CN101902396A - 一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的方法，所述方法包括：为主标签交换路径配置端到端保护、快速重路由以及快速重路由向端到端保护的切换策略；接收到携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息后，根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换。本发明还公开了一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的系统，通过上述方法和系统，能够提高多协议标签交换流量工程中隧道保护的可靠性和灵活性。

Description

一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信网络中的隧道保护方法，特别是指一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的方法和系统。

背景技术

多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switch，MPLS)是新一代IP高速骨干网络交换的标准，由因特网工程任务组(The Internet Engineering Task Force，IETF)提出。MPLS技术使得路由层面和转发层面完全分离，具备快速转发、QoS保证、多业务支持等优势，在下一代电信网络中扮演着越来越重要的角色。MPLS技术的关键是引入了标签(Label)的概念。它是一种短的，且不包含拓扑信息、只具有局部意义的内容信息。在MPLS网络中，IP包在进入第一个MPLS设备时，MPLS边缘路由器就用标签封装起来。MPLS边缘路由器分析IP包的内容，并且为这些IP包选择合适的标签。然后所有MPLS网络中节点都是依据这个简短标签作为转发判决的依据。当该IP包最终离开MPLS网络时，标签被MPLS边缘路由器剥离。

多协议标签交换流量工程(MPLS Traffic Engineering，MPLS TE)是一种将流量工程技术与MPLS相结合的技术，在多业务融合承载网中起到非常重要的作用。通过MPLS TE，服务提供商可以精确地控制流量流经的路径，从而可以避开拥塞的节点，解决一部分路径过载，另一部路径空闲的问题，使现有的带宽资源得到充分利用。基于MPLS TE还扩展出了资源预留协议流量工程(Resource ReSer Vation Protocol-Traffic Engineering，RSVP TE)。其用于为MPLS网络建立标签交换路径。同时，还可以用于控制MPLS TE的信令组件，信令组件用于标签交换路径(Label Switched PATH，LSP)的建立、维护、拆除以及错误通告等。

针对MPLS TE中的隧道保护，目前主要通过端到端保护和快速重路由(Fast ReRoute，FRR)技术实现。在链路或节点失败的情况下，及时进行切换，提供保护，下面针对其发展现状和存在的问题分别给予介绍。

1)快速重路由技术

MPLS TE中的快速重路由是一套用于链路保护和节点保护的机制。当LSP链路或者节点故障时，在发现故障的节点进行保护，这样可以允许流量继续从其他链路或者节点的隧道中通过，以使得数据传输不至于发生中断，同时头节点可以在数据传输不受影响的同时继续发起主路径的重优化。快速重路由的最终目的就是利用Bypass隧道绕过失败的链路或者节点从而达到保护主路径的功能。MPLS TE的快速重路由功能是基于RSVP TE实现的。

现有的快速重路由技术存在一些不足之处。目前，快速重路由通常使用Bypass隧道的保护方式，这种保护方式可以实现1:N的保护，即通过一条保护隧道来保护多条工作隧道。在这种保护方式下，当共用一条保护隧道的多个被保护的链路或者节点同时出现故障时，会出现多条工作隧道同时切换的情况，可能会引起流量拥塞。并且快速重路由是一种临时性保护，如果故障的工作隧道重优化始终未成功，则会影响Bypass隧道的可靠性。

2)端到端保护技术

端到端保护，即路径保护，为LSP链路提供了一种端到端(全程路径)的故障恢复机制，通常用于保护重要的隧道。通过在故障发生之前为工作隧道建立一条备份LSP对隧道的主LSP进行失效保护，当主LSP发生故障时，隧道头节点将会把流量快速切换到备份LSP上。

现有端到端保护方案也存在一些不足之处。由于快速重路由使用链路检测比端到端保护的隧道检测要快，所以快速重路由会先于端到端保护发生，当快速重路由保护发生时，即使重优化不成功，隧道也只能处于临时保护状态，而不会切换到较为稳定的端到端保护状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MPLS TE中隧道保护的方法和系统，能够实现由快速重路由向端到端保护的切换。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的方法，所述方法包括：

为主标签交换路径(LSP)配置端到端保护、快速重路由以及快速重路由向端到端保护的切换策略；

接收到携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息后，根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换。

其中，所述切换策略中包含延时时间。

其中，所述根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换，包括：

确认发生快速重路由后，检查是否配置了端到端保护和切换策略，如果没有配置则结束切换流程，如果配置了则根据切换策略中的延时时间完成切换操作。

其中，所述根据切换策略中的延时时间完成切换操作，包括：

如果延时时间设定是0，则直接进行切换，如果设定了时间，则启动定时器等待到时后再进行切换。

其中，所述切换的过程中还包括进行主LSP的重优化。

本发明还提供了一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的系统，所述系统包括：隧道头节点和隧道中间节点，其中，

所述隧道头节点，用于接受针对主LSP的端到端保护和快速重路由向端到端保护的切换策略的配置，并且接收到携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息后，根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换；

所述隧道中间节点，用于接受快速重路由的配置，并且发送携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息。

本发明所提供的MPLS TE中隧道保护的方法和系统，通过在隧道头节点上为主LSP配置端到端保护和快速重路由向端到端保护的切换策略；在隧道中间节点上配置快速重路由；当发生快速重路由后，隧道头节点根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换，这样增加了两种保护方式之间的联系，实现了由快速路由向端到端保护的直接切换或延时切换，避免了共用快速重路由备份节点的多条被保护链路同时故障时，备份节点上可能会发生的流量拥塞，还避免了流量长期在快速重路由的Bypass隧道上进行传输，从而提高了MPLS TE中隧道保护的可靠性和灵活性。

附图说明

图1为本发明MPLS TE中隧道保护的方法流程示意图；

图2为本发明MPLS TE隧道保护的拓扑结构示意图；

图3为本发明根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换的流程示意图；

图4为本发明MPLS TE中隧道保护的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图1为本发明MPLS TE中隧道保护的方法流程示意图，如图1所示，所述MPLS TE隧道保护的方法，具体包括以下步骤：

步骤101，为主LSP配置端到端保护；

具体的，在隧道头节点上为主LSP配置端到端的路径保护。图2为本发明MPLS TE隧道保护的拓扑结构示意图，如图2所示，主LSP由隧道头节点R1起始，经过隧道中间节点R2到达隧道目的节点R3。配置端到端的路径保护是指：根据RSVP TE的规定利用内部网关协议(Interior Gateway Protocols，IGP)的改进型最短路径优先(Constraint SPF，CSPF)算法，计算出路径为隧道头节点R1经过隧道中间节点R4到达隧道目的节点R3的如点虚线所示的备份LSP，然后在隧道头节点R1建立备份LSP的标志位，并且在R1上为主LSP配置双向转发检测(Bidirectional Forwarding Detection，BFD)。

步骤102，为主LSP的隧道中间节点配置快速重路由；

具体的，在主LSP的隧道中间节点上建立Bypass隧道，用于实现快速重路由。如图2所示，在主LSP的隧道中间节点R2的接口int3配置快速重路由，建立的如虚线所示的Bypass隧道是经过其他中间节点，例如：节点R4，到达隧道目的节点R3。当接口int3连接R3出现故障时，启动快速重路由，使数据通过Bypass隧道传输到隧道目的节点R3上。

步骤103，在隧道头节点配置快速重路由向端到端保护的切换策略；

具体的，在隧道头节点上，通过管理员发送的配置命令，对快速重路由向端到端保护的切换策略进行配置。所述配置命令中包括切换的延时时间。配置命令的具体格式为：tunnel mpls traffic-eng frr-to-hotstandby[delay<delay-time>]，其中，<delay-time>为延时时间。如果延时时间设置为0，表示需要进行快速重路由向端到端保护的切换时，直接进行切换；如果延时时间设置为n秒，表示等待n秒后进行快速重路由向端到端保护的切换。管理员还可以通过删除命令将切换策略删除。删除命令的具体格式为：no tunnel mpls traffic-eng frr-to-hotstandby。进一步的，所述配置过程还包括：隧道头节点解析并存储所述配置命令，然后根据解析的结果建立切换使能标志位，并保存切换策略。

步骤104，根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换。

具体的，当隧道中间节点连接的链路出现故障时，启动快速重路由，并且向隧道头节点发送响应(RESV)消息。隧道头节点接收到下游的隧道中间节点发送来的RESV消息后，检查消息中快速重路由标志位是否被置位，如果是则表示下游的隧道中间节点已执行快速重路由，然后根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换，否则表示没有发生快速重路由，不需要进行切换操作。进一步的，在切换过程中隧道头节点仍然尝试进行主LSP的重优化。

图3为本发明根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换的流程示意图，如图3所示，所述切换的流程包括：

步骤301，接收到RESV消息后，先检查消息中快速重路由标志位是否被置位，如果是则执行步骤302，否则表示没有发生快速重路由，不需要进行切换操作，结束切换流程，继续执行步骤308；

步骤302，检查切换使能标志位，如果标志位表示建立了切换使能，则执行步骤303，否则表示没有配置切换策略，结束切换流程，继续执行步骤308；

步骤303，检查备份LSP的标志位，如果标志位表示建立了备份LSP，则执行步骤304，如果标志位表示没有建立备份LSP，则表示没有配置端到端保护，结束切换流程，继续执行步骤308；

具体的，所述步骤302和步骤303的先后顺序可以调换，也可以同时进行。

步骤304，检查配置的切换策略中延时时间是否为0，如果是，则执行步骤307，否则执行步骤305；

步骤305，启动定时器，设定等待时间为延时时间，并进行主LSP的重优化操作，如果重优化成功，则执行步骤306，如果时间到达重优化还没有成功，则执行步骤307；

步骤306，切换主LSP到正常工作状态，结束当前流程；

步骤307，切换到端到端保护，并执行步骤308；

步骤308，进行重优化操作。

图4为本发明MPLS TE中隧道保护的系统结构示意图，如图4所示，所述MPLS TE隧道保护的系统包括：隧道头节点41和隧道中间节点42，其中，

所述隧道头节点41，用于接受针对主LSP的端到端保护和快速重路由向端到端保护的切换策略的配置，并且根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换；

具体的，所述接受针对主LSP的端到端保护的配置是指在隧道头节点41上为主LSP配置端到端的路径保护。所述接受快速重路由向端到端保护的切换策略的配置是指在隧道头节点41上，通过管理员发送的配置命令，对快速重路由向端到端保护的切换策略进行配置。所述配置命令中包括切换的延时时间。配置命令的具体格式为：tunnel mpls traffic-eng frr-to-hotstandby[delay<delay-time>]，其中，<delay-time>为延时时间。如果延时时间设置为0，表示需要进行快速重路由向端到端保护的切换时，直接进行切换；如果延时时间设置为n秒，表示等待n秒后进行快速重路由向端到端保护的切换。管理员还可以通过删除命令将切换策略删除。删除命令的具体格式为：no tunnel mpls traffic-eng frr-to-hotstandby。进一步的，所述切换策略的配置过程还包括：隧道头节点41解析并存储所述配置命令，然后根据解析的结果建立切换使能标志位，并保存切换策略。

所述隧道头节点41根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换是指：当隧道中间节点42连接的链路出现故障时，启动快速重路由，并且向隧道头节点41发送RESV消息。隧道头节点41接收到下游的隧道中间节点42发送来的RESV消息后，检查消息中快速重路由标志位是否被置位，如果是则表示下游的隧道中间节点42已执行快速重路由，然后检查是否配置了端到端保护和切换策略，如果没有配置则结束切换流程，如果配置了则根据切换策略中的延时时间完成切换操作。如果快速重路由标志位没有被置位，则表示主LSP正常，没有发生快速重路由，不需要进行切换操作。进一步的，在切换过程中隧道头节点41仍然尝试进行主LSP的重优化。

所述隧道中间节点42，用于接受快速重路由的配置。

具体的，所述接受快速重路由的配置，具体指在主LSP的隧道中间节点42上建立Bypass隧道，用于实现快速重路由。

进一步的，所述隧道中间节点42，还用于向隧道头节点41发送携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的方法，其特征在于，所述方法包括：

为主标签交换路径(LSP)配置端到端保护、快速重路由以及快速重路由向端到端保护的切换策略；

接收到携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息后，根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换策略中包含延时时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换，包括：

确认发生快速重路由后，检查是否配置了端到端保护和切换策略，如果没有配置则结束切换流程，如果配置了则根据切换策略中的延时时间完成切换操作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据切换策略中的延时时间完成切换操作，包括：

如果延时时间设定是0，则直接进行切换，如果设定了时间，则启动定时器等待到时后再进行切换。

5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述切换的过程中还包括进行主LSP的重优化。

6.一种多协议标签交换流量工程中隧道保护的系统，其特征在于，所述系统包括：隧道头节点和隧道中间节点，其中，

所述隧道头节点，用于接受针对主LSP的端到端保护和快速重路由向端到端保护的切换策略的配置，并且接收到携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息后，根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换；

所述隧道中间节点，用于接受快速重路由的配置，并且发送携带了快速重路由已经执行的信息的返回消息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述隧道头节点接受的切换策略中包含延时时间。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述隧道头节点根据切换策略由快速重路由向端到端保护进行切换，包括：

确认发生快速重路由后，检查是否配置了端到端保护和切换策略，如果没有配置则结束切换流程，如果配置了则根据切换策略中的延时时间完成切换操作。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述隧道头节点根据切换策略中的延时时间完成切换操作，包括：

如果延时时间设定是0，则直接进行切换，如果设定了时间，则启动定时器等待到时后再进行切换。

10.根据权利要求6至9任一所述的系统，其特征在于，所述隧道头节点还用于在切换的过程中进行主LSP的重优化。

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