CN102291307B - 一种跨vpn组播实现方法、装置及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种跨VPN组播实现方法、装置及网络设备，包括：为P2MP-TE LSP生成虚拟接口，将生成的虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定，从所述虚拟接口接收到组播报文时，复制该组播报文并向每个绑定的VRF转发来实现跨VPN组播。本发明方案在组播过程中，组播流量只出现一次，节约了公网传输带宽；无需在入口PE设备上为每个接收端VPN创建VRF，也无需在每个出口PE设备上为组播源创建VRF，配置简单方便；且使用P2MP-TE作为组播承载隧道，可以利用P2MP-TE的快速重路由(FRR)特性，在网络链路或节点出现故障时，实现对组播流量的快速保护，减少组播流量的中断时间。

Description

一种跨VPN组播实现方法、装置及网络设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种跨VPN组播实现方法、装置及网络设备。

背景技术

目前，在部署网际协议/多协议标记交换(IP/MPLS)技术的网络中主要是给用户提供第三层/第二层(L3/L2)的虚拟专用网络(VPN，Virtual PrivateNetwork)服务。随着用户组播业务(如视频会议等)需求的增长，用户期望能在IP/MPLS网络上获得组播VPN服务。目前主要通过在IP/MPLS网络上使用组播域(MD，Multicast Domain)来提供跨VPN组播服务，其通过为每个VPN维护一个组播域来提供VPN组播服务。MD技术的本质是通过使用通用路由协议封装(GRE，Generic Routing Encapsulation)隧道封装用户的组播流量，是基于IP的组播转发技术，而没有使用基于MPLS的转发机制。

现有的使用MD技术实现跨VPN组播有如下几种方式：

方式一、在和组播源相连的运营商边缘(PE，Provider Edge)设备(入口PE设备)上为每个需要接收组播流量的VPN实例(接收端VPN)分别创建一个虚拟路由转发(VRF，Virtual Routing and Forwarding)，并分别为创建的每个VRF绑定一个接口，绑定的接口都和组播源相连接。

在该种方式下，由于需要在入口PE设备上创建VRF和绑定接口，增大了入口PE设备的压力，同时由于入口PE设备需要为每个接收端VPN复制一份组播报文在公网上传播，将占用大量的公网的传输带宽。

方式二、在入口PE设备上为每个需要接收组播流量的VPN实例分别创建一个VRF，为创建的VRF统一配置一个接口和视频源相连，但每个与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF需要导入和视频源相连VRF的路由。

使用此种方式一定程度减少了配置复杂度，但是仍存在入口PE设备为每个接收端VPN复制一份组播报文在公网上传播，占用大量公网的传输带宽的问题。

方式三、使用边界网关协议(BGP，Border Gateway Protocol)的多点分发树(MDT，multicast distribution tree)地址族。通过使用方式三可以保证组播报文在公网中只传输一份，在该种方式下，在每个接收端PE设备(出口PE设备)，需要为组播源创建一个VRF，然后将从组播源对应VRF接收到的组播报文转发到需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF。

此种方式虽然可以节省公网带宽，但是各出口PE设备都需要配置组播源，配置繁琐。

方式四、不使用BGP的MDT地址族，但是需要在出口PE设备配置与组播源对应的VRF，然后将从组播源对应的VRF接收到的组播报文引入到需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF中。

本方式和方式三类似，各出口PE设备都需要配置组播源，配置繁琐。

可以看出，上述方案不是浪费公网带宽，就是配置复杂，且由于实际转发时使用的是IP组播隧道，故无法沿路径预留带宽，且在公网出现故障时，由于IP组播目前还不支持快速重路由，故也无法快速对组播流量进行保护。

发明内容

本发明实施例提供一种跨VPN组播实现方法、装置及网络设备，用于解决现有的基于IP组播转发技术实现的跨VPN组播所存在的浪费公网带宽、配置复杂、无法快速对组播流量进行保护的问题。

一种跨VPN组播实现方法，该方法包括：

为点到多点多协议标签交换流量工程标签转发路径P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口；

将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的虚拟专用网VPN实例对应的虚拟路由转发VRF进行绑定；

在从所述虚拟接口上接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送。

一种跨VPN组播实现装置，该装置包括：

虚拟接口生成单元，用于为点到多点多协议标签交换流量工程标签转发路径P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口；

绑定单元，用于将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的虚拟专用网VPN实例对应的虚拟路由转发VRF进行绑定；

复制转发单元，用于在从所述虚拟接口上接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送。

一种网络设备，该网络设备包括跨VPN组播实现装置。

根据本发明实施例提供的方案，通过为P2MP-TE LSP生成虚拟接口，并将生成的虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定，在从所述虚拟接口接收到组播报文时，复制该组播报文并向每个绑定的VRF转发实现了跨VPN组播。由于本发明方案提供的跨VPN组播实现方案基于P2MP-TE技术，在组播过程中，组播流量只出现一次，节约了公网传输带宽；无需在入口PE设备上为每个接收端VPN创建VRF，也无需在每个出口PE设备上为组播源创建VRF，使得配置简单方便；且由于使用P2MP-TE作为组播承载隧道，MPLS网络中无需运行IP组播协议，可以利用P2MP-TE的快速重路由(FRR)特性，在网络链路或节点出现故障时，实现对组播流量的快速保护，减少组播流量的中断时间。

附图说明

图1为现有技术提供的P2MP-TE结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种跨VPN组播实现方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例一提供的P2MP-TE LSP建立方法流程图；

图4为本发明实施例一提供的虚拟接口与要求加入组播的VRF进行绑定方法流程图；

图5为本发明实施例二提供的跨VPN组播网络结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种跨VPN组播实现方法的步骤流程图；

图7为本发明实施例三提供的一种跨VPN组播实现装置的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中基于IP组播转发技术实现跨VPN组播所存在的问题，本发明实施例提出，可以利用点到多点多协议标签交换流量工程(P2MPMPLSTE，Point-to-Multipoint Multi Protocol Label Switch Traffic Engineering)作为IP/MPLS骨干网组播分发树来实现跨VPN组播。

在现有技术中，利用P2MP MPLSTE(以下简称为P2MP-TE)方式可以实现组播，但不涉及利用P2MP-TE方式实现跨VPN组播的方案。现有利用P2MP-TE方式实现组播的方案中，通过建立点到多点的标签转发路径(LSP)，并在建立过程中预留带宽，从而对通过LSP的组播流量提供带宽保护，P2MP-TE结构可以如图1所示。P2MP-TE LSP建立过程如下：头结点沿着计算的路径发送路径(Path)消息，可以为每个尾节点(叶子节点)发送一个Path消息，也可以为多个(或者所有)尾节点只发送一个Path消息。当向多个尾节点仅发送一个Path消息时，需要利用分支节点(branch)和芽节点(bud)的Path消息拆分能力，为分支节点和芽节点关联的不同的下一跳下游节点发送Path消息。Path消息到达尾节点时，尾节点向上游节点发送资源预留请求消息(RSVP reservation request Message，以下简称为Resv消息)，该消息中携带有为上游节点分配的标签，当Resv消息到达分支节点或者芽节点时，分支节点或者芽节点为自身关联的不同的下一跳上游节点分配相同的标签。Resv消息到达头结点时，P2MP-TE LSP就建立成功了。

P2MP-TE LSP建立成功后，在组播报文转发过程中，P2MP-TE依靠分支节点和芽节点的复制能力完成组播报文的复制，从而可以确保在同一链路上只出现一份组播报文。

本发明实施例以结合BGP方式，利用P2MP-TE实现跨L3VPN组播为例进行说明，本发明方案同样适用于实现跨L2VPN组播，并可以在不支持BGP扩展的情况下，通过手动配置方式实现跨VPN组播。下面结合说明书附图和各实施例对本发明方案进行说明。

实施例一、

本发明实施例一提供一种跨VPN组播实现方法，以任意一个出口PE设备为例，该方法的步骤流程如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤101、为P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口。

为了实现跨VPN组播，在本步骤中，可以是出口PE设备接收到上游节点发送的Path消息并向上游节点发送Resv消息后，为自身所建立的与入口PE设备之间的P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口，该虚拟接口可以用于接收组播源发送的组播报文，后续所有从该LSP收到的消息都将转化为从该虚拟接口接收到的消息。

所述P2MP-TE LSP可以是入口PE设备负责建立的，具体的，如图3所示，入口PE设备在接收到非入口PE设备发送的用于通知入口PE设备自身希望接收组播流量的客户组播C-Multicast路由时，确定是否已接收到其他非入口PE设备发送的C-Multicast路由：

在确定未曾接收到其他非入口PE设备发送的C-Multicast路由时，向客户端边缘(CE，Clinet Edge)设备发送要求加入组播的请求，如PIM Join请求，并在向CE设备发送要求加入组播的请求后，向所有邻居PE设备发送边界网关协议更新BGP-Update消息，所述BGP-Update消息中携带组播树标识，然后建立组播和组播树的转发表(MTI表)，从而建立从VPN接收到的组播流量和P2MP-TE隧道之间的关联，并向本次发送C-Multicast路由的PE设备发送Path消息；

在确定已接收到其他非入口PE设备发送的C-Multicast路由时，直接向本次发送C-Multicast路由的PE设备发送Path消息。

在接收到PE设备返回的Resv消息时，所述P2MP-TE LSP建立完成。

步骤102、将生成的所述虚拟接口与VRF进行绑定。

在本步骤中，可以是所述出口PE设备将所述虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例(接收端VPN)对应的VRF进行绑定。

所述出口PE设备为每个与自身连接的接收端VPN创建一个VRF。与所述虚拟接口进行绑定的VRF可以是所述出口PE设备创建的每个与接收端VPN对应的VRF，也可以是与接收端VPN对应的VRF中要求加入组播的VRF。

如图4所示，将生成的所述虚拟接口与要求加入组播的VRF进行绑定，具体包括：

在接收到需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF要求加入组播的请求，如PIM Join请求时，确定是否已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求：

在确定未曾接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，可以确定自身第一次接收到VRF希望接收组播流量的请求，此时可以通知入口PE设备，存在需要接接收组播流量的VRF。记录本次发起请求的VRF信息，并向入口PE设备发送BGP更新BGP-Update消息，所述更新消息中可以包含组播VPN下一跳路由可达信息(MCAST-VPN NLRI，Multicast-Virtual Private Network Network Layer Reachability Information)，且MCAST-VPN NLRI中的类型type字段的内容可以设定为8；在确定已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并继续判断是否已存在P2MP-TE LSP及虚拟接口，如果已存在，则将所述虚拟接口与本次发起要求加入组播的请求的VRF进行绑定，如果不存在，则结束绑定流程。

步骤103、在从所述虚拟接口上接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送。

组播源利用建立的P2MP-TE组播承载隧道进行组播，所述出口PE设备通过所述虚拟接口接收组播源发送的组播报文，并在利用虚拟接口接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送，从而实现跨VPN组播。

在步骤101之后，步骤103之前，所述方法还可以包括步骤102’，如图2所示步骤102’位于步骤102之后，步骤103之前：

步骤102’、生成组播路由。

P2MP-TE是MPLS流量工程的一种，P2MP-TE LSP在建立时可以不依赖于内部网关协议(IGP，Interior Gateway Protocol)最短路径，故在P2MP-TE LSP尾节点(出口PE设备)上，P2MP-TE LSP对应的入口可能不是组播逆向路径检测(RPF，Reverse Path Forwarding)校验的接口，导致组播校验失败从而丢弃接收到的组播报文。因此，在本步骤中，所述出口PE设备可以自动产生一个到达入口PE设备的组播路由(与入口PE设备之间的组播路由)，该组播路由的出口为所述虚拟接口，此时，所述出口PE设备在从P2MP-TE LSP接收组播报文时，该出口PE设备接收组播报文的入口即为所述虚拟接口。从而通过自动产生组播路由，可以保证RPF校验的正常进行。

根据本发明实施例一提供的方案，不仅可以在实现跨VPN组播时节约公网带宽、简化配置、实现对组播流量的快速保护，还可以通过自动生成达到组播源的出口指定的组播路由，确保RPF校验的正确性。

下面通过一个具体的实例对本发明实施例一的步骤103进行说明。

实施例二、

本发明实施例二提供一种跨VPN组播实现方法，该方法涉及的跨VPN组播网络结构示意图如图5所示，图5中的节点PE1可以视为入口PE设备，节点P可以视为分支节点，节点PE2和节点PE3均可以视为出口PE设备。该方法的步骤流程如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤201、PE1从CE接收到组播报文后，将组播报文发送给节点P。

具体的，PE1在确定接收到的组播报文的组播源地址(C-S)和组播组地址(C-G)符合使用图5所示的P2MP-TE LSP进行转发时，则根据所述组播源地址(C-S)和组播组地址(C-G)，在所述组播报文中封装对应的标签，如标签“100”，该标签“100”可以用于标识该报文为组播报文，并可以用于标识该组播报文的下一接收节点为节点P，并将封装后的组播报文发送给节点P。

步骤202、节点P接收到组播报文后，对该组播报文进行转发。

具体的，节点P可以重新为组播报文封装对应的标签，如在转发至PE2的组播报文中封装标签“30”，该标签“30”可以用于标识该报文为组播报文，并可以用于标识该组播报文的下一接收节点为PE2；在转发至PE3的组播报文中封装标签“50”，该标签“50”可以用于标识该报文为组播报文，并可以用于标识该组播报文的下一接收节点为PE3。从而可以实现分别为每个下一跳(PE2和PE3)转发一份组播报文。

步骤203、PE2(PE3)接收组播报文。

PE2(PE3)接收到携带标签的组播报文后，可以根据该组播报文中弹出的标签识别出该报文是组播报文，并对该组播报文进行RPF校验。本实施例中，由于自动生成了以虚拟接口为出口的组播路由，故能够正确进行校验。在RPF校验成功后，PE2(PE3)根据接收到的组播报文，为虚拟接口绑定的每个VRF分别复制一份组播报文并发送给对应的VRF，从而实现跨VPN组播。

与本发明实施例一和实施例二基于同一发明构思，本发明实施例三提供一种装置。

实施例三、

本发明实施例三提供一种跨VPN组播实现装置，该装置的结构示意图如图7所示，包括：

虚拟接口生成单元11用于为点到多点多协议标签交换流量工程标签转发路径P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口；绑定单元12用于将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的虚拟专用网VPN实例对应的虚拟路由转发VRF进行绑定；复制转发单元13用于在从所述虚拟接口上接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送。

该装置还包括组播路由生成单元14：

组播路由生成单元14用于生成与组播源之间的组播路由，该组播路由的出口为所述虚拟接口。

绑定单元12具体用于将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF中要求加入组播的VRF进行绑定，或者，将生成的所述虚拟接口与每个需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定。

绑定单元12具体用于：

在接收到需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF要求加入组播的请求时，确定是否已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求；在确定未曾接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并向入口PE设备发送边界网关协议更新消息；在确定已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并继续判断是否已存在P2MP-TE LSP及虚拟接口，如果已存在，则将所述虚拟接口与本次发起要求加入组播的请求的VRF进行绑定，如果不存在，则结束绑定流程；

或者，将生成的所述虚拟接口与每个需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定。

本发明实施例三所述的跨VPN组播实现装置可以集成在网络设备，如P2MP-TE LSP尾节点，即出口PE设备中。利用本发明实施例三提供的跨VPN组播实现装置，可以实现为P2MP-TE LSP生成虚拟接口，并建立该虚拟接口与至少一个VPN实例对应的VRF之间的绑定关系，并可以将利用该虚拟接口接收到的组播源发送的组播报文复制转发到各绑定的VRF，从而使得在组播过程中，组播流量只出现一次，节约了公网传输带宽。且在保证配置的简单方便的同时，还可以实现对组播流量的快速保护，减少组播流量的中断时间。当然利用该跨VPN组播实现装置，还可以通过自动生成达到组播源的出口指定的组播路由，确保RPF校验的正确性。

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 (9)

1.一种跨VPN组播实现方法，其特征在于，该方法包括：

为点到多点多协议标签交换流量工程标签转发路径P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口；

将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的虚拟专用网VPN实例对应的虚拟路由转发VRF进行绑定；

在从所述虚拟接口上接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口之后，从所述虚拟接口上接收组播报文之前，所述方法还包括：

生成与组播源之间的组播路由，该组播路由的出口为所述虚拟接口。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的虚拟专用网VPN实例对应的虚拟路由转发VRF进行绑定，具体包括：

将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF中要求加入组播的VRF进行绑定；或者，将生成的所述虚拟接口与每个需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF中要求加入组播的VRF进行绑定，具体包括：

在接收到需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF要求加入组播的请求时，确定是否已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求；

在确定未曾接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并向入口PE设备发送边界网关协议更新消息；在确定已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并继续判断是否已存在P2MP-TE LSP及虚拟接口，如果已存在，则将所述虚拟接口与本次发起要求加入组播的请求的VRF进行绑定，如果不存在，则结束绑定流程。

5.一种跨VPN组播实现装置，其特征在于，该装置包括：

虚拟接口生成单元，用于为点到多点多协议标签交换流量工程标签转发路径P2MP-TE LSP生成一个虚拟接口；

绑定单元，用于将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的虚拟专用网VPN实例对应的虚拟路由转发VRF进行绑定；

复制转发单元，用于在从所述虚拟接口上接收到组播报文后，复制该组播报文并向每个绑定的VRF发送。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

组播路由生成单元，用于生成与组播源之间的组播路由，该组播路由的出口为所述虚拟接口。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，绑定单元，具体用于将生成的所述虚拟接口与需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF中要求加入组播的VRF进行绑定，或者，将生成的所述虚拟接口与每个需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，绑定单元，具体用于在接收到需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF要求加入组播的请求时，确定是否已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求；在确定未曾接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并向入口PE设备发送边界网关协议更新消息；在确定已接收到来自其他需要接收组播流量的VPN对应的VRF要求加入组播的请求时，记录本次发起请求的VRF信息，并继续判断是否已存在P2MP-TE LSP及虚拟接口，如果已存在，则将所述虚拟接口与本次发起要求加入组播的请求的VRF进行绑定，如果不存在，则结束绑定流程；

或者，将生成的所述虚拟接口与每个需要接收组播流量的VPN实例对应的VRF进行绑定。

9.一种网络设备，其特征在于，该网络设备包括如权利要求5所述的跨VPN组播实现装置。