CN102971991A - 通过分组交换网络在分组伪线上传送的分组的有效封装 - Google Patents

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Abstract

描述提高通过分组交换网络(PSN)中的隧道在分组伪线上的第一组一个或多个协议的分组的封装效率。第一提供商边缘(PE)网络元件通过附连电路与客户边缘(CE)网络元件耦合并且通过分组伪线与第二PE网络元件耦合。第一提供商边缘网络元件通过附连电路从CE网络元件接收帧。响应第一PE网络元件确定该帧封装第一组协议的分组，第一PE网络元件将分组封装到协议数据单元中以便通过分组伪线传送，而没有包括数据链路层报头的多个字段中的基本上全部字段。第一PE网络元件通过PSN隧道在分组伪线上向第二PE网络元件传送协议数据单元。通过借助于去除第一帧的数据链路层报头的基本上全部字段以降低分组伪线上的开销，来提高效率。

Description

通过分组交换网络在分组伪线上传送的分组的有效封装
技术领域
本申请要求2010年4月23日提交的美国临时申请No.61/327281的权益，通过引用将其结合于此。
本发明的实施例涉及连网领域；以及更具体来说，涉及通过分组交换网络在分组伪线上传送的分组的有效封装。
背景技术
RFC(请求注释)3985“Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge (PWE3) Architecture”(2005年3月)中所述的分组传输服务描述如下分组传输服务：它模拟通过PSN(分组交换网络)(例如包括MPLS-TP(多协议标签交换-传输简档)PSN的MPLS(多协议标签交换))的电信服务(例如以太网、帧中继、ATM(异步传输模式)、TDM(时分复用)、SONET/SDH(同步光连网/同步数字系列))。在一般网络模型中，在通过PSN经由提供商边缘网络元件所提供的一个或多个伪线进行通信的客户边缘网络元件之间模拟服务。网络元件(例如路由器、交换机、桥接器)是包括硬件和软件的连网设备件，其在通信上互连网络上的其它设备(例如，其它网络元件、诸如订户终端站和服务器终端站之类的终端站)。客户边缘网络元件是服务的一端始发和/或端接并且通常不知道服务正被模拟的网络元件。各客户边缘网络元件通过作为物理电路或虚拟电路(例如，帧中继DLCI(数据链路连接标识符)、ATM VPI/VCI(虚拟路径标识符/虚拟电路标识符)、以太网、VLAN(虚拟局域网)等)的附连电路(AC)耦合到提供商边缘网络元件。提供商边缘网络元件通过一个或多个伪线耦合在一起。建立PSN隧道以便为这些伪线提供数据通路。伪线业务是核心网络(例如提供商边缘网络元件之间的一个或多个中间提供商网络元件)不可见的。原有数据单元(例如以太网帧)在附连电路上被接收，并且在伪线协议数据单元(PW-PDU)n中封装，以便在该PSN隧道中经由伪线跨PSN被携带。提供商边缘网络元件执行PW-PDU的封装和拆封。
能够携带任何数量和类型的协议的伪线是分组伪线，并且可具有独特控制字和其它嵌入式编码。这些协议可包括控制协议(例如ARP(地址解析协议)、LLDP(链路层发现协议)等)和/或诸如IP和MPLS之类的其它客户端协议。在某些网络部署中，与控制协议相比，诸如IP和MPLS之类的客户端协议占据服务带宽的大多数。
存在已经为分组伪线的封装格式提出的若干不同方式，它们在IETF草案“Packet Pseudowire Encapsulation over an MPLS PSN”，(draft-bryant-pwe3-packet-pw-03，2010年3月8日(以下称作“draft-bryant”))中被描述。由draft-bryant所推荐的封装格式提出一种使用虚拟以太网来提供分组伪线并且使用以太网伪线(在RFC 4448“Encapsulation Methods for Transport of Ethernet over MPLS Networks”(2006年4月)中描述)来携带用户业务的技术。以太网伪线携带所有数据链路层报头，而与基础协议是控制协议还是诸如IP和MPLS之类的客户端协议无关。
发明内容
描述一种通过分组交换网络(PSN)在分组伪线(PPW)上的IP和/或MPLS协议的有效封装格式。第一提供商边缘(PE)网络元件耦合在通过附连电路的本地耦合客户边缘(CE)网络元件与通过PPW的第二提供商边缘网络元件之间。第一PE通过该附连电路来接收来自该CE网络元件的帧，该帧包括具有多个字段的数据链路层报头。第一PE确定该帧封装IP分组或MPLS分组，并且然后将该分组封装到协议数据单元(PDU)中以便在PPW上传输，而没有包含该数据链路层报头的这些字段中的基本上全部字段或每个字段或者整个数据链路层报头。该PDU在PPW上传送到第二提供商边缘网络元件。通过经由去除该帧的数据链路层报头的基本上全部字段或者整个数据链路层报头降低PPW上的开销，来提高效率。用于在该PPW上传送IP和MPLS分组的开销的降低还降低那些IP和MPLS分组的分段(以及所需组装)的可能性，由此增加吞吐量。
第二PE网络元件接收如下PDU：该PDU已经从PPW上的PDU中省略了数据链路层报头的基本上全部字段或者整个数据链路层报头。第二PE网络元件确定该PDU的分组有效载荷是IP分组或者MPLS分组，并且然后通过添加从该PDU中被省略的数据链路层报头的那些字段来将该分组映射到帧中，以便传送给在本地耦合到第二PE网络元件的CE网络元件。第二PE网络元件然后将该帧传送给其本地耦合的CE网络元件。通过省略具有IP或MPLS有效载荷的PDU的数据链路层报头的基本上全部字段或每个字段，并且重构那些被省略字段以便传送给本地耦合到第二PE网络元件的CE网络元件，来提高效率。
附图说明
通过参照用于示出本发明的实施例的以下描述和附图，可以最透彻地了解本发明。附图包括：
图1示出按照本发明的一个实施例、在允许PPW上的其它协议类型的同时实现分组伪线(PPW)的有效IP和MPLS封装格式的示范网络；
图2是按照本发明的一个实施例更详细地示出图1的入口PE网络元件的框图；
图3是按照本发明的一个实施例更详细地示出图1的出口PE网络元件的框图；
图4是示出按照本发明的一个实施例、用于将帧封装到PE绑定的PPW分组中的示范操作的流程图；
图5A-B是按照本发明的一个实施例、示出用于拆封PPW分组并且创建CE绑定以太网帧的示范操作的流程图；
图6是示出按照本发明的一个实施例、用于确定PPW分组的有效载荷的协议类型和位置的示范操作的流程图；
图7示出按照本发明的一个实施例、没有使用控制字处理而封装到PPW中的IP分组的示范封装格式；
图8示出按照本发明的一个实施例、使用了控制字处理来封装到PPW中的IP分组的示范封装格式；
图9示出按照本发明的一个实施例、没有使用控制字处理而封装到PPW中的MPLS分组的示范封装格式；
图10示出按照本发明的一个实施例、使用了控制字处理来封装到PPW中的MPLS分组的示范封装格式；
图11示出按照本发明的一个实施例、没有使用控制字处理而封装到PPW中的非IP/MPLS分组的示范封装格式；
图12示出按照本发明的一个实施例、使用了控制字处理来封装到PPW中的非IP/MPLS分组的示范封装格式；
图13示出按照本发明的一个实施例、用于向对等PE网络元件发信号通知关于本地连接CE网络元件的MAC地址的本地连接MAC地址TLV的示范格式；
图14示出按照本发明的一个实施例、在允许PPW上的其它协议类型的同时实现PPW的有效IP和MPLS封装格式的示范网络，其中CE和对应PE共处于同一物理网络元件上；
图15示出按照本发明的一个实施例、在允许PPW上的其它协议类型的同时实现PPW上的有效IP和MPLS封装格式的多层网络；
图16示出图15的多层网络的现有技术封装格式；
图17示出按照本发明的一个实施例、图15的多层网络的示范封装格式；以及
图18示出按照本发明的一个实施例、使用在允许PPW上的其它协议类型的同时实现PPW上的有效IP和MPLS封装格式的多段伪线架构的多层网络。
具体实施方式
在以下描述中提出许多具体细节。但是要理解，没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在其它情况下，没有详细示出众所周知的电路、结构和技术，以免影响对本描述的理解。通过所包含的描述，本领域的技术人员将能够实现适当的功能性而无需过分实验。
说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“一个示例实施例”等表示所述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但可能不一定每一个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这类词语不一定指同一个实施例。此外，在结合一个实施例来描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，均认为结合其它实施例来实现这种特征、结构或特性是在本领域的技术人员的知识范围之内的。
在以下描述和权利要求书中，可使用术语“耦合”连同其派生。“耦合”用于表示彼此可以有或者可以没有直接物理或电接触的两个或更多元件相互配合或交互。
描述在允许分组伪线(PPW)上的其它协议类型的同时通过PSN(分组交换网络)的PPW的有效IP(因特网协议)和MPLS(多协议标签交换)封装格式的方法和设备。在一个实施例中，封装格式没有使用PPW上的数据链路层报头(例如以太网报头)的基本上全部字段来传输IP或MPLS分组。这减少PPW上的开销字节数量，这由于较小分组而引起带宽的显著降低(作为分组大小的百分比)。因此，通过消除传输IP或MPLS分组的数据链路层报头，可在PPW上携带使用相同带宽的更多分组有效载荷。
IP和MPLS分组的封装格式还支持使用PPW上的控制字(在RFC 4385“Pseudowire Emulation Edge-to-Edge (PWE3) Control Word for Use over an MPLS PSN”(2006年2月)中描述)。控制字处理提供通过在PSN中防止PPW上的ECMP(等成本多路径)处理来防止分组流中的重新排序的能力，并且在PPW的协商期间建立。ECMP是一种分布式负荷共享机制，它沿PSN中等成本的多个路径来路由分组，以便分布该负荷。
另外，在提高PPW上的IP和MPLS的封装效率的同时，在PPW上支持其它非IP和非MPLS(非-IP/MPLS)分组。与PPW上的IP和MPLS分组的封装格式相对照，非IP/MPLS分组的封装格式包括整个数据链路层报头。非IP/MPLS分组的封装格式还支持使用PPW上的控制字。在没有使用控制字处理时，封装非IP/MPLS分组的帧使用IP作为传递报头来封装在GRE(通用路由选择封装)分组中。这允许对这类分组实现基于IP(寻找超出MPLS标签栈的IP分组)的ECMP而无需经过流重新排序，由此消除对使用控制字或者使用其它流重新排序技术(例如流标签)的需要。
图1示出在允许分组伪线(PPW)上的其它协议类型的同时实现通过PSN的PPW的有效IP和MPLS封装格式的示范网络100。网络100包括客户边缘(CE)网络元件110和140，它们通过附连电路118和138耦合到提供商边缘(PE)网络元件120和130。在一个实施例中，附连电路118和138是以太网虚拟电路。附连电路118和138可以加标记（tagged）或未加标记（untagged）。未加标记的业务被看作是独特以太网虚拟电路。以太网帧的VLAN标记栈中的VLAN标识符(VID)栈将独特地标识以太网虚拟电路。标识以太网虚拟电路的栈中VID的数量能够是一个(例如，如同802.1q中那样)或多个(例如，如同802.1ad中那样)。PE网络元件120和130在通过MPLS PSN(分组交换网络)150所携带的PPW 128上耦合在一起。PPW 128是点对点(p2p)链路，并且能够携带任何类型的协议，因此任何控制字和其它嵌入式编码对于PPW是独特的。虽然图1中未示出，但是PPW 128经由MPLS PSN 150通过PSN隧道来携带。另外，MPLS PSN 150包括一个或多个中间网络元件(有时称作提供商(P)网络元件)。另外，虽然PSN 150示为MPLS PSN，但是其它类型的PSN也可用于本发明的实施例中(例如MPLS-TP)。
图1还示出PPW上的分组的样本流和封装。如图1所示，CE网络元件110充当入口CE网络元件(将要在PPW 128上封装的分组的源)，以及CE网络元件140充当出口CE网络元件(在PPW 128上封装的分组的目的地)。PE网络元件120充当入口PE网络元件，并且包括封装PPW 128上的分组的PE绑定EIM(有效IP和MPLS)模块125。PE网络元件130充当出口PE网络元件，并且包括拆封PPW 128上的分组的CE绑定EIM模块135。应当理解，在一些实施例中，PE网络元件130还包括封装送往CE网络元件110的PPW 128上的分组的PE绑定EIM模块，并且PE网络元件120还包括拆封送往CE网络元件110的PPW 128上的分组的CE绑定EIM模块。也就是说，在一些实施例中，CE网络元件110和PE网络元件120充当出口网络元件，而CE网络元件140和PE网络元件130充当入口网络元件。参照图1所述的封装格式没有考虑在PPW 128上使用控制字处理，但是这是为了不干扰对本发明的了解，因为支持控制字，并且本文中稍后更全面地描述在PPW上使用控制字处理时的对应封装格式。
在操作1，PE网络元件120在附连电路118上接收以太网帧150。以太网帧150包括数据链路层报头152以及可以是IP、MPLS或其它协议分组的分组154。PE绑定EIM模块125根据分组类型将分组封装在PPW的协议数据单元(PDU)中，但是各分组包括报头以及在PPW 128上穿过（traverse）所需的其它信息(例如PSN隧道和PSN物理报头以及PW标签)。对于IP和MPLS分组，PE绑定EIM模块125没有使用帧150的数据链路层报头152而将分组封装到PPW-PDU(分组伪线协议数据单元)(本文中有时称作PPW分组)中。因此，假定分组154的协议分组类型是IP，则在操作2A，将IP分组154封装在PPW分组160中并且在PPW 128上跨MPLS PSN 150传送。PPW分组160包括PSN隧道和物理报头162、伪线标签164和IP分组154，而没有包括数据链路层报头152的基本上全部字段或者整个数据链路层报头152。按照类似方式，假定分组154的协议分组类型是MPLS，则在操作2B，将MPLS分组154封装在PPW分组165中并且在PPW 128上跨MPLS 150传送。PPW分组165包括PSN隧道和物理报头162、伪线标签164和MPLS分组154，而没有包括数据链路层报头152的基本上全部字段或者整个数据链路层报头152。
对于非IP/MPLS分组(例如，诸如ARP、LDDP或者不是IP或MPLS的其它协议之类的控制分组)，并且在PPW上没有建立控制字处理，PE绑定EIM模块125使用IP作为传递协议来将帧150封装到GRE分组中，并且将IP目的地地址以及可选地将IP源地址设置成不可路由地址，以便标识该分组是PPW 128上的协议分组，而不属于有效载荷的IP地址空间中的真正GRE隧道。使用IP作为传递协议来将具有非IP/MPLS分组有效载荷的帧封装到GRE分组中允许在MPLS PSN 150中实现基于IP的ECMP(例如由MPLS PSN 150中的P网络元件所实现)，这降低实现其它流重新排序技术的要求。例如，PSN中的一些中间网络元件在ECMP处理期间寻找MPLS标签栈之外的IP分组。通常，这通过查看超过标签栈的第一半字节按照试探方式来执行，以便推测分组类型是什么(以及如果它是IP，则执行ECMP处理)。但是，这种推测有时是错误的，这引起不正确的ECMP处理，这会导致业务丢失或其它问题。ECMP处理还可引起流重新排序。存在防止不正确ECMP处理的技术，包括：使用控制字(在RFC 4385中描述)，这将基本上避免ECMP处理；以及使用流标签(例如，在IETF草案“Flow Aware Transport of Pseudowires over an MPLS PSN”(draft-ietf-pwe3-fat-pw-03，2010年1月27日)中描述)，它在允许ECMP处理的同时要求额外处理资源和分组开销(例如识别流，并且将流标签添加到标签栈)。
但是，当PPW-PDU的有效载荷是IP时基于IP(寻找超出MPLS标签栈之外的IP分组)的ECMP将不会对任何流重新排序。因此，通过如本发明的一些实施例中所述使用IP作为传递协议来将帧150封装到GRE分组中，ECMP处理能够在PSN中执行，而没有对任何流重新排序并且不需要流标签。应当理解，如果由于除了确保ECMP处理的适当流排序之外的原因(例如通过向不同流的每个指配相同流标签来将多个分组流当作单个流)而期望将分组分为流，则流标签仍然能够用于本发明的实施例中。因此，对于非IP/MPLS分组，本文所述的封装格式消除了对于防止流重新排序的控制字的需要，并且消除了对于流标签的需要(由此节省识别流(通过分组分类)以及添加流标签的处理资源)。如本文中稍后将更详细描述的那样，如果PPW 128正使用控制字，则非IP/MPLS分组将不会被封装到GRE分组中。
因此，假定分组154的协议分组类型不是IP或MPLS，并且没有使用控制字，则在操作2C，将帧150封装在GRE分组中，该GRE分组封装在PPW分组170中，并且在PPW 128上跨MPLS PSN 150传送。PPW分组170包括PSN隧道和物理报头162、伪线标签164、IP报头172、GRE报头174和GRE有效载荷(以太网帧)150。IP报头172至少包括127/8范围中的不可路由IP目的地地址，并且可包括127/8范围中的不可路由IP源地址。GRE报头174中的协议类型按照以太网帧150中封装的有效载荷的协议来设置。IP报头172中的TTL(生存时间)设置为0或1，以便防止分组经过IP路由。
PPW分组在PE网络元件130处被接收之前通过可包括一个或多个中间网络元件的MPLS PSN 150在PPW 128上携带。CE绑定EIM模块135根据PPW分组中封装的分组的类型来拆封在PPW 128上接收的PPW分组。对于IP和MPLS分组(例如PPW分组160和165)，CE绑定EIM模块135重构从那些PPW分组中省略的数据链路层报头的字段(这可包括重构整个数据链路层报头)。CE绑定EIM模块135将所存储数据链路层报头信息用于重构。例如，所存储数据链路层报头信息包括CE网络元件110和140的MAC地址(它们能够被配置、发信号通知或动态学习)以及与附连电路关联的VLAN标记栈。CE绑定EIM模块135还可使用映射功能将IP差分服务(在RFC 2474(1998年12月)中描述)映射到以太网PCP位(如果附连电路被加标记)。对于包括数据链路层报头信息并且使用IP作为传递协议封装在GRE分组中的非IP/MPLS分组，将分组从IP/MPLS拆封路径分路，并且按照常规方式来处理以太网帧。因此，在操作3，CE绑定EIM模块135拆封PPW分组，并且通过附连电路138将以太网帧180传送给CE网络元件140。以太网帧180包括数据链路层报头182和分组有效载荷154。
图2是按照一个实施例更详细示出PE网络元件120的框图。将参照图4的示范操作来描述图2。但是应当理解，图4的操作能够通过与参照图2所述不同的实施例来执行，并且参照图2所述的实施例能够执行与参照图4所述不同的操作。将参照从CE网络元件110(称作入口CE网络元件)流到CE网络元件140(称作出口CE网络元件)的分组来描述图4；但是应当理解，在一些实施例中，CE网络元件140可传送送往CE网络元件110的分组。
如图2所示，PE网络元件120包括与PE绑定EIM模块125耦合的原有服务处理器(NSP)230。NSP 230执行附连电路118特定的处理。例如，假定附连电路118是以太网电路，则NSP 230可执行处理以太网帧所需的功能，例如VLAN转换、整形、策略制定等。
PE绑定EIM模块125包括解析模块210、IP PPW封装模块215、MPLS PPW封装模块220和非IP/MPLS PPW封装模块225。解析模块210解析在附连电路118上接收的帧，以便确定帧的有效载荷的协议类型。如果它是IP有效载荷，则将帧传递给IP PPW封装模块215以便在PPW上封装。如果它是MPLS有效载荷，则将帧传递给MPLS PPW封装模块220以便在PPW上封装。如果它是非IP/MPLS有效载荷，则将帧传递给非IP/MPLS PPW封装模块225以便在PPW上封装。
参照图4，在框410，PE绑定EIM模块125接收送往PE网络元件130的帧。然后，流程转到框415，其中解析模块210解析帧，以便确定帧的有效载荷的协议类型。例如，解析模块210检查以太网帧的以太网类型字段。如果有效载荷是IP分组(通过对于IPv4作为0x800或者对于IPv6作为0x86DD的以太网类型字段的值所标识)，则流程转到框420。如果有效载荷是MPLS分组(通过作为0x8487或0x8848的以太网类型字段的值所标识)，则流程转到框440。如果有效载荷是任何其它协议(不是IP或MPLS)，则流程转到框470。
在框420(有效载荷是IP分组)，IP PPW封装模块215去除包括VLAN标记栈的数据链路层报头(若包含的话)。应当注意，这个操作中去除VLAN标记栈假定IP地址跨VLAN标记是独特的。但是，如果VLAN的端点使用私有寻址，则不保证IP独特性。在这类情况下，可为每个VLAN建立单独PPW，并且能够假定这些IP地址跨VLAN标记是独特的。然后，流程转到框425，其中IP PPW封装模块215确定是否为PPW 128建立控制字处理。控制字处理提供通过在PSN中防止分组伪线上的ECMP处理来防止分组流中的重新排序的能力。例如，PPW 128可与协商PPW 128时设置的控制字属性关联。已经启用控制字处理的PPW 128在没有删除并且重新创建PPW的情况下通常不能在启用控制字-PPW与禁用控制字-PPW之间动态转变。如果在PPW 128上没有建立控制字，则流程转到框435，其中IP PPW封装模块215封装分组以便通过PPW 128传送(例如，添加适当PSN隧道报头和PSN物理报头以及PW标签)。流程从框435转到框437，并且传输模块240在PPW 128上向PE网络元件130传送PPW分组。
图7示出按照一个实施例、没有使用控制字处理而封装到PPW中的IP分组的示范封装格式。如图7所示，封装格式包括：PSN隧道和PSN物理报头；PW标签，如果不存在FAT(流感知传输)PW标签，则PW标签栈中的最底部标签中的其S位设置为1(否则设置为0)；可选FAT-PW标签，其S位设置为一；以及IP分组。应当理解，图7的示范格式没有包括该帧的数据链路层报头，但是在其它格式中，可包括数据链路层报头的至少某个部分。
又参照图4，如果在PPW上正使用控制字处理，则流程从框425转到框430，其中IP PPW封装模块215设置控制字中的标志位6和7，以便指示它是PPW分组中封装的IP分组。在一个实施例中，标志位6和7分别设置为0和1。图8示出按照一个实施例、使用控制字在PPW上封装以便传输的IP分组的示范封装格式。图8所示的封装格式与图7的封装格式相似，但是其中添加了标志位6和7设置为0和1的控制字。
又参照图4，在框440(有效载荷是MPLS分组)，MPLS PPW封装模块220去除包括VLAN标记栈的数据链路层报头(若包含的话)。然后，流程转到框445，并且MPLS PPW封装模块220确定是否为PPW建立控制字处理。如果没有使用控制字处理，则流程转到框460，并且MPLS PPW封装模块220将PW标签栈的最底部标签中的S位(栈底位)设置为零。流程从框460转到框465，并且封装MPLS有效载荷分组以便通过PPW传输。图9示出按照一个实施例、没有使用控制字而封装到PPW中的MPLS分组的示范封装格式。如图9所示，封装格式包括：PSN隧道和PSN物理报头；PW标签，其S位设置为0；可选FAT-PW标签，其S位设置为0；以及MPLS分组。应当理解，图9的示范格式没有包括该帧的数据链路层报头，但是在其它格式中，可包括数据链路层报头的至少某个部分。流程从框465转到框437，并且传输模块240在PPW 128上向PE网络元件130传送PPW分组。
又参照图4，如果在PPW上建立控制字处理，则控制从框445流向框450，并且MPLS PPW封装模块220设置控制字中的标志位6和7，以便指示PPW分组具有MPLS有效载荷。在一个实施例中，标志位6和7分别设置为1和0。流程从框450转到框455，并且MPLS PPW封装模块220将PW标签栈中最底部标签中的S位设置为1。然后，流程转到框465。图10示出按照一个实施例、使用了控制字来封装到PPW中的MPLS分组的示范封装格式。图10所示的封装格式与图9的封装格式相似，但是其中添加了标志位6和7设置为10的控制字，并且PW标签栈中最底层中的S位设置为1(而不是0，假定没有使用可选FAT-PW标签)。
如果有效载荷不是IP或MPLS分组(非IP/MPLS有效载荷)，则流程转到框470。在框470，非IP/MPLS PPW封装模块225确定是否在PPW上建立控制字处理。如果没有使用控制字处理，则以太网帧使用IP作为传递协议来封装到GRE分组中。GRE报头协议类型按照以太网帧中封装的有效载荷的协议来设置。IP目的地地址以及可选地IP源地址设置成127/8范围中的不可路由地址。在一些实施例中，对PPW 128的生存期使用相同地址。IP报头TTL值设置为0或1。GRE报头和IP报头中的校验和值能够设置为0，这是因为该分组不是基于这些报头来转发的，并且该协议分组通常具有其自己的数据完整性检验机制。在一个实施例中，如果IP分组(封装GRE)超过PPW的MTU(最大传输单元)，则使用IP分段(例如，如RFC 4623“Pseudowire Emulation Edge-to-Edge(PWE3) Fragmentation and Reassembly”(2006年8月)中所述)，条件是PE网络元件130能够进行IP重新组装(如果PE网络元件130不能够进行IP重新组装，则该分组将被丢弃)。流程从框480转到框485，并且封装GRE分组以便通过PPW 128传输。流程从框485转到框437，并且传输模块240在PPW 128上向PE网络元件130传送PPW分组。
图11示出按照一个实施例、没有使用控制字而封装到PPW中的非IP/MPLS分组的示范封装格式。如图11所示，该封装格式包括如下项：PSN隧道和PSN物理报头；PW标签，如果可选FAT-PW存在，则PW标签的S位设置为0，否则设置为1；可选FAT-PW标签，其S位设置为1；IP报头(GRE传递报头)，其中IP协议字段被设置以指示GRE，TTL值设置为1，并且IP目的地地址设置成127/8范围中的数值；GRE报头；以及GRE有效载荷分组(以太网帧)。应当理解，图11的示范封装格式包括整个以太网帧(在GRE有效载荷中)，整个以太网帧包括数据链路层报头。
如果控制字用于非IP/MPLS PPW封装，则流程从框470转到框475，并且非IP/MPLS PPW封装模块225将控制字中的标志位6和7设置成指示PPW分组具有非IP/MPLS有效载荷。在一个实施例中，标志位6和7分别设置为0和0。流程从框475转到框485。图12示出按照一个实施例、使用了控制字来封装到PPW中的非IP/MPLS分组的示范封装格式。如图12所示，该封装格式包括如下项：PSN隧道和PSN物理报头；PW标签，如果可选FAT-PW标签存在，则PW标签的S位设置为0，否则设置为1；可选FAT-PW标签，其S位设置为1；控制字，其中标志位6和7分别设置为0和0；以及以太网帧。在一个实施例中，如果控制字存在，则该以太网帧紧接在控制字之后。在一个实施例中，如果该PPW分组超过PPW的MTU，则使用IP分段(例如，如RFC 4623中所述)，条件是PE网络元件130能够进行IP重新组装(如果它不能够进行IP重新组装，则该分组将被丢弃)。应当理解，图12的示范封装格式包括整个以太网帧。
因此，在一个实施例中，本文所述的封装格式通过对这些分组排除PPW上的数据链路层报头，来提高在PPW上传输IP和MPLS分组的效率。这减少PPW上的开销字节数量，这由于较小分段而引起带宽的显著降低(作为分组大小的百分比)。另外，由于分段在PPW分组的大小超过PPW的MTU时发生，所以对于IP和MPLS分组排除PPW上的数据链路层报头还降低大IP和MPLS分组的分段(以及所需重新组装)的可能性。封装格式还根据需要支持控制字和/或流标签(FAT-PW)。
另外，本文所述的封装格式允许非IP和非MPLS分组在PPW上封装。在没有使用控制字处理的非IP/MPLS分组以及使用IP作为传递报头的GRE封装的情况下，这种封装格式允许PSN中的中间节点执行基于IP的ECMP，这降低实现控制字或其它流重新排序技术的要求。但是，封装格式是灵活的，因为它还在需要时支持控制字和/或流标签。
因此，本文所述的封装格式(没有控制字处理)不易受PPW中的重新排序流的影响。这还利用ECMP实现，该ECMP实现检查MPLS标签栈之后的第一半字节，以便确定加标签分组是否为IP分组。广泛可用的这类实现将正确地识别PPW中的IP流。如果对PPW的生存期在GRE传递报头中使用相同的源IP地址和目的地IP地址，则将不对PPW上携带的非IP/MPLS协议的流重新排序。因此，不需要控制字来防止流重新排序。封装格式还能够消除对PPW中的流标签的需要，这节省入口处用来识别流(通过分组分类)和添加流标签的处理资源。当要求基于标签栈的ECMP(与基于IP的ECMP相比)时，流标签(FAT标签)则能够与本文所述的封装格式配合使用。应当理解，从PPW分组中排除控制字和/或流标签使分组大小减小了最高达8个字节。
图3是按照一个实施例更详细示出PE网络元件130的框图。将参照图5A-B和图6的示范操作来描述图3。但是应当理解，图5A-B和图6的操作能够通过与参照图3所述不同的实施例来执行，并且参照图3所述的实施例能够执行与参照图5A-B和图6所述不同的操作。
如图3所示，PE网络元件130包括解析模块310、IP以太网映射模块320、MPLS以太网映射模块330、数据链路报头信息储存器（store）340、IP DiffServ映射功能350、GRE处理模块360、以太网处理模块365、原有服务处理器370和传输模块380。解析模块310解析在PPW 128上接收的PPW分组，以便确定该PPW分组中的有效载荷的类型和位置。如果有效载荷为是未GRE封装的IP分组，则将该分组传递给IP以太网映射模块320，用于拆封和重构该数据链路层报头的被省略字段。如果有效载荷是MPLS分组，则将该分组传递给MPLS以太网映射模块330，用于拆封和重构该数据链路层报头的被省略字段。如果有效载荷是GRE分组，则将该分组传递给GRE处理模块用于拆封。如果有效载荷是以太网帧，则将该分组传递给以太网处理模块用于拆封。该传输模块通过附连电路138将这些帧传送给CE网络元件140。
参照图5A，在框510，CE绑定EIM模块135从PPW 128接收PPW分组，该PPW分组是CE网络元件140绑定的。然后，流程转到框512，其中解析模块310解析分组，以便确定有效载荷的协议类型和有效载荷的位置。图6是示出按照本发明的一个实施例、用于确定PPW分组的有效载荷的协议类型和位置的示范操作的流程图。在框610，解析模块310确定是否采用控制字处理协商了PPW 128。例如，在PE网络元件120与130之间协商了PPW 128时，PPW 128将与指示是否已对PPW 128建立了控制字处理的属性关联。如果没有采用控制字处理来协商，则流程转到框615，其中解析模块确定PW标签栈的最底部标签的S位是否设置为1。如果该S位设置为1，则流程转到框620，并且该分组是IP并且IP分组的开始紧接在该PW标签栈中的最底部标签(它在被使用时可以是PW标签或流标签)之后。如果该S位未设置为1，则流程转到框625，并且该分组是MPLS并且该MPLS分组的开始紧接在该PW标签栈中最底部标签(它在被使用时可以是PW标签或流标签)之后。
如果采用控制字处理协商了PPW 128，则流程从框610转到框630。控制字的位置是该分组中紧接在该PW标签栈中最底部标签之后的位置。解析模块310确定该控制字的第一半字节是否设置为0001。如果是的话，则流程转到框635，并且该分组是G-ACh(MPLS通用关联信道分组)，并且该分组的位置紧接在该控制字之后开始(该PW标签栈中最底部标签之后4个字节)。如果该分组是G-Ach分组，则其处理沿用RFC 5085“Pseudowire Virtual Circuit Connectivity Verification (VCCV): A Control Channel for Pseudowires”(2007年12月)中所述的过程。如果该控制字的第一半字节未设置为1，则流程转到框640。在框640，解析模块310确定该控制字的第一半字节是否设置为0000。如果它未设置为0000，则流程转到框675，其中采取备选动作(例如将该分组作为无效分组丢弃)。如果该控制字的第一半字节设置为0000，则流程转到框645，并且解析模块310确定该控制字的标志位6和7是否分别设置为0和0。如果该控制字的标志位6和7分别设置为0和0，则流程转到框650，并且该分组是具有属于不是IP或MPLS的协议的有效载荷的以太网帧，该分组的开始是该PW标签栈中最底部标签之后4个字节。如果标志位6和7未设置为0和0，则流程转到框655，并且解析模块310确定标志位6和7是否分别设置为0和1。如果标志位6和7是分别设置为0和1，则流程转到框660，并且该分组是IP，并且该IP分组的开始是PW标签栈中最底部标签之后4个字节。如果标志位6和7未分别设置为0和1，则流程转到框665，并且解析模块310确定标志位6和7是否分别设置为1和0。如果标志位6和7分别设置为1和0，则流程转到框670，并且该分组是MPLS，并且该MPLS分组的开始是P该PW标签栈中最底部标签之后4个字节。如果标志位6和7未分别设置为1和0，则流程转到框675，其中采取备选动作(例如丢弃分组)。
又参照图5A，如果分组是IP分组，则流程转到框513。如果分组是MPLS分组，则流程转到框550，将参照图5B来描述框550。如果分组是封装在以太网帧中的非IP/MPLS分组，则流程转到框530，其中该帧由以太网处理模块365使用标准以太网处理来处理(例如检查诸如源MAC地址、目的地MAC地址、VLAN报头等以太网报头信息)。在框514，解析模块310确定IP分组是IPv4还是IPv6。例如，如果第一半字节是0x6，则PPW的有效载荷是IPv6分组，并且流程转到框532。如果第一半字节是0x4，则有效载荷是IPv4分组，并且流程转到框516。
在框516，解析模块310确定IP分组是否为GRE分组的报头。例如，解析模块310确定目的地IP地址是否在127/8范围中并且协议字段指示GRE(例如值47)。如果是的话，则它是具有PPW上的非IP/MPLS分组的GRE有效载荷分组，并且流程转到框518，并且该分组由GRE处理模块360来处理。如果目的地地址不在127/8范围中或者协议字段没有指示GRE，则它是常规IPv4分组，以及流程转到框532并且由IP以太网映射模块320来处理。通过比较在报头中以固定偏移开始的三个字段，并且比较自那些偏移起固定数量的位将使分组从IP/MPLS拆封路径分路(即，使分组离开IP/MPLS处理的快速路径)。例如，这三个字段包括第一半字节(起始偏移0，字段大小一半字节)、IP报头协议字段(起始偏移10，字段大小2)以及IP目的地地址(起始偏移16，第一字节)。另外，对GRE传递报头进一步验证校验和、TTL以及GRE报头验证能够在使分组从IP/MPLS拆封路径分路之后执行。流程从框516转到框518。
在框518，GRE处理模块360将以太网帧中的VLAN标记栈与入口CE的所存储VLAN标记栈进行比较。然后，流程转到框520，以及如果VLAN ID匹配，则流程转到框524，并且将该帧传递给原有服务处理器370。原有服务处理器370执行附连电路138特定的处理。例如，假定附连电路138是以太网电路，则NSP 370可执行处理以太网帧所需的功能，例如VLAN标记交换、优先级位重新映射等。如果VLAN ID不匹配，则流程转到框522，其中采取备选动作(例如丢弃分组)。流程从框524转到框526，以及如果分组被分段，假定支持重新组装，则GRE处理模块360将该分组重新组装。如果不支持，则将丢弃该分组。如果该IP分组被分段，则它将由GRE处理模块360来重新组装(如果支持的话)，否则将丢弃分组。流程从框526转到框528，并且传输模块380在附连电路138上将帧传送给出口CE网络元件140。
返回到框532(分组是没有封装GRE的IPv6分组或IPv4分组)，IP以太网映射模块320开始重构在封装PPW上的分组时被去除的数据链路层报头的字段的过程。
IP以太网映射模块320使用数据链路层报头信息340中存储的数据链路层报头信息来重构数据链路层报头的字段。数据链路层报头信息储存器340包括下列信息：与AC 118关联的CE网络元件110的MAC地址，与AC 138关联的CE网络元件140的MAC地址，与AC 118关联的VLAN标记栈(如果AC 118被加标记)，以及与AC 138关联的VLAN标记栈(如果AC 138被加标记)。CE网络元件的MAC地址能够被动态学习、配置或发信号通知(或者它们的任何组合)。
在一个实施例中，由于PPW 128是点对点的，所以在每端仅存在单一MAC地址，并且每个可被单独地动态学习。PE网络元件能够通过所接收PE绑定帧的源MAC地址来学习本地连接CE网络元件的MAC地址(例如，该PE网络元件能够学习CE网络元件110的MAC地址)。例如，参照图1，PE网络元件120能够通过以太网帧150的数据链路层报头152中包含的源MAC地址来学习CE网络元件110的MAC地址。在一些实施例中，只有特定类型的分组才用于这个学习过程(例如，发现下一跳MAC/L3地址的一个或多个协议(例如ARP、LLDP、RIP、OSPF等))。在其它实施例中，能够从某个时段之后到达的任何分组(例如，10分钟之后到达的第一帧)中学习本地连接CE网络元件的MAC地址。PE网络元件能够当存在PPW上使用的非IP/MPLS分组(例如LDP)时通过在PPW上接收的非IP/MPLS PPW CE绑定分组的源MAC地址从数据分组中学习远程连接CE网络的MAC地址(例如，PE网络元件130能够学习CE网络元件110的MAC地址)。例如，参照图1，PE网络元件130能够通过PPW 128上接收的非IP/MPLS分组的源MAC地址来学习CE网络元件110的MAC地址。
在一些实施例中，这些PE网络元件发信号通知关于这些CE网络元件的MAC地址。在一个实施例中，LDP(标签分布协议)TLV(类型、长度、值)扩展用于向对等PE网络元件发信号通知关于本地连接CE网络元件的MAC地址(本文中称作“本地连接MAC地址TLV”)。本地连接CE网络元件的MAC地址能够被动态学习或配置。例如，PE网络元件120能够使用该LDP TLV扩展向PE网络元件130发信号通知关于CE网络元件110的MAC地址，以及PE网络元件130能够使用该LDP TLV扩展向PE网络元件120发信号通知关于CE网络元件140的MAC地址。在一个实施例中，在LDP通知消息中使用本地连接MAC地址TLV。图13示出按照一个实施例的示范本地连接MAC地址TLV。如图13所示，该TLV包括U(未知)位、F(前向)位、指示该消息是本地连接MAC地址的类型(其值将被确定)、长度和值(本地连接MAC地址)。U位设置为1，除非不了解MAC地址格式(它则将由接收PE网络元件忽略)。F位设置为1。
返回到图5A，在框532，IP以太网映射模块320将源MAC地址设置为入口CE网络元件110的MAC地址。例如，IP以太网映射模块320访问数据链路层报头信息储存器340，以便确定入口CE网络元件110的MAC地址(例如基于与PPW关联的ID)。然后，流程转到框534，并且IP以太网映射模块320确定目的地IP地址是否为广播或多播地址。如果是的话，则流程转到框536，并且IP以太网映射模块320相应地将目的地MAC地址设置为广播或多播MAC地址，并且流程转到框540。如果该目的地IP地址不是广播或多播地址，则流程从框534转到框538，并且该IP以太网映射模块将该目的地MAC地址设置成出口CE网络元件140。流程从框538转到框540。
在框540，IP以太网映射模块320将VLAN标记栈设置为入口CE网络元件110的VLAN标志栈(如果附连电路118被加标记，这通常通过附连电路118上配置的属性来指示)。然后，流程转到框542，并且IP DiffServ映射功能350将IP差分服务字段映射到该栈中的各标记的以太网PCP(优先级码点)位(如果附连电路118被加标记)。在一个实施例中，如果该VLAN标记栈中存在多个标记，则对各标记执行单独映射。映射对于各标记可以是相同的，或者可以是不同的。映射也可以是可配置的。流程从框542转到框544，并且IP以太网映射模块320设置分组的以太网类型字段。如果分组是IPv4，则以太网类型字段设置为0x800，以及如果分组是IPv6，则以太网类型字段设置为0x86DD。流程从框544转到框528，并且传输模块380在附连电路138上将帧传送给出口CE网络元件140。
如果PPW分组的有效载荷是MPLS，则流程从框512转到图5B的框550，并且PPW分组由MPLS以太网映射模块330来处理。在框550，MPLS以太网映射模块330将源MAC地址设置为入口CE网络元件110的MAC地址。然后，流程转到框552，并且MPLS以太网映射模块330将目的地MAC地址设置为出口CE网络元件140的MAC地址。随后，流程转到框554，并且MPLS以太网映射模块330将VLAN标记栈设置为入口CE网络元件110的VLAN标记栈(如果附连电路118被加标记)。然后，流程转到框556，并且MPLS以太网映射模块556将以太网类型字段设置成指示MPLS有效载荷封装在该帧中(例如，以太网类型字段设置为0x8847)。然后，流程转到框528，并且传输模块380在附连电路138上将该帧传送给出口CE网络元件140。
因此，该出口PE网络元件(接收PPW上的CE绑定PPW分组的PE网络元件)在创建在PPW上被封装并且省略数据链路层报头的字段的IP(非GRE封装)和MPLS分组的CE绑定以太网帧时重构数据链路层报头的被省略字段。因此，接收CE绑定PPW分组的PE网络元件(出口PE网络元件)通过降低PPW上携带的开销量来支持IP和MPLS分组的有效封装格式。这还降低在出口PE网络元件的分段分组和所需组装的可能性，这增加PSN的吞吐量。
虽然参照图1所示的示范网络模型描述了实施例，但是其它类型的网络可使用本文所述的本发明的实施例。图14示出在允许PPW上的其它协议类型的同时实现PPW的有效IP和MPLS封装格式的示范网络1400。网络1400与图1的网络100的不同之处在于，CE和PE在同一物理网络元件中共处。因此，共处网络元件1405包括CE 1420和PE 1430。共处网络元件1410包括CE 1440和PE 1450。PE 1430和1450在通过MPLS PSN 1460携带的PPW 1470上耦合在一起。PE网络元件120和130在通过MPLS PSN(分组交换网络)150所携带的PPW 128上耦合在一起。PPW 128是点对点(p2p)链路。虽然图1中未示出，但是PPW 128经由MPLS PSN 150通过PSN隧道来携带。另外，MPLS PSN 150包括一个或多个中间网络元件(有时称作提供商(P)网络元件)。
图15示出在允许PPW上的其它协议类型的同时实现PPW上的有效IP和MPLS封装格式的多层网络1500。在多层网络中，随着层数增加，堆叠各层通常所需的开销量对应增加。PPW N+1 1595模拟CE网络元件1510与1565之间的服务。CE网络元件1510通过AC N+1 1570与PE网络元件1515耦合。CE网络元件1565通过AC N+1 1590与PE网络元件1560耦合。PE网络元件1520和1560分别与共处网络元件1520和1545耦合。共处网络元件1520包括P网络元件1525和CE网络元件1530。共处网络元件1545包括P网络元件1550和CE网络元件1555。CE网络元件1530通过AC N 1575与PE网络元件1535耦合，并且CE网络元件1555通过AC N 1585与PE网络元件1450耦合。PE网络元件1535和1540在跨PSN携带的PPW N 1580上耦合在一起(为了简洁起见而未示出)。层N网络提供PPW N 1580，它是层N+1网络中的点对点(p2p)链路。层N+1网络提供PPW PW N+1 1595，它是层N+2网络中的p2p链路。
图16示出当所有层均基于RFC 4448并且在层N+1的PSN隧道是MPLS LSP时的多层网络1500的现有技术封装格式。如图16所示，在要求多个数据链路层报头的多个栈中封装层N PSN中的层N+2 IP分组的有效载荷。相比之下，图17示出本文对于多层网络1500所述的当所有层均基于本文所述格式(以及假定不需要控制字并且ECMP基于IP报头)时的有效封装格式。如图17所示，层N和N+1的数据链路层报头没有包含在该封装格式中，从而与图16的现有技术封装格式相比，至少节省28与44字节之间的数据(取决于附连电路未加标记、单一标记还是双重标记)。因此，本文所述的有效封装格式通过降低堆叠各层所需的开销来增加多层网络的效率(至少对于IP和MPLS分组)。这还降低多层网络中的分段和组装的可能性。
随着网络中的层数增加，每层额外8字节(2个标签)通常是使用本文所述的有效封装格式所需要的全部。在一些实施例中，这通过使用多段伪线(MS-PW)架构(在RFC 5659“An Architecture for Multi-Segment Pseudowire Emulation Edge-to-Edge”(2009年10月)中描述)进一步降低到每层额外4字节，其中层N网络的每个CE还用作层N+1网络处的交换PE(S-PE)，并且这类S-PE之间的1跳PSN N+1隧道采用PHP(倒数第二跳弹出)来建立。图18示出作为使用多段伪线架构的多层网络的网络1800。PPW N+1 (MS-PW) 1895模拟CE网络元件180与1865之间的服务。CE网络元件1810和1865分别通过AC N+1 1870和AC N+1 1890分别与端接提供商边缘(T-PE)网络元件1815和1860耦合。T-PE网络元件1815和1860分别与共处网络元件1820和1845相应的S-PE网络元件1825和1850耦合。共处网络元件1820和1845的CE网络元件1830和1855分别通过AC N 1875和AC N 1885分别与PE网络元件1835和1840耦合。PE网络元件1835和1840在跨PSN携带的PPW N 1880上耦合在一起(为了简洁起见而未示出)。从T-PE网络元件1815到T-PE网络元件1860的PPW N+1 1895具有从S-PE网络元件1825到S-PE网络元件1850的段，并且在层N+1网络中从S-PE网络元件到S-PE网络元件1850的1跳PSN隧道采用PHP来建立。
因而，描述了PPW的有效IP和MPLS封装格式，它减少PPW上的开销字节数量，这引起带宽的显著降低(作为分组大小的百分比)。各分组的开销字节的降低还降低大IP或MPLS分组的分段和重新组装的可能性，这提高网络的吞吐量。对于多层网络，有效IP和MPLS封装格式降低堆叠每层所需的开销，并且降低大IP或MPLS分组的分段和重新组装的可能性。
另外，本文所述的PPW的封装格式在允许ECMP由中间节点基于IP来执行的同时支持非IP/MPLS分组，这通过平衡基于IP实现的现有ECMP来降低实现流排序技术的要求(例如降低流标签的使用)。另外，对于多层网络，通过使现有ECMP实现(在任何层)能够通过所有较高层检查标签栈，ECMP更为有效。该封装格式还允许现有实现(在任何层)以检查端主机的IP分组，并且简化深分组检查和/或基于流的应用。
在一些实施例中，RFC 4448领域中所述的QoS(服务质量)考虑因素可适用于本文所述的封装格式。
虽然采用支持多个协议(IP、MPLS和其它协议类型)的PPW描述了实施例，但是在一些实施例中，分组传输服务可以仅携带这些分组类型的子集(例如，仅IP状况、仅IP和ARP状况、仅MPLS状况、仅IP、MPLS状况、仅IP、MPLS和ARP状况以及通用分组服务状况)。例如，在仅IP状况中，客户端网络使用PPW来交换仅IP分组。这种状况可在PE和CE共处于PPW两端的同一网络元件并且CE仅交换PPW上的IP分组时发生。在这种状况中，不需要CE的MAC地址。这种仅IP状况还可在PE和CE是单独物理网络元件时发生，其中CE网络元件仅交换PPW上的IP分组，并且IP分组的MAC地址映射在CE上配置(例如静态ARP条目)。但是，IP封装控制协议(例如RIP、OSPF等)可在PPW上携带。仅IP状况能够使用仅IP PPW来实现，其中只有IP业务在PPW上传输(这个PPW没有实现GRE封装)。
在仅IP和ARP状况中，客户端网络使用PPW来交换IP分组，但是还将ARP用于第2层地址解析。仅IP和ARP状况能够使用(能够携带所有协议的)通用PPW来实现，或者如果PE网络元件充当到其本地连接CE的代理ARP网关，则它能够使用仅IP PPW来实现。
在仅MPLS状况中，客户端网络使用PPW来仅交换MPLS分组。在这种状况中，客户端网络是纯MPLS(包括MPLS-TP)网络，并且不会使用基于IP的控制平面。这种状况可在PE和CE共处于PPW两端的同一网络元件并且CE仅交换PPW上的MPLS分组时发生。在这种状况中，不需要CE的MAC地址。这种状况还可在PE和CE是单独物理网络元件时发生，其中客户端网络使用PPW来交换MPLS(包括MPLS-TP)分组，并且MPLS标签到MAC地址的映射在CE上配置。该MAC地址可来自所指配范围(如MPLS-TP中定义)。仅MPLS状况能够使用仅携带MPLS业务的仅MPLS PPW来实现(这个PPW不会实现本文所述的GRE封装)。
在仅IP和MPLS状况中，客户端网络使用PPW来仅交换IP和MPLS分组。这种状况在PE和CE共处于PPW两端的同一网络元件并且CE仅传送PPW上的IP和MPLS分组时发生。在这种状况中，不需要CE的MAC地址。这种状况还可在PE和CE是单独网络元件但是IP和MPLS的MAC地址映射在CE上配置(例如静态ARP条目)时发生。但是，IP封装控制协议(例如RIP、OSPF、BGP、LDP、RSVP-TE等)可在PPW上携带。仅IP和MPLS状况能够使用仅携带IP和MPLS业务的仅IP和MPLS PPW来实现(这个PPW不会实现本文所述的GRE封装)。
在仅IP、MPLS和ARP状况中，客户端网络使用PPW来交换IP和MPLS分组，并且还将ARP用于第2层地址解析。这种状况能够在客户端网络使用PPW（其中排他地将IP协议用于第3层路由选择、MPLS协议用于交换以及ARP用于第2层地址解析）时发生。仅IP、MPLS和ARP状况能够使用(能够携带所有协议的)通用PPW来实现，或者如果PE网络元件充当到其本地连接CE的代理ARP网关，则它能够使用仅IP和MPLS PPW来实现。
在通用分组服务状况中，客户端网络使用PPW来交换能够在EVC上发送的任何类型的分组。MAC地址配置是不需要的，这是因为ARP能够在PPW上运行。通用分组服务状况能够使用有能力携带所有协议的业务的通用PPW来实现。
虽然描述了描述PPW上没有包括整个数据链路层报头的IP和MPLS分组的封装格式的实施例，但是在其它实施例中，只是没有包括这类分组的数据链路层报头的一部分。例如，在一个实施例中，仅从数据链路层报头中去除数据链路层报头的目的地MAC地址。例如，参照图1，PE网络元件120可将CE网络元件110的源MAC地址包含在PPW分组160中。作为另一个示例，对于其中没有建立控制字处理而是传送整个VLAN标记栈的PPW，在PPW上仅传送VLAN标记栈的最顶部子集，并且CE业务绑定PE网络元件在将帧传送给其本地CE网络元件之前将最顶部子集映射到整个VLAN标记栈。
如本文所述，指令可表示诸如配置成执行某些操作或具有预定功能性的专用集成电路(ASIC)之类的硬件的特定配置或者用非暂时计算机可读介质实施的存储器中存储的软件指令。因此，附图所示的技术能够使用在一个或多个电子装置(例如终端站、网络元件)上存储和运行的代码及数据来实现。这类电子装置使用诸如非暂时计算机可读存储介质(例如磁盘、光盘、随机存取存储器、只读存储器、闪速存储器装置、相变存储器)和暂时计算机可读通信介质(例如电、光、声或其它形式的传播信号 - 如载波、红外信号、数字信号)之类的计算机可读介质来存储并(在内部和/或通过网络与其它计算装置)传递代码和数据。另外，这类电子装置通常包括一组一个或多个处理器，这些处理器耦合到诸如一个或多个存储装置(非暂时机器可读存储介质)、用户输入/输出装置(例如键盘、触摸屏和/或显示器)和网络连接之类的一个或多个其它组件。该组处理器和其它组件的耦合通常通过一个或多个总线和桥接器(又称作总线控制器)进行。因此，给定电子装置的存储装置通常存储供那个电子装置的该组一个或多个处理器上执行的代码和/或数据。当然，本发明的一个实施例的一个或多个部分可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现。
虽然图中的流程图示出本发明的某些实施例所执行的操作的特定顺序，但是应当理解，这种顺序是示范性的(例如备选实施例可按照不同顺序来执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等)。
虽然按照若干实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将会知道，本发明并不局限于所述实施例，而是可在所附权利要求书的精神和范围之内，经过修改和变更来实施。因此，本描述被看作是说明性而不是限制性的。

Claims (21)

1.一种在第一提供商边缘网络元件中的方法，所述方法用于提高通过分组交换网络(PSN)中的隧道在分组伪线上的第一组一个或多个协议的分组的封装的效率，其中所述第一提供商边缘网络元件通过附连电路与客户边缘网络元件耦合并且通过所述分组伪线与第二提供商边缘网络元件耦合，所述方法包括下列步骤：
通过所述附连电路从所述客户边缘网络元件接收第一帧，其中所述第一帧包括具有多个字段的数据链路层报头；
响应确定所述第一帧封装所述第一组协议的分组，将所述分组封装到第一协议数据单元中以便通过所述分组伪线传送，而没有包括所述数据链路层报头的所述多个字段中的基本上全部字段；以及
通过所述PSN隧道在所述分组伪线上向所述第二提供商边缘网络元件传送所述第一协议数据单元；
由此通过经由去除所述第一帧的所述数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段降低所述分组伪线上的开销，来提高效率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组协议包括因特网协议(IP)和MPLS(多协议标签交换)中的一个或多个，并且其中所述第一协议数据单元没有包括所述第一帧的所述数据链路层报头的所述多个字段中的每个字段。
3.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：
通过所述附连电路从所述客户边缘网络元件接收第二帧，其中所述第二帧包括具有所述多个字段的数据链路层报头；
确定所述第二帧封装第二组协议的分组并且对所述分组伪线建立控制字处理，其中控制字处理提供通过防止所述PSN中的所述分组伪线的ECMP(成本相等的多路径)处理来防止分组流中的重新排序的能力，并且其中所述第二组协议没有包括IP(因特网协议)或MPLS(多协议标签交换)；
将所述第二帧封装在第二协议数据单元中以便通过所述分组伪线传送，其包括将控制字的一个或多个标志位设置成指示所述第二组协议中的哪一个协议封装在所述第二协议数据单元中，其中所述第二帧的所述数据链路层报头的所述多个字段中的基本上全部字段包含在所述第二协议数据单元中；以及
通过所述PSN隧道向所述第二提供商边缘网络元件传送所述第二协议数据单元。
4.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：
通过所述附连电路从所述客户边缘网络元件接收第二帧，其中所述第二帧包括具有所述多个字段的数据链路层报头；
确定所述第二帧封装第二组协议的分组并且没有对所述分组伪线建立控制字处理，其中控制字处理提供通过防止所述PSN中的ECMP(等成本多路径)处理来防止分组流中的重新排序的能力，并且其中所述第二组协议没有包括IP(因特网协议)或MPLS(多协议标签交换)；
使用IP作为传递协议将所述第二帧封装到GRE(通用路由选择封装)分组中，由此支持所述PSN中执行的基于IP的ECMP；
将所述GRE分组封装在第二协议数据单元中以便通过所述分组伪线传送，其中所述第二帧的所述数据链路层报头的所述多个字段中的基本上全部字段包含在所述第二协议数据单元中；以及
通过所述PSN隧道向所述第二提供商边缘网络元件传送所述第二协议数据单元。
5.如权利要求1所述的方法，其中，将所述分组封装到所述第一协议数据单元中的步骤还包括下列步骤：
包括所述PSN隧道和PSN物理报头的信息以及所述分组伪线的标签。
6.如权利要求5所述的方法，还包括下列步骤：
确定对所述分组伪线建立控制字处理，其中控制字处理提供通过防止所述PSN中的ECMP(等成本多路径)处理来防止分组流中的重新排序的能力；以及
将控制字的一个或多个标志位设置成指示所述第一组协议中的哪一个协议封装在所述第一协议数据单元中。
7.一种要通过附连电路与客户边缘网络元件耦合并且要通过分组交换网络(PSN)中的隧道在分组伪线上与第二提供商边缘网络耦合的第一提供商边缘网络元件，所述第一提供商边缘网络元件使具有所述分组伪线上携带的IP(因特网协议)和MPLS(多协议标签交换)分组有效载荷的协议数据单元的大小为最小，所述第一提供商边缘网络元件包括：
提供商边缘绑定EIM(有效IP MPLS)模块，其配置成通过所述附连电路接收从所述客户边缘网络元件传送的帧，所述提供商边缘绑定EIM模块包括：
       解析模块，其配置成解析所接收帧，以便确定所述帧中封装的分组的协议类型、将所述帧中封装IP分组的那些帧传递给IP分组伪线封装模块、将所述帧中封装MPLS分组的那些帧传递给MPLS分组伪线封装模块，其中所述帧中的每个帧都包括其中包含多个字段的数据链路层报头；
       所述IP分组伪线封装模块，其配置成按照没有包括与所述IP分组对应的所述数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段的格式来将IP分组封装到协议数据单元中以便通过所述PSN隧道在所述分组伪线上传送给所述第二提供商边缘网络元件，
       所述MPLS分组伪线封装模块，其配置成按照没有包括与所述MPLS分组对应的所述数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段的格式来将MPLS分组封装到协议数据单元中以便通过所述PSN隧道在所述分组伪线上传送给所述第二提供商边缘网络元件；以及
传输模块，用于通过所述PSN隧道在所述分组伪线上向所述第二提供商边缘网络元件传送所述协议数据单元；
由此通过省略所述数据链路层报头的所述字段中基本上全部字段来使所述分组伪线上携带的具有IP和MPLS分组有效载荷的协议数据单元的大小为最小。
8.如权利要求7所述的提供商边缘网络元件，其中，所述IP分组伪线封装模块还配置成在对所述分组伪线建立控制字处理时对于要被封装以便通过所述分组伪线传送的每个IP分组将控制字的一个或多个标志位设置为预定值以指示所述分组伪线上携带的所述有效载荷是IP，其中控制字处理提供通过防止所述PSN中的ECMP(等成本多路径)处理来防止分组流中的重新排序的能力。
9.如权利要求7所述的提供商边缘网络元件，其中，所述MPLS分组伪线封装模块还配置成在对所述分组伪线建立控制字处理时对于要被封装以便通过所述分组伪线传送的每个MPLS分组将控制字的一个或多个标志位设置为预定值以指示所述分组伪线上携带的所述有效载荷是MPLS，其中控制字处理提供通过防止所述PSN中的ECMP(等成本多路径)处理来防止分组流中的重新排序的能力。
10.如权利要求7所述的提供商边缘网络元件，其中，所述解析模块还配置成将所述帧中封装非IP和非MPLS(非IP/MPLS)分组之一的那些帧传递给非IP/MPLS分组伪线封装模块，其中所述非IP/MPLS分组伪线封装模块配置成按照包括那个非IP/MPLS分组的所述数据链路层报头的所述字段中基本上全部字段的格式来封装非IP/MPLS分组以便通过所述PSN隧道在所述分组伪线上传送给所述第二提供商边缘网络元件。
11.如权利要求10所述的提供商边缘网络元件，其中，所述非IP/MPLS分组伪线封装模块还配置成在没有对所述分组伪线建立控制字处理时使用IP作为传递协议将所述帧封装到GRE(通用路由选择封装)分组中，以便支持如下可能性：所述PSN中的一个或多个中间网络元件执行基于IP的ECMP(等成本多路径)，并且其中每个GRE分组的传递报头中的IP目的地地址是不可路由地址。
12.一种在第一提供商边缘网络元件中用于处理在分组交换网络(PSN)中在分组伪线上接收的协议数据单元的方法，其中，所述第一提供商边缘网络元件通过第一附连电路与第一客户边缘网络元件耦合并且通过所述分组伪线与第二提供商边缘网络元件耦合，以及其中所述第二提供商边缘网络元件通过第二附连电路与第二客户边缘网络元件耦合，所述方法包括下列步骤：
在所述分组伪线上接收由所述第二提供商边缘网络元件响应所述第二提供商边缘网络元件通过所述第二附连电路从所述第二客户边缘网络元件接收第一帧而生成的第一协议数据单元，其中从所述第一协议数据单元中省略了数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段；
响应确定所述第一协议数据单元中封装的分组是IP(因特网协议)分组和MPLS(多协议标签交换)分组之一，执行下列步骤：
       通过添加从所述第一协议数据单元中省略的所述数据链路层报头的那些字段，将所述分组映射到第二帧中，以及
       通过所述第一附连电路将所述第二帧传送给所述第一客户边缘网络元件；
由此通过省略所述第一协议数据单元中的所述数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段并且对应地重构那些被省略字段以便在所述第一附连电路上传送给所述第一客户边缘网络元件，来提高所述PSN网络中的带宽效率。
13.如权利要求12所述的方法，还包括下列步骤：
在所述分组伪线上接收由所述第二提供商边缘网络元件响应所述第二提供商边缘网络元件从所述第二客户边缘网络元件接收第三帧而生成的第二协议数据单元，其中所述第二协议数据单元包括数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段；
响应确定所述第二协议数据单元中封装的分组是使用IP作为传递协议的GRE(通用路由选择封装)分组，执行下列步骤：
       响应验证具有与所述第二附连电路关联的VLAN(虚拟局域网)标识符的所述GRE分组中封装的以太网帧的VLAN标识符，将所述GRE分组传递给原有服务处理器单元用于进一步处理，以便通过所述第一附连电路传送给所述第一客户边缘网络元件。
14.如权利要求12所述的方法，其中，与所述第二附连电路对应的所述第二客户边缘网络元件的MAC(媒体接入控制)地址以及与所述第一附连电路对应的所述第一客户边缘网络元件的MAC地址存储在所述第一提供商边缘网络元件上。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述整个数据链路层报头没有包含在所述第一协议数据单元中，并且其中将所述分组映射到所述第二帧中的步骤包括执行下列步骤：
响应确定所述第一数据单元中封装的所述分组是MPLS分组，执行下列步骤：
       将所述第二帧的所述数据链路层报头中的源MAC地址设置成所述第二客户边缘网络元件的MAC地址，
       将所述第二帧的所述数据链路层报头中的目的地MAC地址设置成所述第一客户边缘网络元件的MAC地址，以及
       将所述第二帧的所述数据链路层报头中的以太网类型字段设置成指示MPLS分组封装在所述第二帧中。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述整个数据链路层报头没有包含在所述第一协议数据单元中，并且其中将所述分组映射到所述第二帧中的步骤包括执行下列步骤：
响应确定所述第一协议数据单元中封装的所述分组是IP分组并且具有可路由的目的地IP地址，执行下列步骤：
       将所述第二帧的所述数据链路层报头中的源MAC(媒体接入控制)地址设置成所述第二客户边缘网络元件的所述MAC地址，
       响应确定所述分组是多播或广播分组，将所述第二帧的所述数据链路层报头中的目的地MAC地址设置成分别标识多播地址或广播地址的MAC地址，
       响应确定所述分组是单播分组，将所述第二帧的所述数据链路层报头中的目的地MAC地址设置成所述第一客户边缘网络元件的所述MAC地址，以及
       将所述第二帧的所述数据链路层报头中的以太网类型字段设置成指示IP分组封装在所述第一帧中。
17.一种第一提供商边缘网络元件，所述第一提供商边缘网络元件要耦合在通过附连电路的第一客户边缘网络元件与通过分组交换网络(PSN)中的分组伪线的第二提供商边缘网络元件之间以处理所述分组伪线上接收的协议数据单元，所述第一提供商边缘网络元件包括：
客户边缘绑定EIM(有效IP MPLS)模块，其配置成在所述分组伪线上接收由所述第二提供商边缘网络元件响应它从第二客户边缘网络元件接收帧而生成的协议数据单元，所述客户边缘绑定EIM模块包括：
       解析模块，其配置成解析所述协议数据单元，以便确定所述协议数据单元的分组有效载荷的协议类型、将所述帧中具有带可路由目的地IP地址的IP分组有效载荷的那些帧传递给IP以太网映射模块并且将所述帧中具有MPLS分组有效载荷的那些帧传递传递给MPLS以太网映射模块，其中从具有MPLS分组有效载荷的协议数据单元中以及从具有IP分组有效载荷的所述协议数据单元中省略了数据链路层报头的多个字段中的基本上全部字段，
       所述IP以太网映射模块，其配置成通过重构所述IP分组的所述数据链路层报头的被省略字段来将具有可路由目的地IP地址的IP分组有效载荷映射到以太网帧中以便通过所述附连电路传送给所述第一客户边缘网络元件，以及
       所述MPLS以太网映射模块，其配置成通过重构所述MPLS分组的所述数据链路层报头的被省略字段来将MPLS分组有效载荷映射到以太网帧中以便通过所述附连电路传送给所述第一客户边缘网络元件，以及
由此通过省略所述协议数据单元的IP和MPLS分组有效载荷的所述数据链路层报头的所述字段中的基本上全部字段并且重构那些被省略字段以便在所述附连电路上传送给所述第一客户边缘网络元件，来提高所述PSN网络中的带宽效率。
18.如权利要求17所述的提供商边缘网络元件，其中，所述客户边缘绑定EIM模块还包括GRE(通用路由选择封装)模块以处理在所述分组伪线上接收的、使用IP作为传递协议的GRE分组，其中GRE分组有效载荷封装非IP/MPLS协议，并且其中GRE分组有效载荷包括数据链路层报头。
19.如权利要求17所述的提供商边缘网络元件，其中，所述客户边缘绑定EIM模块还包括数据链路层报头信息储存器，所述数据链路层报头信息储存器配置成存储所述第一客户边缘网络元件和所述第二客户边缘网络元件的数据链路层报头信息，所述数据链路层报头信息包括所述第一客户边缘网络元件和所述第二客户边缘网络元件的相应MAC(媒体接入控制)地址。
20.如权利要求19所述的提供商边缘网络元件，其中，所述MPLS以太网映射模块配置成通过将源MAC地址设置成所述第二客户边缘网络元件的所述MAC地址并且将目的地MAC地址设置成所述第一客户边缘网络元件的所述MAC地址来重构每个MPLS分组有效载荷的数据链路层报头。
21.如权利要求19所述的提供商边缘网络元件，其中，所述IP以太网映射模块配置成通过将源MAC地址设置成所述第二客户边缘网络元件的所述MAC地址并且将目的地MAC地址设置成所述第一客户边缘网络元件的所述MAC地址来重构每个单播IP分组有效载荷的数据链路层报头。
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