CN102316014A - 分层虚拟专用局域网服务环境下的负载分担方法及路由器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了分层虚拟专用局域网服务环境下的负载分担方法及路由器。UPE与多个NPE直连，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条U-PW组成一个U-PW备份组，方法包括：UPE接收直连CE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，在U-PW备份组中选择一个U-PW，将该U-PW标识记录到MAC表项的U-PW标识项目中，将该报文从所选择的U-PW转发出去；UPE接收直连CE发来的单播数据报文，在自身建立的MAC表项中，查找该报文的源MAC地址对应的U-PW标识，将该报文从该U-PW标识对应的U-PW转发出去。本发明实现了HVPLS环境下的负载分担，提高了带宽利用率。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及分层虚拟专用局域网服务(HVPLS，Hierarchical Virtual Private LAN Service)环境下的负载分担方法及用户服务提供者边缘路由器(UPE，User Provider Edge Router)、网络服务提供者边缘路由器(NPE，Network Provider Edge Router)。
背景技术
首先，对本申请涉及的基本概念给出简单描述：
多协议标签交换(MPLS，Multi-Protocol Label Switching)二层(L2，Layer2)虚拟专网(VPN，Virtual Private Network)：就是在MPLS网络上透明传递用户的二层数据。从用户的角度来看，该MPLS网络就是一个二层的交换网络，通过这个网络，可以在不同站点(SITE)之间建立二层连接。
VPLS：在公用网络中提供的一种点到多点的L2VPN业务。VPLS使地域上隔离的用户站点能通过城域网(MAN，Metropolitan Area Network)/广域网(WAN，Wide Area Network)相连，并且使各个站点间的连接效果像在一个局域网(LAN，Local Area Network)中一样。
虚拟租赁专线(VLL，Virtual Leased Line)：在公用网络中提供的一种点到点的L2VPN业务。VLL可以让两个站点之间的连接效果像直接用线路连接一样，它不能直接在服务提供者处进行多点间的交换。
用户边缘路由器(CE，Custom Edge)：直接与服务提供者相连的用户边缘设备。
服务提供者边缘路由器(PE，Provider Edge Router)：指骨干网上的边缘路由器，与CE相连，主要负责VPN业务的接入。它完成了报文从私网到公网隧道、从公网隧道到私网的映射与转发。PE可以细分为用户PE(UPE，User PE)和网络PE(NPE，Network PE)。
UPE：靠近用户侧的PE设备，主要作为用户接入VPN的汇聚设备。
NPE：处于VPLS网络的核心域边缘，提供在核心网之间的VPLS透传服务。
服务提供者(P，Provider)设备：不直接与CE相连的其它路由器；
虚拟交换实例(VSI，Virtual Switch Instance)：每个虚拟局域网称为一个VSI，通过VSI可以将VPLS的实际接入链路映射到各条虚链接上。
虚链路(PW，Pseudo Wire)：在两个VSI之间的一条双向的虚拟连接，它由一对单向的MPLS虚电路(VC，Virtual Circuit)构成。
接入链路(AC，Attachment Circuit)：指CE与PE的连接，它可以是实际的物理接口，也可以是虚拟接口。AC上的所有用户报文一般都要求原封不动地转发到对端站点去，包括用户的二三层协议报文。
当今因特网协议(IP，Internet Protoc01)网络已经遍布全球，利用现有IP网络为企业提供低成本专网逐渐成为各大运营商的关注点。因此，一种在IP网上提供VPN服务、可方便设定任意速率、配置简单的技术应运而生，这种技术即MPLS VPN业务。基于MPLS的VPN业务有两种，分别是MPLSL3VPN和MPLS L2VPN，MPLS L2VPN包括VPLS和VLL，VLL仅适用于点到点的组网应用模式，而VPLS可以实现多点到多点的VPN组网，VPLS为许多原来使用点到点L2VPN业务的运营商提供了一种更完备的解决方案，还可以避免向L3VPN那样介入用户的内部路由层次。这样，运营商就可以只管理、运行一个网络，并在一个网络上同时提供尽力(Best-effort)IP服务、三层VPN、二层VPN、流量工程、区分服务等许多服务，从而减少运营商大量的建设、维护、运行费用。
整个VPLS网络就像一个巨大的交换机，它通过MPLS隧道在每个VPN的各个站点之间建立PW，并通过PW将用户二层报文在站点间透传。对于PE设备，它会在转发报文的同时学习介质接入控制(MAC，Medium AccessControl)地址并建立MAC表项，完成MAC地址与用户接入接口(AC)和PW的映射关系。对于P设备，只需要完成依据MPLS标签进行MPLS转发，不关心MPLS报文内部封装的二层用户报文。
图1为现有的VPLS基本组网图，如图1所示，以CE3到CE1的VPN1报文流向为例说明基本数据流走向：CE3上送二层报文，通过AC接入PE1，PE1收到报文后，由转发器选定转发报文的PW，再根据PW的转发表项生成两层MPLS标签，其中，私网标签用于标识PW，公网标签用于穿越隧道到达PE2，经公网隧道到达PE2，弹出私网标签，(其中，公网标签在P设备上经次末跳弹出(PHP，Penultimate Hop Popping)方式弹出)，由PE2的转发器从选定转发报文的AC将CE3上送的二层报文转发给CE1。
VPLS的控制面并不需要通告和分发可达信息，而让数据面上的标准桥接功能的地址学习来提供可达性。MAC地址的学习过程分为两种：
A、跟PW关联的远程MAC地址的学习
由于PW由一对单向的VC标签交换路径(LSP，Label Switch Path)组成，当在入方向的VC LSP上学习到一个未知的MAC地址后，需要将此MAC地址与出方向的VC LSP形成映射关系。
B、跟用户直接相连端口的本地MAC地址学习
对于CE上送的二层报文，需要将报文中的源MAC学习到VSI的对应端口上。
图2给出了一个现有的PE学习与泛洪MAC地址的示意图，如图2所示，用户1的MAC地址为A，用户2的MAC地址为B，用户1发出一个ARP广播报文，报文的源MAC地址为MAC A，PE1从端口1接收到该报文，学习该报文的源MAC地址：MAC A，建立的MAC表项包括：VSI：VPN1，MAC地址：MAC A，出接口：VLAN 10，端口1，同时将该ARP广播报文从自身的各个端口转发出去，该报文通过PW2到达PE2，PE2学习MAC A，建立的MAC表项包括：VSI：VPN1，MAC地址：MAC A，出接口：PW2；同样地，PE3学习MAC A，建立的MAC表项包括：VSI：VPN1，MAC地址：MAC A，出接口：PW1。通过相同的过程，PE1、PE2、PE3可学习到用户2的MAC地址：MAC B。
在拓扑结构改变时，需要能够快速地移除失效的MAC地址对应的MAC表项，可以使用MAC地址回收消息完成。MAC地址回收消息分为两类：带有MAC地址列表的和不带MAC地址列表的。如果从一条备份链路收到带有MAC地址列表的MAC地址回收消息，PE将更新VPLS实例中对应的MAC表项，并将该消息发送给标签分发协议(LDP，Label Distribution Protoc0l)会话直连的其它PE。如果MAC地址回收消息中包含空的MAC地址列表，则表示移除VPLS实例中的所有MAC表项(从发送该消息的PE处学习到的MAC地址除外)。
通常，因特网服务提供商(ISP，Internet Service Provider)会将一些小的边缘设备放置到用户聚居区域，并将其汇聚到一个中央局的PE设备中。因此将VPLS的隧道技术延伸到多点租赁单元(MTU，Multi-Tenant Unit)非常必要。这样就可以将MTU设备看成一个PE设备并在每个边缘上提供基本的VPLS虚连接业务。在两层的HVPLS中，一层为VPLS的核心(hub)PW，一层为扩展的接入(spoke)PW。
MTU/UPE与PE/NPE设备之间只有单条链路连接的方案具有明显的弱点，一旦该接入链路失败，汇聚设备上下挂的所有VPN都将丧失连通性。所以，对于HVPLS接入模型中，需要有备份链路的存在：在正常情况下，设备只使用主链路接入，一旦VPLS系统检测到主链路失败，它将启用备用链路来继续提供VPN业务。
图3为现有的HVPLS接入示意图，如图3所示，UPE作为汇聚设备MTU，它只跟NPE1建立一条用户PW(U-PW)，跟其它所有对端都不建立PW。以CE1与CE3进行数据通信为例，数据转发过程如下：
UPE负责将CE1上送的数据报文发给NPE1，同时打上U-PW对应的MPLS标签；NPE1收到报文后，根据MPLS标签判断报文所属的VSI，再根据报文的目的MAC地址打上网络PW(N-PW)对应的MPLS标签后转发该报文，将报文转发给NPE3；NPE3再根据目的MAC地址将报文转发给CE3。
CE3发给CE1的数据报文首先发送给NPE3，NPE3根据目的MAC地址选择N-PW发送给NPE1；NPE1收到从N-PW侧发来的报文后，打上U-PW对应的MPLS标签，将报文发送给UPE，UPE再将报文转发给CE1。
由于CE1与CE2互为本地CE，因此CE1与CE2之间交互数据报文时，由于UPE本身具有桥接功能，UPE直接完成两者间的报文转发即可，而无需将报文上送NPE1。对于目的MAC地址未知的单播报文首包或广播报文，UPE在通过桥广播到CE2的同时，仍然会通过U-PW转发给NPE1，由NPE1完成报文的复制并转发到各个对端CE。
其中，UPE和NPE2之间的U-PW作为备份链路，平时是处于阻塞状态的。
对于采用LSP接入的HVPLS，由于UPE与NPE之间运行LDP会话，因此可以根据LDP会话的活动状态来判断主U-PW是否失效。图4为现有的主备U-PW切换后的MAC地址更新过程示意图，如图4所示，UPE检测到与NPE1之间的U-PW失败，它将自动启用备份U-PW传输数据。假设CE1内有一个MAC地址为“A”的报文原来走主U-PW到达CE3，由于VPLS的MAC地址学习机制，在NPE1、NPE3上都将MAC A学习到了对应的虚接口上，由于NPE3不知道对端发生链路倒换，仍然保留了MAC A的MAC表项，很明显这是错误的。所以，UPE在进行主备U-PW切换时，需要将MAC A回收，这可以使用LDP的MAC地址回收消息来实现。MAC地址回收消息的发送和处理过程如下：UPE发送MAC地址回收消息给NPE2，NPE2接收该消息，将MAC A学习到备份U-PW上，再将该消息发送给对端即：NPE1、NPE3，对端接收该消息，将MAC A学习到对应的PW上。
如图3、4所示，现有的HVPLS接入方式采用UPE双上行链路，其中一条链路为主链路，另一条为备份链路。正常情况下，只使用一条链路即主链路接入，备份链路接口状态为阻塞状态，所有流量均通过主链路进行转发。可见，正常情况下备份链路一直处于空闲状态，这会造成带宽浪费。
发明内容
本发明提供HVPLS环境下的负载分担方法及UPE、NPE，以提高HVPLS环境下的带宽利用率。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种分层虚拟专用局域网服务HVPLS环境下的负载分担方法，用户服务提供者边缘路由器UPE与多个网络服务提供者边缘路由器NPE直连，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条用户虚链路U-PW组成一个U-PW备份组，该方法包括：
UPE接收直连用户边缘路由器CE发来的未知源介质接入控制MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，在U-PW备份组中选择一个U-PW，将该U-PW标识记录到该MAC表项的U-PW标识项目中，将该报文从所选择的U-PW转发出去；
UPE接收直连CE发来的单播数据报文，在自身建立的MAC表项中，查找该报文的源MAC地址对应的U-PW标识，将该报文从该U-PW标识对应的U-PW转发出去。
所述UPE在U-PW备份组中选择一个U-PW为：
UPE根据预设算法对未知源MAC地址的报文的源MAC地址进行计算，根据计算结果在U-PW备份组内选择一条U-PW；
或者，UPE预先根据U-PW备份组内的每条U-PW的带宽为每条U-PW分配一个权值，按照权值越大分配到的未知源MAC地址报文数越多的原则，将所述未知源MAC地址报文分配给一条U-PW。
所述方法进一步包括：
NPE备份组内的任一NPE接收远端PE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址并建立MAC表项，将该报文从自身的U-PW转发出去；
UPE从U-PW备份组内的多条U-PW接收相同的未知源MAC地址报文，学习其中一个报文的源MAC地址并建立MAC表项，其中，MAC表项中的出接口标识为U-PW备份组标识，丢弃其它报文，同时将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
所述方法进一步包括：
UPE发现U-PW备份组内的一条U-PW失效，将该失效U-PW上的流量切换到U-PW备份组内的其它有效U-PW上，并在自身查找U-PW标识项目为失效U-PW标识的MAC表项，将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE；
NPE接收MAC地址回收消息，在自身查找该消息携带的MAC地址对应的MAC表项，删除查找到的MAC表项，并重新学习MAC地址回收消息中的MAC地址。
所述UPE将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE的同时进一步包括：
UPE将查找到的MAC表项中的U-PW标识项目的内容替换为有效U-PW的标识；或者，
UPE删除查找到的MAC表项。
所述UPE发现U-PW备份组内的一条U-PW失效之后进一步包括：
UPE发现失效U-PW恢复正常，通过有效U-PW向各NPE发送NPE激活通知消息，该消息携带与失效U-PW连接的NPE标识，UPE接收所有NPE返回的NPE激活响应消息，激活失效U-PW。
所述方法进一步包括：
UPE从U-PW备份组内的任一U-PW接收组播或广播数据报文，将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
所述方法进一步包括：
NPE从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收组播或广播或未知源MAC地址单播数据报文，将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
一种HVPLS环境下的UPE，该UPE与多个NPE直连，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条U-PW组成一个U-PW备份组，该UPE包括：
MAC地址学习模块，接收直连CE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，在U-PW备份组中选择一个U-PW，将该U-PW标识记录到MAC表项的U-PW标识项目中，将该报文从所选择的U-PW转发出去；
数据转发模块，接收直连CE发来的单播数据报文，在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找该报文的源MAC地址对应的U-PW标识，将该报文从该U-PW标识对应的U-PW转发出去。
所述数据转发模块进一步用于，从U-PW备份组内的任一U-PW接收组播或广播数据报文，将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
所述MAC地址学习模块进一步用于，从U-PW备份组内的多条U-PW接收相同的未知源MAC地址报文，学习其中一个报文的源MAC地址并建立MAC表项，其中，MAC表项中的出接口标识为U-PW备份组标识，丢弃其它报文，同时将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
所述UPE进一步包括：U-PW失效处理模块，发现U-PW备份组内的一条U-PW失效，将该失效U-PW上的流量切换到U-PW备份组内的其它有效U-PW上，并在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找U-PW标识项目为失效U-PW标识的MAC表项，将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE。
所述U-PW失效处理模块进一步用于：发现失效U-PW恢复正常，通过有效U-PW向各NPE发送NPE激活通知消息，该消息携带与失效U-PW连接的NPE标识，UPE接收所有NPE返回的NPE激活响应消息，激活失效U-PW。
一种HVPLS环境下的NPE，该NPE与至少一个其它NPE互为备份，组成一个NPE备份组，NPE备份组内的所有NPE与同一个UPE直连，NPE备份组内的各NPE与直连UPE间的各条U-PW组成一个U-PW备份组，该NPE包括：
MAC地址学习模块，从U-PW备份组内的一条U-PW接收未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，向VSI内的其它NPE转发该报文；
数据转发模块，从U-PW备份组内的一条U-PW接收单播数据报文，在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找该报文的目的MAC地址对应的出接口标识，将该报文从该出接口标识对应的接口转发出去。
所述MAC地址学习模块进一步用于，从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收未知源MAC地址单播数据报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，并将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
所述数据转发模块进一步用于，从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收组播或广播数据报文，将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
与现有技术相比，本发明中，与UPE直连的多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条U-PW组成一个U-PW备份组，当UPE接收到直连CE发来的未知源MAC地址报文时，在U-PW备份组中选择一个U-PW，此后由所选择的U-PW转发来自该源MAC地址的数据报文，使得UPE可以将流量分担到多条U-PW上，实现了HVPLS环境下的负载分担，提高了带宽利用率。
附图说明
图1为现有的VPLS基本组网图；
图2为现有的PE学习与泛洪MAC地址的示意图；
图3为现有的HVPLS接入示意图
图4为现有的主备U-PW切换后的MAC地址更新过程示意图；
图5为本发明实施例提供的在HVPLS环境下进行MAC地址学习的流程图；
图6为本发明的一个应用示例图；
图7为本发明实施例提供的在HVPLS环境下进行数据转发的流程图；
图8为本发明实施例提供的在HVPLS环境下进行U-PW切换的流程图；
图9为本发明实施例提供的HVPLS环境下的UPE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。
本发明中，可为一个UPE配置直连的多个上行NPE，即：UPE通过多条U-PW与多个NPE直连。
以下针对一个UPE配置有多上行NPE的HVPLS环境，分别对该环境下的MAC地址学习过程、数据转发过程和U-PW切换过程进行说明。
要转发数据报文，必须先学习MAC地址，图5为本发明实施例提供的在HVPLS环境下进行MAC地址学习的流程图，如图5所示，其具体步骤如下：
步骤500：为一个UPE配置直连的多上行NPE，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组；该UPE与该多个NPE之间的多个U-PW组成一个U-PW备份组。
NPE备份组内的各个NPE地位平等，互为备份；同样，U-PW备份组内的各U-PW地位平等，互为备份。
图6为本发明的一个应用示例图，如图6所示，NPE1、NPE2为UPE的双上行NPE，且互为备份，NPE1、NPE2组成一个NPE备份组。其中，UPE通过U-PW1与NPE1相连，通过U-PW2与NPE2相连，U-PW1、U-PW2组成一个U-PW备份组。
步骤501：UPE与NPE备份组内的任一个NPE建立LDP会话时，将NPE备份组内的其它NPE标识通知该NPE；NPE备份组内的任意两个NPE之间建立PW时，每个NPE记录该PW标识与该NPE与UPE之间的U-PW标识之间的关联关系。
如图6所示，当NPE1与NPE2之间建立PW，即图中的PW2时，NPE1记录PW2与U-PW1的关联关系，NPE2记录PW2与U-PW2的关联关系。
步骤502：UPE接收直连CE发来的未知源MAC地址报文如：ARP广播报文，学习该报文的源MAC地址，根据学习结果建立MAC表项，并按照预设规则，在U-PW备份组内选择一个U-PW，将所选择的U-PW标识记录到建立的MAC表项的U-PW标识项目中，通过所选择的U-PW将报文转发出去。
未知源MAC地址报文即，UPE还未学习到该报文的源MAC地址，未建立针对该报文的源MAC地址的MAC表项。
本实施例中的MAC表项至少包括三个项目：MAC地址、出接口标识和U-PW标识，其中，MAC地址与出接口标识与现有技术相同，U-PW标识为本实施例新增加的内容，用于记录UPE所选择的U-PW标识。
UPE可预先对U-PW备份组内的各U-PW进行编号，如：编号为U-PW1、U-PW2、...、U-PWn(n≥2)，本步骤中，UPE根据预设算法对未知源MAC地址报文的源MAC地址进行计算，并按照预设规则将计算结果转换为正整数，该正整数即为所选择的U-PW的编号；或者，UPE可预先根据U-PW备份组内的每条U-PW的带宽为每条U-PW分配一个权值，按照该权值将所有未知源MAC地址报文分配给各条U-PW，即：权值越大的U-PW分配到的未知源MAC地址报文数越多。
如图6所示，以CE1为例，UPE收到CE1发来的未知源MAC地址报文如：ARP广播报文后，首先学习该报文的源MAC地址即，CE1的MAC地址：MAC1，然后按照预设规则在U-PW备份组内选择一个U-PW，设选择了U-PW1，并将U-PW1记录入MAC表项的U-PW标识项目中，如表1所示，该MAC表项包括：MAC地址：MAC1、出接口标识：CE1、U-PW标识：U-PW1。
图6中，UPE学习到的针对CE1、CE2的MAC表项如表1所示，其中，MAC2为CE2的MAC地址：
| MAC地址 | 出接口标识 | U-PW标识 | |
| 1 | MAC1 | CE1 | U-PW1 |
| 2 | MAC2 | CE2 | U-PW2 |
表1UPE学习到的针对CE1、CE2的MAC表项
步骤503：NPE从U-PW接收到未知源MAC地址报文如：ARP广播报文，学习该报文的源MAC地址，根据学习结果建立MAC表项，并向VSI内的所有NPE转发报文。
如图6所示，设NPE1从U-PW1接收到来自CE1的未知源MAC地址报文，则NPE1学习到的MAC表项包括：MAC地址：MAC1、出接口标识：U-PW1。
这里，需要说明的是，NPE备份组内的任一NPE接收到来自NPE备份组内的另一NPE发来的任何报文时，禁止向与该NPE备份组关联的U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。其中，NPE可根据步骤501记录的PW标识与U-PW标识的关联关系确定禁止向哪条U-PW转发。如图6所示，当NPE2从PW2接收到未知源MAC地址报文时，NPE2禁止向U-PW2转发该报文，以避免该报文重新转发给UPE，形成环路。
步骤504：NPE备份组内的任一NPE接收远端NPE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，根据学习结果建立MAC表项，并在VSI内转发该报文。
这里的远端NPE指的是除了NPE备份组内的NPE之外的NPE，如图6所示，对NPE1、NPE2来说，NPE3、NPE4都为远端NPE。
步骤505：UPE同时从U-PW备份组内的多条U-PW接收到相同的未知源MAC地址报文，学习其中一个报文的源MAC地址，并根据学习结果建立MAC表项，其中，MAC表项中的出接口标识为U-PW备份组标识，丢弃其它报文，并将该报文向自身的直连CE转发。
这里，将出接口标识设置为U-PW备份组标识，这样，此后，当UPE接收到来自该源MAC地址的数据报文后，可根据该出接口标识，在U-PW备份组内任意选择一条有效的U-PW转发该报文；同时，当U-PW备份组内的一条U-PW失效时，由于该出接口标识为U-PW备份组标识，因此，UPE也无需删除和重新学习该MAC表项。
这里，UPE并不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该未知源MAC地址报文，以免形成环路。
如图6所示，UPE同时从U-PW1、U-PW2接收到来自CE3的未知源MAC地址报文，则UPE选择从U-PW1发来的报文，学习该报文的源MAC地址，并将U-PW备份组标识作为MAC表项中的出接口标识，同样，对于来自CE4的未知源MAC地址报文，UPE也将U-PW备份组标识作为MAC表项中的出接口标识，UPE学习到的针对CE3、CE4的MAC表项可如表2所示：
| MAC地址 | 出接口标识 | U-PW标识 | |
| 3 | MAC3 | U-PW备份组标识 | |
| 4 | MAC4 | U-PW备份组标识 |
表2UPE学习到的针对CE3、CE4的MAC表项
通过上述步骤502～505，VSI内的所有MAC地址均可正常学习到。
通过图5所示流程学习到MAC地址以后，就可根据学习到的MAC表项转发数据报文了，图7为本发明实施例提供的在HVPLS环境下进行数据转发的流程图，如图7所示，其具体步骤如下：
步骤701：UPE接收直连CE发来的单播数据报文。
步骤702：UPE在MAC表项中查找报文的目的MAC地址，判断是否查找到，若是，执行步骤703；否则，执行步骤705。
步骤703：UPE根据MAC表项中的出接口标识，判断该报文是否为本地转发报文，若是，执行步骤704；否则，执行步骤706。
步骤704：UPE根据出接口标识，将报文转发给本地CE，本流程结束。
步骤705：UPE广播该报文，即向本地其它CE转发该报文。
由于报文的目的MAC地址未知，因此，UPE需要广播该报文，本步骤中，先向本地其它CE转发该报文，在步骤708中再通过所选择的U-PW向NPE转发该报文。
步骤706：UPE在自身的MAC表项中查找该报文的源MAC地址。
步骤707：UPE判断是否查找到，若是，执行步骤708；否则，执行步骤709。
步骤708：UPE从MAC表项中的U-PW标识对应的U-PW转发该报文，本流程结束。
NPE接收该报文后，要在自身的MAC表项中查找该报文的目的MAC地址，若查找到，根据查找到的MAC表项中的出接口标识转发该报文；否则，广播该报文。
步骤709：UPE确定该报文为未知源MAC地址报文，返回步骤502～504。
再次说明，对于NPE备份组内的任一NPE来说，若该NPE接收到该NPE备份组内的另一NPE发来的未知源MAC地址单播数据报文或者广播数据报文或者组播数据报文，都禁止将该报文向与该NPE备份组关联的U-PW备份组内的任一U-PW转发，以避免形成环路。同样，UPE接收到从NPE备份组内任一NPE发来的数据报文后，无论该报文是未知源MAC地址单播数据报文、广播数据报文还是组播数据报文，均不向U-PW备份组内的任一U-PW转发该报文。
当U-PW备份组内的任一U-PW发生故障后，要进行U-PW切换，图8为本发明实施例提供的在HVPLS环境下进行U-PW切换的流程图，如图8所示，其具体步骤如下：
步骤801：UPE发现U-PW备份组内的一条U-PW失效，则将从失效U-PW转发的流量切换到U-PW备份组内的其它有效U-PW上，并将MAC表项中记录为失效U-PW标识的U-PW标识项目替换为其它有效U-PW标识；同时，UPE通过U-PW备份组内的有效U-PW向NPE备份组内的有效NPE发送U-PW失效通知消息，该消息携带失效NPE标识即，失效U-PW连接的NPE标识。
这里，当U-PW备份组包含多条U-PW时，若一条U-PW失效，则可根据预设规则在有效U-PW中选择一条U-PW，将失效U-PW上的流量切换到所选择的U-PW上，也可根据预设规则在有效U-PW中选择多条U-PW，将失效U-PW上的流量平均切换到所选择的U-PW上。
这里，UPE也可不将MAC表项中记录为失效U-PW标识的U-PW标识替换为其它有效U-PW标识，而是将U-PW标识项目记录为失效U-PW标识的MAC表项删除，此后重新学习删除的MAC表项中的MAC地址。
这里，将与失效U-PW连接的NPE称为失效NPE，只是为了将该NPE与NPE备份组内的其它NPE区分开来，实际上，该NPE可能仍然可以转发来自其它NPE的流量。
当一条U-PW失效时，此后，UPE接收到未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，根据学习结果建立MAC表项，并在U-PW备份组中选择一条有效U-PW，将所选择的U-PW标识记录到MAC表项的U-PW标识项目中，然后将该报文从所选择的U-PW转发出去。
步骤802：NPE备份组内的有效NPE接收失效通知消息，根据该消息中的失效NPE标识，删除自身记录的自身与该失效NPE之间的PW标识与U-PW标识之间的关联关系。
本步骤中的关联关系指的是步骤501中记录的关联关系。
步骤803：UPE将与失效U-PW对应的MAC地址携带在MAC地址回收消息中发送给NPE备份组内的有效NPE，。
步骤804：NPE备份组内的有效NPE接收MAC地址回收消息，删除自身记录的与该消息中的MAC地址对应的MAC表项，并重新学习该消息中的MAC地址。
步骤805：当失效U-PW恢复正常时，UPE与失效NPE重新建立U-PW，并启动一抑制定时器，在定时时长内向NPE备份组内的其它NPE发送NPE激活通知消息，该消息携带激活的NPE标识即，先前的失效NPE标识。
步骤801中的失效通知消息和本步骤805中的NPE激活通知消息均可通过LDP中的扩展类型长度值(TLV，Type Length Value)实现，扩展TLV格式可如下：
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
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|U|F| TYPe |Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
| NPE LSR ID |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
其中，各个字段的含义如下：
U bit：未知比特位，必须被设置为1，表示识别该TLV；
F bit：转发比特位，必须被设置为0，表示该消息不被转发；
Type：类型，新增一TLV类型，表示是对端列表(Peer list)TLV；
Length：长度，表示在该TLV中IP地址的总长度；
NPE LSR ID：IP地址，表示失效或激活NPE的标签交换路由器(LSR，Label Switch Router)ID。
步骤806：UPE接收到所有有效NPE返回的NPE激活响应消息，解除抑制定时器，开始激活失效U-PW。
在UPE未接收到所有有效NPE返回的NPE激活响应消息前，尽管失效U-PW已恢复正常，但UPE并不向该U-PW转发任何流量，以避免形成环路。
需要说明的是，在激活失效U-PW之后，对于之前已经从失效U-PW迁移到其它U-PW上的MAC地址，其对应流量仍然继续从其它U-PW转发；对于源MAC地址未知的报文则按照图5所示步骤502～505处理。
图9为本发明实施例提供的HVPLS环境下的UPE的组成示意图，该UPE与多个NPE直连，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条U-PW组成一个U-PW备份组，如图9所示，该UPE包括：
MAC地址学习模块91：接收直连CE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，根据学习结果建立MAC表项，在U-PW备份组中选择一个U-PW，将该U-PW标识记录到MAC表项的U-PW标识项目中，将该报文从所选择的U-PW转发出去。
MAC地址学习模块91还可用于，从U-PW备份组内的多条U-PW接收相同的未知源MAC地址报文，学习其中一个报文的源MAC地址，根据学习结果建立MAC表项，其中，MAC表项中的出接口标识为U-PW备份组标识，丢弃其它报文，同时将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
数据转发模块92：接收直连CE发来的单播数据报文，在MAC地址学习模块91建立的MAC表项中，查找该报文的源MAC地址对应的U-PW标识，将该报文从该U-PW标识对应的U-PW转发出去。
数据转发模块92还可用于，从U-PW备份组内的任一U-PW接收组播或广播数据报文，将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
U-PW失效处理模块93：发现U-PW备份组内的一条U-PW失效，将该失效U-PW上的流量切换到U-PW备份组内的其它有效U-PW上，并在MAC地址学习模块91建立的MAC表项中查找U-PW标识项目为失效U-PW标识的MAC表项，将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE备份组内的各有效NPE；发现失效U-PW恢复正常，通过有效U-PW向各NPE发送NPE激活通知消息，该消息携带与失效U-PW连接的NPE标识，UPE接收所有NPE返回的NPE激活响应消息，激活失效U-PW。
以下给出本发明实施例提供的HVPLS环境下的NPE的组成，该NPE与至少一个其它NPE互为备份，组成一个NPE备份组，NPE备份组内的所有NPE与同一个UPE直连，NPE备份组内的各NPE与直连UPE间的各条U-PW组成一个U-PW备份组，该NPE包括：MAC地址学习模块和数据转发模块，其中：
MAC地址学习模块：从U-PW备份组内的一条U-PW接收未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，向VSI内的其它NPE转发该报文。
MAC地址学习模块还可用于，从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收未知源MAC地址单播数据报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，并将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
数据转发模块：从U-PW备份组内的一条U-PW接收单播数据报文，在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找该报文的目的MAC地址对应的出接口标识，将该报文从该出接口标识对应的接口转发出去。
数据转发模块还可用于，从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收组播或广播数据报文，将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
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 (16)
1.一种分层虚拟专用局域网服务HVPLS环境下的负载分担方法，其特征在于，用户服务提供者边缘路由器UPE与多个网络服务提供者边缘路由器NPE直连，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条用户虚链路U-PW组成一个U-PW备份组，该方法包括：
UPE接收直连用户边缘路由器CE发来的未知源介质接入控制MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，在U-PW备份组中选择一个U-PW，将该U-PW标识记录到该MAC表项的U-PW标识项目中，将该报文从所选择的U-PW转发出去；
UPE接收直连CE发来的单播数据报文，在自身建立的MAC表项中，查找该报文的源MAC地址对应的U-PW标识，将该报文从该U-PW标识对应的U-PW转发出去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UPE在U-PW备份组中选择一个U-PW为：
UPE根据预设算法对未知源MAC地址的报文的源MAC地址进行计算，根据计算结果在U-PW备份组内选择一条U-PW；
或者，UPE预先根据U-PW备份组内的每条U-PW的带宽为每条U-PW分配一个权值，按照权值越大分配到的未知源MAC地址报文数越多的原则，将所述未知源MAC地址报文分配给一条U-PW。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
NPE备份组内的任一NPE接收远端PE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址并建立MAC表项，将该报文从自身的U-PW转发出去；
UPE从U-PW备份组内的多条U-PW接收相同的未知源MAC地址报文，学习其中一个报文的源MAC地址并建立MAC表项，其中，MAC表项中的出接口标识为U-PW备份组标识，丢弃其它报文，同时将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
UPE发现U-PW备份组内的一条U-PW失效，将该失效U-PW上的流量切换到U-PW备份组内的其它有效U-PW上，并在自身查找U-PW标识项目为失效U-PW标识的MAC表项，将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE；
NPE接收MAC地址回收消息，在自身查找该消息携带的MAC地址对应的MAC表项，删除查找到的MAC表项，并重新学习MAC地址回收消息中的MAC地址。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述UPE将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE的同时进一步包括：
UPE将查找到的MAC表项中的U-PW标识项目的内容替换为有效U-PW的标识；或者，
UPE删除查找到的MAC表项。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述UPE发现U-PW备份组内的一条U-PW失效之后进一步包括：
UPE发现失效U-PW恢复正常，通过有效U-PW向各NPE发送NPE激活通知消息，该消息携带与失效U-PW连接的NPE标识，UPE接收所有NPE返回的NPE激活响应消息，激活失效U-PW。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
UPE从U-PW备份组内的任一U-PW接收组播或广播数据报文，将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
NPE从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收组播或广播或未知源MAC地址单播数据报文，将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
9.一种HVPLS环境下的UPE，其特征在于，该UPE与多个NPE直连，该多个NPE互为备份，组成一个NPE备份组，该UPE与该多个NPE间的多条U-PW组成一个U-PW备份组，该UPE包括：
MAC地址学习模块，接收直连CE发来的未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，在U-PW备份组中选择一个U-PW，将该U-PW标识记录到MAC表项的U-PW标识项目中，将该报文从所选择的U-PW转发出去；
数据转发模块，接收直连CE发来的单播数据报文，在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找该报文的源MAC地址对应的U-PW标识，将该报文从该U-PW标识对应的U-PW转发出去。
10.根据权利要求9所述的UPE，其特征在于，所述数据转发模块进一步用于，从U-PW备份组内的任一U-PW接收组播或广播数据报文，将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
11.根据权利要求9所述的UPE，其特征在于，所述MAC地址学习模块进一步用于，从U-PW备份组内的多条U-PW接收相同的未知源MAC地址报文，学习其中一个报文的源MAC地址并建立MAC表项，其中，MAC表项中的出接口标识为U-PW备份组标识，丢弃其它报文，同时将该报文转发给直连CE，而不向U-PW备份组内的任何U-PW转发该报文。
12.根据权利要求8所述的UPE，其特征在于，所述UPE进一步包括：U-PW失效处理模块，发现U-PW备份组内的一条U-PW失效，将该失效U-PW上的流量切换到U-PW备份组内的其它有效U-PW上，并在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找U-PW标识项目为失效U-PW标识的MAC表项，将查找到的MAC表项中的MAC地址携带在MAC地址回收消息中通过有效U-PW发送给NPE。
13.根据权利要求12所述的UPE，其特征在于，所述U-PW失效处理模块进一步用于：发现失效U-PW恢复正常，通过有效U-PW向各NPE发送NPE激活通知消息，该消息携带与失效U-PW连接的NPE标识，UPE接收所有NPE返回的NPE激活响应消息，激活失效U-PW。
14.一种HVPLS环境下的NPE，其特征在于，该NPE与至少一个其它NPE互为备份，组成一个NPE备份组，NPE备份组内的所有NPE与同一个UPE直连，NPE备份组内的各NPE与直连UPE间的各条U-PW组成一个U-PW备份组，该NPE包括：
MAC地址学习模块，从U-PW备份组内的一条U-PW接收未知源MAC地址报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，向VSI内的其它NPE转发该报文；
数据转发模块，从U-PW备份组内的一条U-PW接收单播数据报文，在MAC地址学习模块建立的MAC表项中，查找该报文的目的MAC地址对应的出接口标识，将该报文从该出接口标识对应的接口转发出去。
15.根据权利要求14所述的NPE，其特征在于，所述MAC地址学习模块进一步用于，从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收未知源MAC地址单播数据报文，学习该报文的源MAC地址，建立MAC表项，并将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
16.根据权利要求14所述的NPE，其特征在于，所述数据转发模块进一步用于，从与NPE备份组内的其它NPE相连的接口接收组播或广播数据报文，将该报文向未包含在U-PW备份组内的链路转发。
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