CN102315999A - 二层虚拟专网互联方法及运营商边缘设备 - Google Patents

二层虚拟专网互联方法及运营商边缘设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了二层虚拟专网互联方法及运营商边缘设备。方法包括：PE接收来自本地CE的数据报文，剥掉报文的链路层头，对报文进行PW封装，其中，PW封装头中包含协议类型字段，该协议字段的取值与报文的原链路层头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同，PE将封装好的数据报文发送到PW上；PE从PW上接收来自远端CE的数据报文，剥掉报文的PW封装头，在报文上封装目的地链路层头，将报文发送给本地CE，其中，目的地链路层头中的协议类型字段值与PW封装头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同。本发明实现了任意的异种介质L2VPN互联，且能够使得用户网络同时使用多种网络层协议栈。

Description

二层虚拟专网互联方法及运营商边缘设备
技术领域
本发明涉及网络互联技术领域，具体涉及二层虚拟专网(L2VPN，Layer2Virtual Private Network)互联方法及运营商边缘设备(PE，Provider Edge)。
背景技术
L2VPN中的虚拟线路服务(VPWS，Virtual Private Wire Service)技术指的是通过运营商的网络，将分处异地的用户二层网络互联的一种技术，即提供跨越运营商网络的点到点的二层网络互联。
图1给出了现有的L2VPN组网示意图。通常，通过L2VPN技术互联的都是相同介质的二层网络，比如：两端的接入线路(AC，Attachment Circuit)1和AC2都是以太网，或者都是异步传输模式(ATM，Asynchronous TransferMode)、帧中继(FR，Frame Relay)等等。特殊情况下，通过L2VPN互联的二层网络可能是不同介质的，因此就出现了异种介质互联的L2VPN技术，即所谓的L2VPN互联(Interworking)技术。
常用的L2VPN Interworking技术就是IP Interworking技术，即不论L2VPN两端的二层链路介质是什么样的，在L2VPN虚拟链路(PW，PseudoWire)内仅传递IPv4报文。到达远端PE后，IPv4报文应该做什么样的链路层封装，由远端的链路层决定。
图2给出了现有的采用IP Interworking技术的L2VPN组网示意图，如图2所示，L2VPN两端互联的二层介质，一端是FR数据链路连接识别符(DLCI，Data Link Connection Identifier)，一端是802.1Q以太网虚拟局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)，在通过IP Interworking的L2VPN技术互联时，在PW内只传递用户的IPv4报文，报文到达对端网络时，根据对端网络的链路类型恢复出链路层头。例如，当用户边缘设备(CE，Customer Edge)2需要发送数据报文给CE1时，PE2会将该数据报文的以太网链路层头剥掉，露出IPv4数据报文，并通过PW将IPv4数据报文传输到PE1；PE1收到IPv4数据报文后，会根据FR DLCI链路层头的标准格式恢复出对应的链路层头，并发送给CE1。
这种技术的最大缺点是PW内只能传递IPv4报文，如果用户设备间传递其它网络类型的报文，就无法完成传输。这是因为通常的链路层都能承载多种类型的网络层报文，因此其链路层封装内部都需要有字段来明确标识其承载网络层报文的类型，以便交给正确的网络层协议栈处理。
下面给出了以太网II和点对点协议(PPP，Point to Point Protocol)两种链路层封装格式以及各自承载的上层协议帧类型的定义：
Figure BSA00000533452000021
表1以太网II链路层封装格式
其中，表1中的Type字段的部分定义如下：
取值为0x0800时，表示IPv4；
取值为0x8137时，表示IPX；
取值为0x86dd时，表示IPv6；
取值为0x8847时，表示多协议标签交换(MPLS，Multi-Protocol LabelSwitching)。
Figure BSA00000533452000022
表2PPP链路层帧格式
其中，表2中的协议字段的部分定义如下：
取值为0x0021时，表示IPv4；
取值为0x002b时，表示IPX；
取值为0x0057时，表示IPv6；
取值为0x0281时，表示MPLS。
在IP Interworking技术中，PW中仅能传递IPv4报文，这样在远端PE恢复链路层头时，其网络层协议类型就可以填写为IPv4。这是一个很大的缺陷，将意味着用户网络内不能使用别的网络层协议栈，例如同时使用IPv4和IPv6双栈，或者同时运行了MPLS协议。因为如果PW中传递了各种网络层报文，那么在远端恢复链路层封装时，就无法确定该怎样填写链路层头的网络层协议类型字段了。
还有一种技术是所谓的Ethernet Interworking技术，即L2VPN两端用户的二层链路介质都是以以太网为基础的。图3给出了现有的采用EthernetInterworking技术的L2VPN组网示意图，如图3中，一端是Ethernet VLAN链路，一端是Ethernet Over ATM链路，可以在PW中仅传递Ethernet报文实现互联。
这种方案的好处是由于Ethernet链路层本身就支持了多协议栈共同运行，因此不存在IP Interworking的问题，即用户可以在链路层上同时使用多种网络层协议栈。但是，这种方案的缺点是用户的网络必须是以Ethernet为基础的，而不能将Ethernet链路层和真正的ATM、FR、PPP链路层进行异种介质L2VPN互联。
发明内容
本发明提供L2VPN互联方法及PE，以实现任意的异种介质L2VPN互联，且能够使得用户网络同时使用多种网络层协议栈。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种二层虚拟专网L2VPN互联方法，该方法包括：
运营商边缘设备PE接收来自本地用户边缘设备CE的数据报文，剥掉报文的链路层头，对报文进行虚拟链路PW封装，其中，PW封装头中包含协议类型字段，该协议字段的取值与报文的原链路层头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同，PE将封装好的数据报文发送到PW上；
PE从PW上接收来自远端CE的数据报文，剥掉报文的PW封装头，在报文上封装目的地链路层头，将报文发送给本地CE，其中，目的地链路层头中的协议类型字段值与PW封装头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同。
当建立L2VPN时，所述PE与远端PE协商建立通用互联类型的PW，且要求在该PW上转发的数据报文必须携带控制字，所述控制字位于PW封装头中，且包含协议类型字段。
所述数据报文为IPv4或者IPv6或者IPX或者多协议标签交换MPLS报文。
一种PE，位于L2VPN中，该PE包括：
入PW报文处理模块：接收来自本地CE的数据报文，剥掉报文的链路层头，对报文进行PW封装，其中，PW封装头中包含协议类型字段，该协议字段的取值与报文的原链路层头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同，将封装好的数据报文发送到PW上；
出PW报文处理模块：从PW上接收来自远端CE的数据报文，剥掉报文的PW封装头，在报文上封装目的地链路层头，将报文发送给本地CE，其中，目的地链路层头中的协议类型字段值与PW封装头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同。
所述PE进一步包括：
PW建立模块：当建立L2VPN时，与远端PE协商建立通用互联类型的PW，且要求在该PW上转发的数据报文必须携带控制字，
所述控制字位于PW封装头中，且包含协议类型字段。
所述入PW报文处理模块接收的数据报文为IPv4或者IPv6或者IPX或者多协议标签交换MPLS报文；
所述出PW报文处理模块接收的数据报文为IPv4或者IPv6或者IPX或者多协议标签交换MPLS报文。
与现有技术相比，本发明能够实现任意的异种介质L2VPN互联，且能够使得用户网络同时使用多种网络层协议栈。
附图说明
图1为现有的L2VPN组网示意图；
图2为现有的采用IP Interworking技术的L2VPN组网示意图；
图3为现有的采用Ethernet Interworking技术的L2VPN组网示意图；
图4为本发明实施例提供的L2VPN互联方法流程图；
图5为本发明示例的异种介质互联的L2VPN组网示意图；
图6为在图5所示组网中CE1向CE2发送IPv4数据报文时报文传递的示意图；
图7为在图5所示组网中CE1向CE2发送IPv6数据报文时报文传递的示意图；
图8为在图5所示组网中CE1向CE2发送MPLS数据报文时报文传递的示意图；
图9为本发明实施例提供的PE的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图4为本发明实施例提供的L2VPN互联方法流程图，如图4所示，其具体步骤如下：
步骤401：在组建L2VPN网络时，在各PE上配置：建立的PW类型为通用互联(General Interworking)；当建立L2VPN时，两端PE根据配置的PW类型：General Interworking，通过Martini信令自动协商建立GeneralInterworking类型的PW，且要求在该PW上转发的数据报文必须携带控制字(control word)。
具体地，两端PE是通过Martini信令的标签分发协议(LDP，LabelDistribution Protocol)方式自动协商建立GeneralInterworking类型的PW。
General Interworking类型的PW是本发明中新增的一种PW类型，该PW类型值(Pseudowire Type value)需要互联网数字分配机构(IANA，The InternetAssigned Numbers Authority)统一分配。
General Interworking类型的PW的控制字，和其它类型PW的控制字格式有所不同，其格式及字段定义如下：
General Interworking类型的PW的控制字的格式如下：
0                   1                   2                   3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
|0000|    保留(Reserved)(12比特)|        Protocol Type(16比特)     |
其中，协议类型(Protocol Type)字段表示PW承载的用户数据报文的协议类型，可以采用PPP链路层协议类型标识，具体参见[RFC1661]和[RFC3818]，取值举例如下：
取值为0x0021时，表示IPv4；
取值为0x002b时，表示IPX；
取值为0x0057时，表示IPv6；
取值为0x0281时，表示MPLS。
步骤402：用户数据报文到达本地PE准备进入PW时，本地PE首先剥掉报文的链路层头，然后对报文进行General Interworking类型的PW封装，将封装好的报文发送给远端PE。
经过General Interworking类型的PW封装后，报文的格式如下：
+---------------------------------------------+
|        隧道标签(Tunnel Label)               |
+---------------------------------------------+
|        PW标签(PW label)                     |
+---------------------------------------------+
|       控制字(Control Word)                  |
+---------------------------------------------+
|              载荷(Payload)                  |
其中，控制字的格式即步骤401中的General Interworking类型的PW的控制字的格式。控制字中的协议类型(Protocol Type)字段的值要与用户数据报文的原链路层头中的协议类型值匹配，即控制字中的协议类型字段值表示的协议类型要与用户数据报文的原链路层头中的协议类型字段值表示的协议类型相同。
其中的载荷(Payload)可以是任意网络层协议的载荷。
步骤403：远端PE从PW上接收报文，首先剥掉报文的PW封装头，然后在报文上封装目的地链路层头，将报文发送出去。
其中，目的地链路层头中的协议类型值要与PW封装头的PW控制字中的协议类型值匹配。
有了本发明后，在任意的异种介质L2VPN互联的组网下，用户网络就可以同时使用多种网络层协议栈。
以下给出一个本发明的应用示例：
如图5所示，FR DLCI链路层和以太网链路层跨越公网，建立了异种介质互联的L2VPN网络，假设两端用户都同时使用IPv4、IPv6、MPLS三种协议栈。
图6给出了CE1向CE2发送IPv4数据报文时报文传递的示意图，如图6所示，报文传递过程如下：
第一个报文格式为CE1发送的IPv4数据报文格式，其中，FR DLCI链路层头的控制(control)字段和网络层协议标识符(NLPID，Network LayerProtocol Identifier)字段中包含协议类型字段，协议类型字段的取值为03CC，表示为IPv4；
第二个报文格式为PE1收到CE1发来的数据报文后，剥掉报文的FRDLCI链路层头，进行PW封装后的报文格式，其中，控制字字段包含协议类型字段，协议类型字段的取值为0021，表示为IPv4；
第三个报文格式为PE2从PW上收到的数据报文，该报文格式与第二个报文格式相同；
第四个报文格式为PE2从PW上收到数据报文后，剥掉报文的PW封装头，并根据目的地链路层：以太网链路层，为报文封装上以太网链路层头后的报文格式，其中，以太网类型(Eth type)字段包含协议类型字段，协议类型字段的取值为0800，表示为IPv4。其中的目的MAC地址(DA)为CE2的MAC地址，源MAC地址(SA)为PE2的接口MAC地址。
图7给出了CE1向CE2发送IPv6数据报文时报文传递的示意图，如图7所示，报文传递过程如下：
第一个报文格式为CE1发送的IPv6数据报文格式，其中，FR DLCI链路层头的控制字段和NLPID字段中包含协议类型字段，协议类型字段的取值为86dd，表示为IPv6；
第二个报文格式为PE1收到CE1发来的数据报文后，剥掉报文的FRDLCI链路层头，进行PW封装后的报文格式，其中，控制字字段包含协议类型字段，协议类型字段的取值为0057，表示为IPv6；
第三个报文格式为PE2从PW上收到的数据报文，该报文格式与第二个报文格式相同；
第四个报文格式为PE2从PW上收到数据报文后，剥掉报文的PW封装头，并根据目的地链路层：以太网链路层，为报文封装上以太网链路层头后的报文格式，其中，以太网类型(Eth type)字段包含协议类型字段，协议类型字段的取值为86dd，表示为IPv6。其中的目的MAC地址(DA)为CE2的MAC地址，源MAC地址(SA)为PE2的接口MAC地址。
图8给出了CE1向CE2发送MPLS数据报文时报文传递的示意图，如图8所示，报文传递过程如下：
第一个报文格式为CE1发送的MPLS数据报文格式，其中，FR DLCI链路层头的控制字段和NLPID字段中包含协议类型字段，协议类型字段的取值为8847，表示为MPLS；
第二个报文格式为PE1收到CE1发来的数据报文后，剥掉报文的FRDLCI链路层头，进行PW封装后的报文格式，其中，控制字字段包含协议类型字段，协议类型字段的取值为0281，表示为MPLS；
第三个报文格式为PE2从PW上收到的数据报文，该报文格式与第二个报文格式相同；
第四个报文格式为PE2从PW上收到数据报文后，剥掉报文的PW封装头，并根据目的地链路层：以太网链路层，为报文封装上以太网链路层头后的报文格式，其中，以太网类型(Eth type)字段包含协议类型字段，协议类型字段的取值为8847，表示为MPLS。其中的目的MAC地址(DA)为CE2的MAC地址，源MAC地址(SA)为PE2的接口MAC地址。
需要说明的是，VPWS提供的是一种虚拟线路服务，即跨越公网的点到点的虚拟线路，所以在通常的使用中都是点到点的链路进行互联。实际应用过程中，通过异种介质互联的链路层可能不是P2P类型的，即有可能是点对多点(P2MP)或者广播类型的，例如FR或Ethernet网络。这种情况下，对于从PW出来的报文，由于报文中并不包含目的地址信息，PE无法根据报文内容做二层寻址，因此PW无法对报文进行组播或广播处理。对于这种情况，可以作如下处理：
对于从PW上接收到的任何报文，PE只将该报文发送给一个固定的CE。例如：在Ethernet网络上，在PE上配置一个CE的静态MAC地址，对于从PW上接收到的任何报文，PE只将该报文向该配置的CE发送。
实际上这种情况下的处理，与现有IP Interworking技术的处理相同。
图9给出了本发明实施例提供的PE的组成示意图，该PE位于L2VPN中，如图9所示，该PE包括：PW建立模块91、入PW报文处理模块92和出PW报文处理模块93，其中：
PW建立模块91：当建立L2VPN时，与远端PE协商建立GeneralInterworking类型的PW，且要求在该PW上转发的数据报文必须携带控制字，该控制字位于PW封装头中，且包含协议类型字段。
入PW报文处理模块92：接收来自本地CE的数据报文，剥掉报文的链路层头，对报文进行PW封装，其中，PW封装头的控制字中包含协议类型字段，该协议字段的取值与报文的原链路层头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同，将封装好的数据报文发送到PW上。
出PW报文处理模块93：从PW上接收来自远端CE的数据报文，剥掉报文的PW封装头，在报文上封装目的地链路层头，将报文发送给本地CE，其中，目的地链路层头中的协议类型字段值与PW封装头的控制字中的协议类型字段值所表示的协议类型相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种二层虚拟专网L2VPN互联方法，其特征在于，该方法包括：
运营商边缘设备PE接收来自本地用户边缘设备CE的数据报文，剥掉报文的链路层头，对报文进行虚拟链路PW封装，其中，PW封装头中包含协议类型字段，该协议字段的取值与报文的原链路层头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同，PE将封装好的数据报文发送到PW上；
PE从PW上接收来自远端CE的数据报文，剥掉报文的PW封装头，在报文上封装目的地链路层头，将报文发送给本地CE，其中，目的地链路层头中的协议类型字段值与PW封装头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当建立L2VPN时，所述PE与远端PE协商建立通用互联类型的PW，且要求在该PW上转发的数据报文必须携带控制字，所述控制字位于PW封装头中，且包含协议类型字段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据报文为IPv4或者IPv6或者IPX或者多协议标签交换MPLS报文。
4.一种PE，位于L2VPN中，其特征在于，该PE包括：
入PW报文处理模块：接收来自本地CE的数据报文，剥掉报文的链路层头，对报文进行PW封装，其中，PW封装头中包含协议类型字段，该协议字段的取值与报文的原链路层头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同，将封装好的数据报文发送到PW上；
出PW报文处理模块：从PW上接收来自远端CE的数据报文，剥掉报文的PW封装头，在报文上封装目的地链路层头，将报文发送给本地CE，其中，目的地链路层头中的协议类型字段值与PW封装头中的协议类型字段值所表示的协议类型相同。
5.根据权利要求4所述的PE，其特征在于，所述PE进一步包括：
PW建立模块：当建立L2VPN时，与远端PE协商建立通用互联类型的PW，且要求在该PW上转发的数据报文必须携带控制字，
所述控制字位于PW封装头中，且包含协议类型字段。
6.根据权利要求4所述的PE，其特征在于，所述入PW报文处理模块接收的数据报文为IPv4或者IPv6或者IPX或者多协议标签交换MPLS报文；
所述出PW报文处理模块接收的数据报文为IPv4或者IPv6或者IPX或者多协议标签交换MPLS报文。
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