到上游的修复节点PLR，通知PLR节点进行保护切换。采用这种方法，上游的PLR节点能够快速的感知到下游的MP节点的入接口出现故障，进行保护切换，减少流量的丢失。进一步，若当前LSR不为MP时，当前LSR会向主用LSP的下游相邻LSR发送路径拆除消息。这样，即使发生故障的节点不是MP节点，也能够通过路径拆除消息，通知MP节点，当MP收到拆除消息，能够快速通知PLR节点进行保护切换，减少流量的丢失。更进一步，若当前LSR为PLR时，在向下游发送路径拆除消息后，还需要拆除与该PLR连接的备用LSP，以保证错误消息能到达PLR。

参阅图2所示，为本发明实施例一提供的MPLS网络保护切换方法的流程图，具体的实现过程如下：

S201：在入口LSR和出口LSR之间建立主用LSP，并为主用LSP建立完整的备用LSP。其中，对N个节点的主用LSP可以建立N-1条备用LSP，就可以完整的保护该主用LSP。

其中，主用LSP用于在正常情况下将工作流量从入口LSR发送到出口LSR，备用LSP目的是对主用LSP中的某个节点或者某段工作链路进行保护。即可以在入口LSR和出口LSR之间的某两个工作节点之间建立进行节点保护的备用LSP，也可以在入口LSR和出口LSR之间的某个链路之间建立进行链路保护的备用LSP。

其中，在建立备用LSP时，其备用LSP的PLR会向该备用LSP对应的MP发送PATH消息，该PATH消息中包含了该PLR节点的标识。

S202：主用LSP的当前工作节点LSR(标签交换路由)的入接口发生故障或者从上游LSR接收到路径拆除消息；

S203：判断本节点是否是MP，判断结果为是时，执行步骤S207；判断结果为否时，执行步骤S204；

其中，判断本节点是否是MP的过程为：该节点首先确定本节点是主用LSP经过的节点，并且主用LSP与备用SP在该节点的出接口和下一跳相同，则该节点是MP节点。

S204：判断该节点是否为PLR，判断结果为是时，执行S205，判断结果为否时，执行S206；

S205：拆除连接的备用LSP；

S206：向主用LSP的下游LSR发送路径拆除消息，返回步骤S202；

S207：生成路径错误消息，即PATHERR消息，该PATHERR消息携带与该MP对应的备用LSP的修复节点PLR点的标识；

其中，PLR节点的标识可以为PLR节点的Router ID；

其中，在步骤S201中，建立备用LSP时，PLR节点将RouterID通过PATH消息发送到的MP节点，因此MP节点生成路径错误PATHERR消息，并携带对应的PLR点的Router ID。这种PATHERR消息的ERROR CODE为25。

S208：通过连接的备用LSP将该PATHERR消息发送到上游的修复节点PLR，通知PLR进行保护切换。

其中，备用LSP的节点根据错误消息中携带的PLR的标识转发错误消息，直到确定是PLR点接收到错误消息。

其中，备用LSP的LSR节点接收到该PATHERR消息，判断本节点的标识与消息中携带的PLR点的标识是否相同，若相同，则本节点即是错误消息的目的节点，即PLR节点，进行保护切换；若不相同，继续向备用LSP的上游邻居转发该PATHERR消息，直到接收消息的节点标识与消息中携带的PLR点的标识相同。

其中，若该备用LSP的节点是DMP节点，则在该节点有两条备用LSP聚合，例如图1中的R7节点，是D1、D2两条保护路径，则DMP节点将消息发送到被聚合的备用路径的上一节点，也就是发送到路径较短的备用LSP的上一节点。直到接收PATHERR消息的节点确定本节点的标识与消息中携带的PLR的标识相同，否则继续转发。

下面结合图1的MPLS网络保护切换示意图，分别介绍本发明实施例二、三的MPLS网络保护切换方法。

在本发明实施例二、三提供的MPLS网络保护切换方法中，预先在入口LSR(R1)和出口LSR(R5)之间建立主用LSP(T1)，并为该主用LSP建立完整的备用LSP(D1，D2，D3，D4)，其中，对N个节点的主用LSP建立N-1条备用LSP是能够完整的保护该主用LSP；

其中，各LSP对应的路径分别为：

T1：[R1-＞R2-＞R3-＞R4-＞R5]；

D1：[R1-＞R6-＞R7-＞R8-＞R3]；

D2：[R2-＞R7-＞R8-＞R3]；

D3：[R3-＞R8-＞R9-＞R5]；

D4：[R4-＞R9-＞R5]；

其中，建立备用LSP时，该主用LSP的修复节点会向该备用LSP对应的MP发送PATH消息，该PATH消息中包含了该PLR节点的标识，即PLR节点的Router ID，例如建立D1时，该D1的R1节点会通过D1向R3节点发送PATH消息，该消息中包含了R1节点的Router ID。

如图3所示，为本发明实施例二提供的MPLS网络保护切换方法的流程图，具体实现过程如下：

S301：当R3的入接口出现故障，确定R3是MP点；

S302：R3生成PATHERR消息，该消息中携带R3连接的保护路径的PLR点的标识，即PLR点的Router ID，R3对应的保护路径是D1、D2，所以PATHERR消息中携带的Router ID有两个，分别是R1、R2的Router ID；

S303：R3将PATHERR消息发往对应的备用LSP的上一节点，即R8；

S304：R8接收到该消息，判断与消息中携带的Router ID不相同，继续转发到上一节点R7；

S305：R7接收到该消息，判断与消息中携带的Router ID不相同，继续转发，但R7找到两条备用LSP，即是DMP点，R7将消息转发到路径较短的备用LSP的上一节点，即R7将该消息转发到备用LSP(D2)的上一节点R2；

S306：R2接收到该消息，判断与消息中携带的Router ID相同，将流量切换到保护路径，进行保护切换。

如图4所示，为本发明实施例三提供的网络保护切换的方法具体实现流程图，包括如下步骤：

S401：当R2的入接口发生故障，确定R2不是MP，且R2是PLR节点；

S402：R2将对应的备用LSP拆除，即将D2拆除；

其中，如图1所示，R2将[R2-＞R7]链路拆除；

S403：R2向主用LSP(T1)的下游相邻节点R3发送路径拆除PATHTEAR消息，通知下一节点主用LSP的节点出现故障；

S404：R3收到该PATHTEAR消息，确定是MP节点；

S405：R3生成PATHERR消息，该消息中携带R3对应的保护路径的PLR点的Router ID，R3对应的保护路径是D1、D2，所以PATHERR消息中携带的Router ID有两个，分别是RI、R2的Router ID。

S406：R3将PATHERR消息发往对应的备用LSP的上一节点，即R8；

S407：R8接收到该消息，判断与消息中携带的Router ID不相同，继续转发到上一节点R7；

S408：R7接收到该消息，判断与消息中携带的Router ID不相同，继续转发，因为在步骤S403中，R2已将[R2-＞R7]拆除，所以R7只找到一条备用LSP，即D1，R7将该消息转发到R6；

S409：R6接收到该消息，继续判断与消息中携带的Router ID不相同，继续转发到该备用LSP的上一节点R1；

S410：R1接收到该PATHERR消息，确定与该消息中携带的Router ID相同，将流量切换到保护路径，进行保护切换。

本发明实施例还提供一种多协议标签交换网络保护切换LSR，如图5所示，包括：

第一判断模块51，用于判断当前工作节点LSR是否为MP；

消息生成模块52，当主用标签交换路径(LSP)上的当前工作节点(LSR)的入接口发生故障或者从上游LSR接收到路径拆除消息时，若第一判断模块51判断当前LSR为聚合节点(MP)，则该消息生成模块生成路径错误消息；

第一发送模块53，用于通过备用LSP将该错误消息发送到上游PLR，通知该上游PLR进行保护切换。

进一步，多协议标签交换网络保护切换LSR还包括：

第二发送模块54，用于当第一判断模块的判断结果为当前LSR不为MP时，向主用LSP的下游LSR发送路径拆除消息。

其中，多协议标签交换网络保护切换LSR还包括：

第二判断模块55，用于判断当前LSR是否为PLR；

拆除模块56，用于当第二判断模块的判断结果为当前LSR为PLR时，拆除与当前LSR连接的备用LSP。

其中，消息生成模块52生成的路径错误消息携带有上游的修复节点(PLR)的标识；以及

多协议标签交换网络保护切换LSR还包括：

第三判断模块57，用于当备用LSP中的LSR接收到该错误消息时，判断该LSR的标识与该错误消息中携带的PLR标识是否相同；

切换模块58，用于根据第三判断模块输出的结果，若相同，则该LSR为PLR，进行保护切换；若不相同，则继续向该备用LSP中的上游LSR转发该错误消息。

本发明实施例还提供一种多协议标签交换网络保护切换系统，如图6所示，包括：聚合节点(MP)61、修复节点(PLR)62、第一工作节点(LSR)63和第二LSR 64，其中：

修复节点62为主用LSP和备用LSP的共同入口节点，用于控制主、备LSP的切换；

第一LSR 63位于主用LSP上，用于当所述第一LSR的入接口发生故障或者从上游的第一LSR接收到路径拆除消息时，将故障消息或路径拆除消息向下游的第一LSR转发，一直发送到MP；

聚合节点(MP)61为主用标签交换路径(LSP)和备用LSP的聚合节点，当MP接收到故障消息或路径拆除消息时，生成路径错误消息；

第二LSR 64位于备用LSP上，用于将MP生成的路径错误消息向上游第二LSR转发，一直发送到PLR，通知PLR进行切换。

其中，当PLR从上游LSR接收到故障消息或路径拆除消息时，PLR还用于拆除与该PLR连接的备用LSP。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种多协议标签交换网络保护切换方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的多协议标签交换网络保护方法，其特征在于，若所述当前LSR不为MP，则所述当前LSR向主用LSP的下游LSR发送路径拆除消息。

3.如权利要求2所述的多协议标签交换网络保护切换方法，其特征在于，若所述当前LSR为PLR，则在所述当前LSR向下游LSR发送路径拆除消息后，还包括当前LSR拆除与当前LSR连接的备用LSP。

4.如权利要求1至3中任一项所述的多协议标签交换网络保护切换方法，其特征在于，所述路径错误消息携带有上游的修复节点(PLR)的标识；

5.一种多协议标签交换网络保护切换LSR，其特征在于，包括：

消息生成模块，当主用标签交换路径(LSP)上的当前LSR的入接口发生故障或者从上游LSR接收到路径拆除消息时，若所述第一判断模块判断当前LSR为MP时，则所述消息生成模块用于生成路径错误消息；

6.如权利要求5所述的多协议标签交换网络保护切换LSR，其特征在于，还包括：

7.如权利要求6所述的多协议标签交换网络保护切换LSR，其特征在于，还包括：

第二判断模块，用于判断当前LSR是否为PLR；

8.如权利要求5至7中任一项所述的多协议标签交换网络保护切换LSR，其特征在于，所述消息生成模块生成的所述路径错误消息携带有上游的修复节点(PLR)的标识；以及所述多协议标签交换网络保护切换LSR还包括：

9.一种多协议标签交换网络保护切换系统，其特征在于，包括：聚合节点(MP)、修复节点(PLR)、第一工作节点(LSR)和第二LSR，其中：

10.如权利要求9所述的多协议标签交换网络保护切换系统，其特征在于，当所述PLR从上游LSR接收到故障消息或路径拆除消息时，所述PLR还用于拆除与所述PLR连接的备用LSP。