CN103532840B - 一种链路切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种链路切换方法和装置，技术方案为：本路由设备存在到其它路由设备的多条路径时，将最优路由确定的路径作为主用路径并生成对应的关联于最优路由发布者的下一跳信息，选出备用路径并生成对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，进而生成该其它路由设备对应的主备下一跳信息；接收到其它路由设备发布的路由信息时，进行SPF计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该其它路由设备的最优路由是否发生变化，是则查找主下一跳信息为主用路径对应的下一跳信息的主备下一跳信息，将其中的主下一跳信息设置为无效，从而实现主备路径切换。本发明可以加快路由收敛速度。

Description

一种链路切换方法和装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种链路切换方法和装置。

背景技术

内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）是一种专用于一个自治网络系统中网关之间交换数据流转通道信息的协议。目前主流的IGP协议主要包括最短路径优先路由协议(Open Shortest Path First，OSPF）、中间系统到中间系统的路由选择协议（Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol，IS-IS）。

在电信级的应用中，快速收敛是衡量一个路由协议实现好坏的重要指标。现有技术中，对于直连链路故障，可以采用快速重路由（Fast ReRoute，FRR）技术。

参见图1，图1是现有技术一个简单组网示意图，如图1所示，包括设备1、设备2、设备3、设备4，其中，设备1和设备4之间存在两条路径：路径1（设备1经由设备2到达设备4的路径）和路径2（设备1经由设备3到达设备4的路径）。在采用FRR技术的情况下，设备1会计算出到达设备4的主用路径和备用路径，假设路径1为主用路径，路径2为备用路径，则当设备1检测到与设备2之间的链路故障时，将流量切换到路径2，实现流量的快速切换。

然而，FRR技术只能够解决直连链路故障，对非直连链路故障则无能为力。例如，在图1中，假设设备2和设备4之间的链路故障，由于设备1感知不到设备2和设备4之间的链路故障，无法进行路径切换。设备2和设备4感知到该故障后，均重新生成LSP洪泛出去，设备1接收到设备2和设备4洪泛的LSP后，重新计算最优路由并下发到硬件转发表，流量切换到新的路径。

可以看出，路径1上非直连链路故障时，需要重新进行路由计算并下发到硬件转发表后，才能将原来需经由路径1转发的所有流量切换到新的路径上，路由收敛与路由前缀数目相关，收敛速度比较慢。另外，网络拓扑变化设备1到设备4的最优路由发生变化时，也同样需要重新进行路由计算并下发到硬件转发表后，才能将原来需经由路径1转发的所有流量切换到新的路径上，，路由收敛与路由前缀数目相关，收敛速度比较慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种链路切换方法，该方法可以加快路由收敛速度。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种链路切换方法，包括：

根据本路由设备到其它各路由设备的路由确定存在本路由设备到该其它路由设备的多条路径时，将最优路由确定的路径作为主用路径，生成主用路径对应的关联于最优路由的发布者的下一跳信息，从剩余路径中选择一条作为备用路径，生成备用路径对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息，并根据其中的主下一跳信息转发报文；

接收到任一其它路由设备发布的路由信息时，进行最短路径树SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该任一其它路由设备的最优路由是否发生变化，如果是，则查找主下一跳信息与本路由设备到该任一其它路由设备的主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息，将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效，根据主备下一跳信息中的备下一跳信息转发报文。

一种链路切换装置，应用于路由设备，该装置包括：路径信息生成单元、路由接收单元、拓扑计算单元、报文转发单元；

所述路径信息生成单元，用于根据本路由设备到其它各路由设备的路由确定存在本路由设备到该其它路由设备的多条路径时，将最优路由对应的路径作为主用路径，生成主用路径对应的关联于最优路由的发布者的下一跳信息，从剩余路径中选择一条作为备用路径，生成备用路径对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息；

所述路由接收单元，用于接收其它各路由设备发布的路由信息；

所述拓扑计算单元，用于路由接收单元接收到任一其它路由设备发布的路由信息时，进行最短路径树SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该任一其它路由设备的最优路由是否发生变化，如果是，则查找主下一跳信息与本路由设备到该任一其它路由设备的主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息，将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效；

所述报文转发单元，用于路径信息生成单元将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息后，根据主备路径信息中的主下一跳信息转发报文；用于拓扑计算单元将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效后，根据主备下一跳信息中的备下一跳信息转发报文。

综上所述，本发明中，本路由设备到其它路由设备存在多条路径时，将最优路由确定的路径作为主用路径，并选出备用路径，基于路由发布者、主用路径和备用路径生成主备下一跳信息；接收到其它路由设备发布的路由信息时，进行SPF计算并根据SPF拓扑计算结果判断本设备到该其它路由设备的最优路由是否发生变化，是则查找主下一跳信息为主用路径对应的下一跳信息的主备下一跳信息，将其中的主下一跳信息设置为无效，从而实现主备路径切换，将链路收敛时间减小到链路故障发现时间与SPF拓扑计算时间之和，因而可以加快路由收敛速度。

附图说明

图1是现有技术一个简单组网示意图；

图2是本发明实施例链路切换方法流程图；

图3是本发明实施例OSPF组网示意图；

图4是本发明实施例链路切换装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

参见图2，图2是本发明实施例链路切换方法流程图，主要包括以下步骤：

步骤201、根据本路由设备到其它各路由设备的路由确定存在本路由设备到该其它路由设备的多条路径时，将最优路由确定的路径作为主用路径，生成主用路径对应的关联于最优路由的发布者的下一跳信息，从剩余路径中选择一条作为备用路径，生成备用路径对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息，并根据其中的主下一跳信息转发报文。

这里，下一跳信息包括键值（keyid）、出接口和下一跳信息。

主用路径对应的下一跳信息中的键值可以基于最优路由的发布者信息、最优路由确定的主用路径对应的出接口和下一跳信息分配；主用路径对应的下一跳信息中的出接口和下一跳也即为最优路由对应的出接口和下一跳。

备用路径对应的下一跳信息中的键值可以基于确定备用路径的路由的发布者信息、备用路径对应的出接口和下一跳信息分配；备用路径对应的下一跳信息中的出接口和下一跳也即为确定备用路径的路由对应的出接口和下一跳。

上述的路由发布者信息可以用IGPID表示，其中，在采用OSPF协议的网络中时，IGPID使用路由器标识（routeid）和第一路由器类型表示，第一路由器类型包括区域内路由器、区域间路由器、外部路由器；在采用IS-IS协议的网络中，IGPID使用系统标识（systemid）和第二路由器类型，第二路由器类型包括一级（level1）路由器和二级（level2）路由器。

将本路由设备到其它路由设备的主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入到该其它路由设备对应的主备下一跳信息，是为了在主用路径上的非直连链路发生故障时方便进行主备路径切换。主备下一跳信息中还可以包括一个基于主下一跳信息和备下一跳信息分配的键值。

本步骤中，在本路由设备上生成其它路由设备对应的主备下一跳信息后，当路由设备接收到需要发往该其它路由设备的报文时，可以根据主备下一跳信息中的主下一跳信息转发报文，也即将报文从主用路径对应的出接口发送出去。

步骤202、接收到任一其它路由设备发布的路由信息时，进行最短路径树SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该任一其它路由设备的最优路由是否发生变化，如果是，则查找主下一跳信息与本路由设备到该任一其它路由设备的主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息，将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效，根据主备下一跳信息中的备下一跳信息转发报文。

导致本路由设备到其它路由设备的最优路由发生变化包括两种情况：本路由设备到其它路由设备的主用路径上的链路发生故障，或者出现本路由设备到其它路由设备的新的路径，且该新的路径优于原有主用路径。这两种情况均需要进行路径切换，将流量切换到新的路径。

现有技术中，对于本路由设备到其它路由设备的主用路径上的非直连链路故障或出现优于原有主用路径的新的路径时，本路由设备不能直接感知，只有本路由设备根据该其它路由设备发布的路由信息重新计算出最优路由并下发到硬件转发表后，流量才会自动切换到新的路径。

在本发明实施例中，本路由设备在路由计算的过程中判断到本路由设备到其它路由设备的最优路由是否发生变化，也即接收到该其它路由设备发布的路由信息时，执行SPF拓扑计算，根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该其它路由设备最优路由是否发生变化，当最优路由发生变化时，找出流量转发路径会受此最优路由变化影响的所有路由设备对应的主备下一跳信息，将这些路由设备对应的主备下一跳信息中的主下一跳信息无效掉，从而可以根据这些路由设备对应的主备下一跳信息中的备下一跳信息进行报文转发，实现本路由设备到这些路由设备的转发路径切换。由于不需要重新计算出最优路由并下发到硬件转发表就可以实现本路由设备到多个路由设备的转发路径切换，因而可以实现流量快速收敛，而且收敛时间被优化为链路故障检测时间与SPF拓扑计算时间之和。

本步骤中，查找主下一跳信息与该主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息的方法为：根据该任一其它路由设备信息、该主用路径对应的出接口和下一跳信息查找对应键值，查找主下一跳信息中包括该键值的所有主备下一跳信息。利用键值查找可以加快查找速度。

下面以采用OSPF的网络为例，对图2所示本发明实施例进行详细说明。

参见图3，图3是本发明实施例OSPF组网示意图，包括设备A、B、C、D、E共5个路由设备，其中，设备A、设备C分别于设备B和设备D直连，设备E分别与设备C和设备D直连，且设备A和设备B位于区域1，设备E位于区域2，设备C和设备D为区域边界路由器（ABR）。

网络正常的情况下，

设备C发布自身的路由信息到设备A，设备A计算到设备C的路由，假设确定A->B->C为主用路径，A->D->C为备用路径，则，

首先，设备A会基于路由发布者（设备C）、设备A连接上连接设备B的接口（出接口，假设为Port1）、设备B信息（下一跳，假设为IP_B）分配键值Key1，并生成主用路径（A->B->C）对应的下一跳信息，其中包括Key1、Port1、IP_B；

其次，设备A会基于路由发布者（设备C）、设备A连接上连接设备D的接口（出接口，假设为Port2）、设备D信息（下一跳，假设为IP_D）分配键值Key2，并生成备用路径（A->D->C）对应的下一跳信息，其中包括Key2、Port2、IP_D；

然后，设备A将主用路径（A->B->C）对应的下一跳信息和备用路径（A->D->C）对应下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入到设备C对应的主备下一跳信息。

设备E发布到路由信息到设备C和设备D后，设备C和设备D均会将设备E的路由信息转换成第3类LSA并作为发布者将转换后的路由信息发到设备A，假设设备A确定A->B->C->E为主用路径，A->D->E为备用路径，则，

首先，设备A会基于路由发布者（设备C）、Port1、IP_B分配键值Key1，并生成主用路径（A->B->C->E）对应的下一跳信息，其中包括Key1、Port1、IP_B；

其次，设备A会基于路由发布者（设备C）、Port2、IP_D分配键值Key2，并生成备用路径（A->D->E）对应的下一跳信息，其中包括Key2、Port2、IP_D；

最后，设备A还将主用路径（A->B->C->E）对应的下一跳信息和备用路径（A->D->E）对应下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入到设备E对应的主备下一跳信息。

当网络拓扑变化时，例如，路径A->B->C上发生链路故障，则设备A随后接收到设备C发布的路由时，会进行SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果确定设备A到设备C的最优路由发生变化，因此会基于设备C、设备A到设备C的主用路径对应的出接口（Port1）和下一跳（IP_B）查找到Key1，然后通过key1查找到设备C及设备E对应的主备下一跳信息，最后将设备C及设备E对应的主备下一跳信息中的主下一跳信息均设置为无效，并根据其中的备下一跳信息转发报文，从而实现从主用路径到备用路径的切换，也即，对于设备C来说，将报文转发路径从A->B->C切换到A->D->C，对于设备E来说，将报文转发路径从A->B->C->E切换到A->D->E。

可以看出，发现设备A到设备C的最优路由发生变化后，通过查找主下一跳信息与该主用路径对应的关联于设备C的下一跳信息的主备下一跳信息，不需要计算出最优路由并下发到硬件转发表，就可以实现通过设备C发布路由到设备A的多个设备的主备路径切换。

以上以OSPF组网为例，对图2所示本发明实施例的具体实现进行了举例说明。实际上，在IS-IS组网中，Level1路由器和Level2路由器之间发布路由时，存在将路由重新封装并发布到同级别路由器的情况，类似与OSPF中ABR的重新封装和发布，因此同样可以采用图2所示本发明实施例，在网络拓扑变化时执行多个路由设备的主备路径切换，原理相同，不再赘述。

以上对本发明实施例链路切换方法进行了详细说明，本发明还提供了一种链路切换装置，下面结合图4进行说明。

图4是本发明实施例链路切换装置的结构示意图，应用于路由设备，如图4所示，该装置包括：路径信息生成单元401、路由接收单元402、拓扑计算单元403、报文转发单元404；其中，

路径信息生成单元401，用于根据本路由设备到其它各路由设备的路由确定存在本路由设备到该其它路由设备的多条路径时，将最优路由对应的路径作为主用路径，生成主用路径对应的关联于最优路由的发布者的下一跳信息，从剩余路径中选择一条作为备用路径，生成备用路径对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息；

路由接收单元402，用于接收其它各路由设备发布的路由信息；

拓扑计算单元403，用于路由接收单元402接收到任一其它路由设备发布的路由信息时，进行最短路径树SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该任一其它路由设备的最优路由是否发生变化，如果是，则查找主下一跳信息与本路由设备到该任一其它路由设备的主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息，将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效；

报文转发单元404，用于路径信息生成单元401将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息后，根据主备路径信息中的主下一跳信息转发报文；用于拓扑计算单元403将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效后，根据主备下一跳信息中的备下一跳信息转发报文。

图4所示装置中，

所述主用路径对应的下一跳信息包括键值、主用路径对应的出接口和下一跳信息；其中的键值是基于最优路由的发布者信息、主用路径对应的出接口和下一跳信息分配的；

所述备用路径对应的下一跳信息包括键值、备用路径对应的出接口和下一跳信息；其中的键值是基于确定该备用路径的路由的发布者信息、备用路径对应的出接口和下一跳信息分配的。

图4所示装置中，路由发布者信息为路由发布者的IGPID；

当路由发布者所在网络采用OSPF协议时，所述IGPID包括路由发布者的路由器标识和第一路由器类型；所述第一路由器类型包括区域内路由器、区域间路由器、外部路由器；

当路由发布者所在网络采用IS-IS协议时，所述IGPID包括路由发布者的系统标识和第二路由器类型；所述第二路由器类型包括一级路由器、二级路由器。

图4所示装置中，

所述拓扑计算单元403在查找主下一跳信息与该主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息时，用于：根据该任一其它路由设备信息、该主用路径对应的出接口和下一跳信息查找对应键值，查找主下一跳信息中包括该键值的所有主备下一跳信息。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种链路切换方法，其特征在于，该方法包括：

根据本路由设备到其它各路由设备的路由确定存在本路由设备到该其它路由设备的多条路径时，将最优路由确定的路径作为主用路径，生成主用路径对应的关联于最优路由的发布者的下一跳信息，从剩余路径中选择一条作为备用路径，生成备用路径对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息，并根据其中的主下一跳信息转发报文；

接收到任一其它路由设备发布的路由信息时，进行最短路径树SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该任一其它路由设备的最优路由是否发生变化，如果是，则查找主下一跳信息与本路由设备到该任一其它路由设备的主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息，将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效，根据主备下一跳信息中的备下一跳信息转发报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述主用路径对应的下一跳信息包括键值、主用路径对应的出接口和下一跳信息；其中的键值是基于最优路由的发布者信息、主用路径对应的出接口和下一跳信息分配的；

所述备用路径对应的下一跳信息包括键值、备用路径对应的出接口和下一跳信息；其中的键值是基于确定该备用路径的路由的发布者信息、备用路径对应的出接口和下一跳信息分配的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

路由发布者信息为路由发布者的IGPID；

当路由发布者所在网络采用OSPF协议时，所述IGPID包括路由发布者的路由器标识和第一路由器类型；所述第一路由器类型包括区域内路由器、区域间路由器、外部路由器；

当路由发布者所在网络采用IS-IS协议时，所述IGPID包括路由发布者的系统标识和第二路由器类型；所述第二路由器类型包括一级路由器、二级路由器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

查找主下一跳信息与该主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息的方法为：根据该任一其它路由设备信息、该主用路径对应的出接口和下一跳信息查找对应键值，查找主下一跳信息中包括该键值的所有主备下一跳信息。

5.一种链路切换装置，应用于路由设备，其特征在于，该装置包括：路径信息生成单元、路由接收单元、拓扑计算单元、报文转发单元；

所述路径信息生成单元，用于根据本路由设备到其它各路由设备的路由确定存在本路由设备到该其它路由设备的多条路径时，将最优路由对应的路径作为主用路径，生成主用路径对应的关联于最优路由的发布者的下一跳信息，从剩余路径中选择一条作为备用路径，生成备用路径对应的关联于确定该备用路径的路由的发布者的下一跳信息，将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息；

所述路由接收单元，用于接收其它各路由设备发布的路由信息；

所述拓扑计算单元，用于路由接收单元接收到任一其它路由设备发布的路由信息时，进行最短路径树SPF拓扑计算并根据SPF拓扑计算结果判断本路由设备到该任一其它路由设备的最优路由是否发生变化，如果是，则查找主下一跳信息与本路由设备到该任一其它路由设备的主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息，将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效；

所述报文转发单元，用于路径信息生成单元将主用路径对应的下一跳信息和备用路径对应的下一跳信息分别作为主下一跳信息和备下一跳信息加入该其它路由设备对应的主备下一跳信息后，根据主备路径信息中的主下一跳信息转发报文；用于拓扑计算单元将查找到的主备下一跳信息中的主下一跳信息设置为无效后，根据主备下一跳信息中的备下一跳信息转发报文。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述主用路径对应的下一跳信息包括键值、主用路径对应的出接口和下一跳信息；其中的键值是基于最优路由的发布者信息、主用路径对应的出接口和下一跳信息分配的；

所述备用路径对应的下一跳信息包括键值、备用路径对应的出接口和下一跳信息；其中的键值是基于确定该备用路径的路由的发布者信息、备用路径对应的出接口和下一跳信息分配的。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

路由发布者信息为路由发布者的IGPID；

当路由发布者所在网络采用OSPF协议时，所述IGPID包括路由发布者的路由器标识和第一路由器类型；所述第一路由器类型包括区域内路由器、区域间路由器、外部路由器；

当路由发布者所在网络采用IS-IS协议时，所述IGPID包括路由发布者的系统标识和第二路由器类型；所述第二路由器类型包括一级路由器、二级路由器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述拓扑计算单元在查找主下一跳信息与该主用路径对应的关联于该任一其它路由设备的下一跳信息相同的所有主备下一跳信息时，用于：根据该任一其它路由设备信息、该主用路径对应的出接口和下一跳信息查找对应键值，查找主下一跳信息中包括该键值的所有主备下一跳信息。