CN103891220B

CN103891220B - 使用ldp的mpls快速重新路由(ldp-frr)的方法和网络单元

Info

Publication number: CN103891220B
Application number: CN201280043416.0A
Authority: CN
Inventors: S.基尼; S.纳拉亚南
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: US20130010589A1; KR20140053174A; IL230145A; AR087083A1; JP5966001B2; KR102055714B1; EP2730069B1; AU2012279990B2; EP2730069A1; US8885461B2; WO2013005139A1; JP2014523177A; BR112013033804A2; CN103891220A

Abstract

MPLS网络中的第一网络单元接收从网络中第二网络单元广告的第一标签。第一网络单元计算在可能故障条件下到达目的地网络单元的最短路径树(SPT)。第二网络单元是在计算的SPT中第一网络单元的下一跳，并且不是在计算的SPT中可能故障条件的上游。第一网络单元确定网络中的第三网络单元是可能故障条件发生时的本地修复点(PLR)。第一网络单元将第二标签分发到用于在可能故障条件发生时将充当备份路径的备份LDP标签交换路径(LSP)的第三网络单元。第一网络单元安装从第二标签到第一标签的交换动作。

Description

使用LDP的MPLS快速重新路由(LDP-FRR)的方法和网络单元

相关申请交叉引用

本申请要求2011年7月6日提出的美国临时专利申请61/505052的优先权，该申请通过引用结合于本文中。

技术领域

本发明的实施例涉及连网领域，并且更具体地说，涉及MPLS（多协议标签交换）快速重新路由。

背景技术

以极小的损耗恢复业务是运营商级网络中的基本要求。快速重新路由(FRR)是在网络中发生故障条件的情况下以极小损耗恢复业务的一种技术。

RFC 5036中定义的LDP（标签分发协议）是在MPLS（多协议标签交换）（在RFC 3031和3032中定义）实现中设置标签交换路径(LSP)的广泛部署的协议。LDP沿由IGP（内部网关协议（例如在RFC 2328中定义）设置的路由路径建立LSP。因此，在故障条件下通过LDP建立的LSP的收敛由IGP收敛选通。

基于RSVP-TE（资源保留协议 - 业务工程）的FRR已被标准化(RFC 4090)并且在几个供应商平台中实现。一些运营商和供应商已尝试通过使用RSVP-TE来解决LDP的快速收敛。此特征一般称为RSVP上的LDP (LDP-over-RSVP)。

由于LDP遵循由IGP设置的路由路径，因此，其收敛由IGP收敛选通。然而，IGP收敛传统上一直很慢。RFC 5714的第4部分中有该问题的很好描述。例如，此类原因包括：检测故障所用的时间、本地路由器对故障做出反应的时间量、传送有关故障的信息到网络中其它路由器的时间量、重新计算转发表的时间量及将重新计算的转发表下载到转发硬件的时间量。几种方案已尝试在IGP中引入FRR以改进IGP收敛，但它们每个一直受几个问题困扰。例如，诸如draft-ietf-rtgwg-ipfrr-notvia-addresses-OX等解决此问题的方案具有部署和实现复杂性，因此一直未被采用。诸如无环路备选(Loop Free Alternates)（RFC 5286中描述）等方案没有完全覆盖，因此运营商在部署它们中有保留。

为LDP LSP提供FRR的另一方案是使用RSVP-TE作为故障旁路机制（RSVP上的LDP）。然而，由于几个原因，包括由于使用了诸如RSVP-TE等另外相当复杂的协议而存在的广泛的配置和维护经验要求，运营商在部署RSVP-TE上一直很慢，从而导致增大的运营支出。RSVP上的LDP也要求供应商支持在许多实现中可能不可用的RSVP-TE中的许多特征（如高可用性和可靠性）。

发明内容

本文描述了使用LDP（标签分发协议）的MPLS（多协议标签交换）快速重新路由。计算在可能故障条件下到达目的地网络的LDP LSP（标签交换路径）。在多个网络单元的一个网络单元将该计算的LDP LSP与当前最短路径LDP LSP合并，该网络单元是沿计算的LDPLSP的具有到当前最短路径LDP LSP的下一跳的第一网络单元。

在一个实施例中，创建从本地修复点(PLR)到BSP合并点(MP)的备份最短路径(BSP) LSP以绕过可能故障重新路由业务。故障发生时，PLR将业务从最短路径(SP) LSP交换到BSP LSP。PLR使用标签堆叠沿从PLR到BSP-MP的SP LSP将业务交换到BSP-MP。BSP-MP对业务进行从BSP LSP到SP LSP（未通过故障）的标签交换，由此恢复业务。由于沿从BSP-MP到PLR的路径的所有节点具有用于BSP LSP的状态，因此，不要求另外的状态。为整个网络的多个故障点执行此过程（例如，为网络中的所有可能故障条件执行此过程）。

在一个实施例中，MPLS网络中的第一网络单元接收从MPLS网络中第二网络单元通告的第一标签。第一网络单元计算在可能故障条件下到达目的地网络单元的最短路径树(SPT)。第二网络单元是在计算的SPT中第一网络单元的下一跳，并且不是在计算的SPT中可能故障条件的上游。第一网络单元确定MPLS网络中的第三网络单元是可能故障条件发生时的PLR。第一网络单元将用于在可能故障条件发生时将充当备份路径的备份LDP LSP的第二标签分发到第三网络单元。第一网络单元安装从第二标签到第一标签的交换动作。在一个实施例中，备份LDP LSP是从第三网络单元到第一网络单元的现有最短路径LSP。

在一个实施例中，MPLS网络中的第一网络单元计算在可能故障条件下到达目的地网络单元的SPT。第一网络单元配置其转发状态，使得在可能故障条件发生时，随后在第一网络单元收到的去往目的地网络单元的分组通过使用现有LSP向第二网络单元重新路由，并带有到第二网络单元的合并现有LSP和从第二网络单元到目的地网络单元的最短路径LDP LSP的指示。第二网络单元是在最短路径LDP LSP上具有到目的地网络单元的下一跳的计算的SPT上的上游网络单元。

附图说明

通过参照下面的说明和用于示出本发明实施例的附图，可最好地理解本发明。在图中：

图1根据一个实施例示出通过最短路径LSP的再使用，使用LDP-FRR的示范MPLS网络；

图2根据一个实施例示出图1的网络，其中，在存在链路的可能故障假设下，网络单元配置BSP LSP以到达给定目的地；

图3根据一个实施例示出图1的网络，其中，在存在网络单元的可能故障假设下，网络单元配置BSP LSP以到达给定目的地；

图4是根据一个实施例示出用于为单链路故障配置带有最短路径LSP再使用的LDP-FRR的示范操作的流程图；

图5是根据一个实施例示出用于为单节点故障配置带有最短路径LSP再使用的LDP-FRR的示范操作的流程图；以及

图6根据一个实施例示出图1的网络，其中，在存在多个故障时网络单元配置BSPLSP以到达给定目的地；

图7示出可在实施例中使用的示范故障元素TLV；

图8示出可在实施例中使用的示范备份路径向量TLV；

图9示出可在实施例中使用的示范隧穿FEC TLV；以及

图10根据一个实施例示出实现LDP FRR的示范网络单元。

具体实施方式

在下面的描述中，陈述了许多特定细节。然而，要理解的是，实践本发明的实施例可无需这些特定细节。在其它情况下，公知的电路、结构和技术未详细显示以免混淆对此描述的理解。通过包括的描述，本领域技术人员将能够在不进行不当实验的情况下实现适当的功能性。

说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等的引用指所述实施例可包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可不一定包括特定特征、结构或特性。另外，此类词语不一定指同一实施例。此外，在结合实某个施例描述某个特定特征、结构或特性时，认为结合无论是否明确描述的其它实施例来实现此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的认知之内。

在下面的说明和权利要求中，可使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词。应理解，这些术语无意做为彼此的同义词。“耦合”用于指示可相互直接物理或电接触或不直接物理或电接触的两个或更多个单元相互协作或交互。“连接”用于指示在相互耦合的两个或更多个单元之间通信的建立。

在一个实施例中，提供了用于LDP LSP的快速重新路由，而不取决于IGP快速收敛、IP-FRR或基于RSVP-TE的FRR。由于LDP具有极其简单和容易的配置过程，使得它目前被广泛采用，因此，采用本发明的实施例的实现能够保留简单的配置模型。大多数情况下，运营商将不必更改任何操作过程以实现本发明的实施例。因此，本发明的实施例在所有故障情形中提供覆盖的同时，保留了操作LDP的简单性，并且克服了IP-FRR和RSVP上的LDP的复杂性。

下述术语用于描述本发明的实施例。PLR（本地修复点）是备份交换路径(BSP) LSP的头端LSR（标签交换路由器）。PLR是检测故障并且通过在备选路由(BSP LSP)上发送业务而修复链路或节点的故障的节点。BSP LSP是为最短路径LDP LSP上特定故障实体提供备份的LDP LSP。故障实体可以是链路、节点或SRLG。BSP LSP源于PLR。备份最短路径合并点(BSP-MP)是BSP LSP在其中被标签交换到为最短路径LDP LSP分配的标签的LSR。BSP-MP无需是可能故障的下游。排除-SPT（最短路径树）是在从网络排除特定故障点时从PLR到FEC（转发等价类）的最短路径树。

在一个实施例中，创建从PLR到BSP-MP的BSP LSP以绕过可能故障重新路由业务。故障发生时，PLR将业务从最短路径(SP) LSP交换到BSP LSP。PLR使用标签堆叠(stacking)沿从PLR到BSP-MP的SP LSP将业务交换到BSP-MP。BSP-MP对业务进行从BSP LSP到SP LSP（未通过故障）的标签交换，由此恢复业务。由于沿从BSP-MP到PLR的路径的所有节点具有用于BSP LSP的状态，因此，不要求另外的状态。为整个网络的多个故障点执行此过程（例如，为网络中的所有可能故障条件执行此过程）。

图1根据一个实施例示出通过最短路径(SP) LSP的再使用，使用LDP-FRR的示范MPLS网络。图1所示网络包括网络单元110A-G。每个网络单元充当LSR。网络单元110A分别通过链路122、126、120和127与网络单元110B、110D、110E和110G耦合。网络单元110B还通过链路123与网络单元110C耦合，以及通过链路121与网络单元110D耦合。网络单元110C还通过链路124与网络单元110F耦合。网络单元110F还通过链路125与网络单元110E耦合。链路121、122、123、124、125、126和127每个具有1的成本。链路120具有5的成本。

图1也示出已在网络单元之间建立的多个LSP段（然而，应理解的是，图1未示出可建立的每个LSP段）。在一个实施例中，已使用LDP建立LSP段。例如，标签L:B,F由网络单元110B为前缀F分配，并且由网络单元110D在网络单元110D与110B之间的LSP段141上发送去往前缀F（在网络单元110F）的业务时使用。网络单元110C为前缀F分配标签L:C,F，以便由网络单元110B在网络单元110B与110C之间LSP段142上发送去往前缀F的业务时使用。网络单元110F为前缀F分配标签L:F,F，以便由网络单元110C在网络单元110F与110C之间LSP段143上发送去往前缀F的业务时使用。类似地，网络单元110F为前缀F分配标签L:F,F，以便由网络单元110E在网络单元110E与网络单元110F之间LSP段161上发送去往前缀F的业务时使用。网络单元110E为前缀F分配标签L:E,F，以便由网络单元110A在网络单元110A与网络单元110E之间LSP段160上发送去往前缀F的业务时使用。网络单元110A为前缀F分配标签L:A,F，该标签要由去往前缀F的网络单元110G使用。

网络单元110B也为前缀A（在网络单元110A上）分配标签L:B,A，并且由网络单元110C在网络单元110C与110B之间LSP段150上发送去往前缀A的业务时使用。网络单元110A也为前缀A分配标签L:A,A，该标签要由网络单元110B在网络单元110A与110B之间LSP段151上发送去往前缀A的业务时使用。

例如，在正常操作期间（假设没有影响业务的路径的故障），从网络单元110D流到网络单元110F上前缀F的业务采用LSP 160的以下路径：网络单元110D到网络单元110B（在带有标签L:B,F的LSP段141上）、网络单元110B到网络单元110C（在带有标签L:C,F的LSP段142上）及网络单元110C到网络单元110F（在带有标签L:F,F的LSP段143上）。又如，从网络单元110C流到网络单元110A上前缀A的业务采用LSP 165的以下路径：网络单元110C到网络单元110B（在带有标签L:B,A的LSP段150上）和网络单元110B到网络单元110A（在带有标签L:A,A的段151上）。

网络单元包括转发结构（例如，输入标签映射(ILM)、下一跳标签转发条目(NHLFE)、转发等价类(FEC)到NHLFE映射(FTN)等）以执行标签交换。这些转发结构至少部分是网络单元的数据平面状态。例如，网络单元110B包括转发结构，转发结构指定在它接收来自网络单元110D的具有标签L:B,F的分组时，它要交换该标签和由网络单元110C通告的标签L:C,F，并且将分组传送到网络单元110C。

在一个实施例中，图1所示网络单元计算在故障发生的情况下用于多个可能故障的BSP LSP。以下术语用于描述网络单元建立LDP FRR执行的操作。

1.有向图表示为G。节点表示为S、D、N、M、O和P。链路表示为L、K、J和I。

2.G中所有链路具有大于0的成本。

3.节点(G, D)表示在图G中的节点D。

4.SPT表示最短路径树（如根据例如Dijkstra算法计算的一样）。

5.SPT(G, S)表示从节点S（在图G中）到G中所有其它节点的SPT。注意，SPT(G, D)是有向非循环图(DAG)，并且当然是图。

6.PairSPT(G, S, D)表示在G中从S到D的一对节点之间的SPT。

7.PairSPT(G, S, D, D1, D2, ... )表示从S开始，到达D、D1、D2...任意之一的最短路径。

8.ToSPT(G, D)是从G中所有其它节点到图G中节点D的最短路径树（如根据例如Dijkstra算法计算的一样）。注意，toSPT(G, D)也是类似于SPT(G,S)的DAG，并且当然是图。

9.Link (G, L)表示在图G中的定向链路L。

10.UpNode(G, L)表示在图G中在链路L的上游端的节点。

11.DnNode(G, L)表示在图G中在链路L的下游端的节点。

12.注意，UpNode(toSPT(G, D), L)将是通过在备选路由上发送业务而将修复L中故障的节点。这一般称为用于修复L中故障的本地修复点(PLR)。此外，注意DnNode(toSPT(G, D), L)将是在由PLR为直接连接的LDP对等体进行链路保护并且使用标签堆叠时业务合并回到的节点。

13.Upstr(G, D, L)表示由在toSPT(G, D)中作为L的上游的所有节点和在那些节点之间的所有链路组成的G的子树。如果L不属于toSPT(G, D)，则它是空图。注意，upstr是图，但不一定是DAG。

14.G - L表示无链路L的图G。

15.G - F表示图G的子集。此处，F是来自G的链路和节点（及其附接的链路）的集。F从G中去除以产生G - F。

在连通图G中，对于toSPT(G, D)中的任何链路L，（对于任何D），在upstr(G, D, L)中存在带有除L外到G中节点的链路的节点，但如果存在从UpNode(L)到G-L中D的路径，则节点不在upstr(G, D, L)中。如果不存在此类节点，则链路L是图形G的割边，并且不存在从UpNode(G, L)到G-L中D的路径。如果L不是割边，则存在从UpNode (G,L)到DnNode (G,L)的不包含L的路径。假设没有从一个SPT子树到另一SPT子树的路径，链路在两个子树之间不存在，并且在两个子树之间没有共同节点。在此情况下，在两个树之间无连通性，并且故障已形成两个不相交的子图，以及没有备选路径。

图2示出图1的网络，其中，由于链路124的可能故障，网络单元配置BSP LSP到达连接到网络单元110F的前缀F。假设有链路124的故障，网络单元110C充当PLR，并且网络单元110A充当BSP-MP。

网络单元110C使用标签堆叠将业务从LSP 160（是已经存在的最短路径LSP）交换到LSP 165，LSP 165是从PLR到网络单元110A (BSP-MP)的最短路径LSP，并且用作备份最短路径(BSP) LSP。例如，在网络单元110A用于不通过故障的SP-LSP的标签上，网络单元110C堆叠到达网络单元110A的标签。因此，网络单元110C再使用现有LSP 165以绕过链路124的故障重新路由业务。网络单元110A (BSP-MP)对业务进行从LSP 165 (BSP LSP)到LSP 160（不通过故障的SP LSP）的标签交换，由此恢复业务。由于沿PLR到BSP-MP之间路径的所有节点具有用于BSP LSP (LSP 160)的状态，因此，沿从PLR到BSP-MP的路径，不要求另外的状态。然而，PLR保持额外的状态（例如，BSP-MP用于在SP-LSP上发送回分组的标签）。对于许多前缀，最短路径LSP可用作BSP LSP（例如，在将最短路径LSP的标签推送到标签栈上之前，交换前缀特定的标签）。

因此，网络单元110C使用到网络单元110A的最短路径LSP (LSP 165)作为备份最短路径LSP，以便保护到在网络单元110F的前缀F的LSP，防止链路124的故障。网络单元110C预安装用于链路124的故障动作（例如，在其ILM的条目中），使得它将先交换标签L:C,F到L:A,F，然后推送用于到网络单元110A的最短路径LSP的标签（标签L:B,A）。网络单元110B包括转发条目，使得在接收带有L:B,A的外部标签的分组时，该分组将被标签交换到标签L:A,A，并且在LSP段151上发送到网络单元110A。网络单元110A包括转发条目，转发条目促使收到的带有L:A,A的外部标签和L:A,F的内部标签的分组被标签交换到带有标签L:E,F的LSP段160上。网络单元110E包括转发条目，转发条目促使收到的带有标签L:E,F的分组被标签交换到带有标签L:F,F的LSP段161上。

例如，在链路124有故障时，从网络单元110D流到网络单元110F的用于前缀F的业务采用以下路径：网络单元110D到网络单元110B（在使用标签L:B,F的LSP段141上）、网络单元110B到网络单元110C（在LSP段142上，带有标签L:B,F到标签L:C,F的交换）、网络单元110C到网络单元110B（在LSP段150上，带有标签L:C,F到标签L:A,F的交换和标签L:B,A的推送）、网络单元110B到网络单元110A（在LSP段152上，带有标签L:B,A到标签L:A,A的交换（标签L:A,F保持在标签栈上））、网络单元110A到网络单元110E（在LSP段160上，带有标签L:A,F到标签L:E,F的交换）、网络单元110E到网络单元110F（在LSP段161上，带有标签L:E,F到L:F,F的交换）。

应理解的是，虽然图2示出在链路124的故障后，网络单元110A接收标签L:A,A在标签L:A,F上的标签栈，但在使用倒数第二跳弹出(PHP)的情况下，在网络单元110A收到分组时，备份最短路径LSP 165的标签（标签L:A,A）可已经弹出。

图2将相对于图4进一步进行描述，图4是根据一个实施例示出用于通过SP LSP的再使用，配置LDP FRR的示范操作的流程图。在一个实施例中，每个网络单元110A-F为网络中可能的多个故障条件执行图4所述的操作。

在操作410中，选择节点之一（网络单元110A-F之一）。为便于描述此示例，相对于图2，选择的节点是网络单元110F。流程随后转到操作415，并且计算从网络中所有其它节点到选择的节点110F的SPT。例如，从网络单元110D到网络单元110F的SPT路径是网络单元110D到网络单元110B到网络单元110C到网络单元110F。从网络单元110A到网络单元110F的SPT路径是网络单元110A到网络单元110B到网络单元110C到网络单元110F。来自网络单元110E的SPT路径是网络单元110E到网络单元110F。链路120和126不是到网络单元110F的SPT的一部分。流程随后转到操作420。

在操作420，选择要从计算的SPT排除的链路。为便于描述此示例，相对于图2，要排除的选择的链路是在网络单元110F与110C之间的链路124（因此，假设链路124有故障）。流程随后转到操作425，并且计算在排除选择的链路的情况下到选择的节点的SPT。因此，假设选择的链路不是网络拓扑的一部分，计算到选择的节点的SPT。例如，从网络单元110C到网络单元110F的SPT路径（假设链路124不存在）是网络单元110C到网络单元110B到网络单元110A到网络单元110E到网络单元110F。

流程随后转到操作430，在该操作，确定执行计算的网络单元是否为选择的链路的上游，并且属于在排除选择的链路的情况下从PLR到选择的节点的SPT。与选择的链路有关的从PLR到选择的节点的SPT在本文中相对于图4的操作称为排除-SPT。参照图2，假设对于从网络单元110D发送到网络单元110F的业务有链路124的故障，PLR是网络单元110C。选择的链路124的上游节点包括网络单元110A、110B、110C、110D和110G。属于排除-SPT的节点是网络单元110A、110B和110G（网络单元110D不是排除-SPT的一部分）。如果执行计算的网络单元是选择的链路的上游，并且在排除选择的链路的情况下属于从PLR到选择的节点的SPT，则流程转到操作435；否则，流程图到操作450。

在操作435，执行计算的网络单元确定它在排除-SPT中是否具有不是链路的上游的下一跳。换而言之，在操作435，网络单元确定它是否为合并点(BSP-MP)。换而言之，如果网络单元在排除-SPT上并且属于不穿过故障点的到选择的节点的最短路径LDP LSP，则它是合并点，并且流程将转到操作440。例如，参照图2，在排除-SPT上并且是链路124的上游的网络单元110A具有不是选择的链路124的上游的下一跳（网络单元110E），并且因此是合并点。网络单元110B虽然在排除-SPT上，但没有不是选择的链路124的上游的下一跳。如果它是合并点，则流程转到操作440，否则，流程转到操作465。

在操作440，网络单元将用于在故障条件发生时的备份LDP LSP的标签分发到PLR。备份LSP是在PLR与网络单元之间的现有LSP。例如，参照图2，网络单元110A将标签L:A,F分发到网络单元110C。标签L:A,F是网络单元110A在合并业务到LSP段160上以将业务在SPTLSP 170上重定向到网络单元110F时使用的标签。网络单元110A可与网络单元110C建立目标LDP会话以分发标签L:A,F，或者可向网络单元110B通告标签，网络单元110B可又向网络单元110C通告标签。流程从操作440转到操作465。

在操作450，如果在执行操作的网络单元是PLR，则流程转到操作455，否则，流程转到操作465。在操作455，网络单元安装用于选择的链路（排除的链路）的故障触发动作，以促使从合并点收到的标签在用于到达合并点的标签下包括在去往选择的节点的分组的标签栈中。例如，相对于图2，网络单元110C安装故障触发动作，使得在链路124发生故障后，网络单元110C促使到达的带有标签L:C,F的业务在LSP段150上发送并且加有标签L:A,F（由网络单元110A分配）和标签L:B,A（由网络单元110B分配）。因此，网络单元110C（由于链路124的故障而充当PLR）的转发条目（例如，ILM中的条目）更改，使得在链路124发生故障时，业务从最短路径LSP 160交换到备份最短路径LSP 165。

在操作465，确定在计算的SPT中是否存在到选择的节点的另一链路。如果另一链路存在，则流程转到操作420，并且选择要从计算的SPT排除的另一链路。如果另一链路不存在，则流程转到操作470，在该操作，确定网络中是否存在另一节点。如果存在另一节点，则流程转回到操作410，在该操作，选择另一节点。如果另一节点不存在，则流程转到操作475，并且过程退出。

图3示出图1的网络，其中，由于网络单元110C的可能故障，网络单元通过SP LSP的再使用，配置LDP FRR。图3将相对于图5进行描述，图5是根据一个实施例，示出由于网络单元的可能故障，用于通过SP LSP的再使用，配置LDP FRR的示范操作的流程图。在一个实施例中，每个网络单元110A-G执行图5所述的操作。

在操作510中，选择节点之一（网络单元110A-G之一）。相对于图3，选择的节点是网络单元110F。流程随后转到操作515，并且计算从网络中所有其它节点到选择的节点110F的SPT。例如，从网络单元110D到网络单元110F的SPT路径是网络单元110D到网络单元110B到网络单元110C到网络单元110F。从网络单元110A到网络单元110F的SPT路径是网络单元110A到网络单元110B到网络单元110C到网络单元110F。来自网络单元110E的SPT路径是网络单元110E到网络单元110F。链路120和126不是到网络单元110F的SPT的一部分。流程随后转到操作520。

在操作520，选择要从计算的SPT排除的节点。相对于图3，要排除的选择的节点是网络单元110C，这在本文中称为排除节点（因此，假设网络单元110C有故障）。流程随后转到操作525，并且计算在不包括排除节点的情况下到选择的节点的SPT。因此，假设排除节点不是网络拓扑的一部分，计算到选择的节点的SPT。例如，从网络单元110D到网络单元110F的SPT路径（假设网络单元110C不存在）是网络单元110D到网络单元110B到网络单元110A到网络单元110E到网络单元110F。

流程随后转到操作530，在该操作，确定执行计算的网络单元是否为排除节点的上游，并且属于在不包括排除节点的情况下从PLR到选择的节点的SPT。不包括排除节点的从上游节点到选择的节点的SPT在本文中相对于图5的操作称为排除-SPT。参照图3，假设对于从网络单元110D发送的用于在网络单元110F的前缀F的业务，网络单元110C有故障，PLR是网络单元110B。故障的上游节点包括网络单元110A、110B、110D和110G。属于排除-SPT的节点是网络单元110A和110G（网络单元110D不是排除-SPT的一部分）。如果执行计算的网络单元是此类节点，则流程转到操作535；否则，流程转到操作550。

在操作535，执行计算的网络单元确定它在排除-SPT中是否具有不是排除节点的上游的下一跳。换而言之，在操作535，网络单元确定它是否为合并点(BSP-MP)。换而言之，如果网络单元在排除-SPT上并且属于不穿过故障点的到选择的节点的最短路径LDP LSP，则它是合并点，并且流程将转到操作540。例如，参照图3，在排除-SPT上并且是网络单元110C的上游的网络单元110A具有不是选择的网络单元110C的上游的下一跳（网络单元110E），并且因此是合并点。如果此节点是合并点，则流程转到操作540，否则，流程转到操作565。

在操作540，网络单元将用于在故障条件发生时的备份LDP LSP的标签分发到PLR。备份LSP是在PLR与网络单元之间的现有LSP。例如，参照图3，网络单元110A将标签L:A,F分发到网络单元110B。标签L:A,F是网络单元110A在合并业务到LSP段160上以将业务在SPTLSP 170上重定向到网络单元110F时使用的标签。流程从操作540转到操作565。

在操作550，如果在执行操作的网络单元是PLR，则流程转到操作555，否则，流程转到操作565。在操作555，网络单元安装用于排除的节点的故障触发动作，以促使从合并点收到的标签在用于到达合并点的标签下包括在去往前缀的分组的标签栈中。例如，相对于图3，网络单元110B安装故障触发动作，使得在网络单元110C发生故障后，网络单元110B促使到达的带有标签L:B,F的业务在LSP段151上发送并且加有标签L:A,F（由网络单元110A分配）和标签L:A,A（由网络单元110A分配）。因此，网络单元110B（由于网络单元110C的故障而充当PLR）的转发条目（例如，ILM中的条目）更改，使得在网络单元110C发生故障时，在LSP段141上收到的到前缀F的业务被交换到LSP段151（充当备份最短路径LSP）。

在操作565，确定在计算的SPT中是否存在到选择的目的地节点的另一节点。如果另一节点存在，则流程转到操作520，并且选择要从计算的SPT排除的另一节点。如果另一节点不存在，则流程转到操作570，在该操作，确定网络中是否存在另一目的地节点。如果存在另一节点，则流程转回到操作510，在该操作，为目的地选择另一节点。如果没有另一节点，则流程转到操作575，并且过程退出。

在图2和3所示示例中，在PLR与BSP-MP之间的最短路径LSP在PLR发生故障的同时不受影响。换而言之，没有包含在PLR的故障实体和沿从PLR到BSP-MP的最短路径的另一实体的共享风险链路群组(SRLG)。在一个实施例中，在没有在PLR到BSP-MP可用的最短路径LSP的情况下，可应用递归技术以生成备份SP路径。由于递归应用的原因，每次备份SP路径偏离最短路径，标签栈便增大一。

在一个实施例中，如果没有在PLR到BSP-MP可用的最短路径LSP，则从BSP-MP开始，沿与SP LSP不同的备份SP LSP路径的第一节点（本文中称为缝合节点）向上游逐跳向PLR通告用于BSP LSP的单独标签（本文中称为备选标签，这是因为除非发生故障，否则将不采用该LSP）。缝合节点安装标签交换操作以将分组从非最短路径LSP（从第一节点到PLR）发送到最短路径LSP（从缝合节点到BSP-MP）。注意，从缝合节点到BSP-MP沿备份SP LSP的路径采用最短路径LSP，并且使用相同数据平面状态。这确保不要求另外的堆叠。然而，要求从缝合节点到PLR的数据平面状态。

图6示出图1的网络，其中，在链路122和链路124有故障时（例如，链路122和124是SRLG的一部分），网络单元配置BSP LSP以到达连接到网络单元110F的前缀F。类似于图2，合并点(BSP-MP)是网络单元110A，并且PLR是网络单元110C（假设对于去往前缀F的业务，链路122和124发生故障）。网络单元110D是缝合节点。

由于没有从PLR（网络单元110C）到BSP-MP（网络单元110A）的不穿过故障的最短路径LSP（由于将是最短路径LSP的一部分的链路122的原因），因此，网络单元110D向网络单元110C通告用于前缀F的备选标签L:D,F'。对于定向到前缀F的业务（假定有此故障），网络单元110C使用标签堆叠将业务从LSP段142（来自网络单元110B）经LSP段150交换回网络单元110B，LSP段150是从PLR到网络单元110A(BSP-MP)的最短路径LSP的段，并且用作备份最短路径LSP的段。在网络单元110D用于不通过故障的备份SP-LSP的标签上，网络单元110C堆叠到达网络单元110D的标签。网络单元110B对业务进行从LSP段150到备份LSP段615的标签交换。网络单元110D（缝合节点）对业务进行从LSP段615（它是BSP LSP的一部分）到LSP段620（它是BSP LSP的一部分）的标签交换。网络单元110A (BSP-MP)对业务进行从LSP段620到LSP段160（不通过故障的SP LSP）的标签交换，由此恢复业务。

网络单元110C预安装用于链路122和124的故障的故障动作（例如，在其ILM的条目中），使得它将先交换标签L:C,F到L:D,F'，然后推送用于到网络单元110D的最短路径LSP的标签（标签L:B,D）。网络单元110B包括数据平面状态，使得在接收带有外部标签L:B,D的分组时，标签将交换到标签L:D,D，并且在LSP段615上发送到网络单元110D。网络单元110D包括数据平面状态，使得在接收带有外部标签L:D,D和内部标签L:D,F'的分组时，网络单元110D将分组交换到带有标签L:A,F的LSP段620上。网络单元110A包括数据平面状态，数据平面状态促使收到的带有标签L:A,F的分组被标签交换到带有标签L:E,F的LSP段160上。网络单元110E包括数据平面状态，数据平面状态促使收到的带有标签L:E,F的分组被标签交换到带有标签L:F,F的LSP段161上。

例如，在链路122和124有故障时，从网络单元110D流到网络单元110F的用于前缀F的业务采用以下路径：网络单元110D到网络单元110B（在使用标签L:B,F的LSP段141上）、网络单元110B到网络单元110C（在LSP段142上，带有标签L:B,F到标签L:C,F的交换）、网络单元110C到网络单元110B（在LSP段150上，带有标签L:C,F到标签L:D,F'的交换和标签L:B,D的推送）、网络单元110B到网络单元110D（在LSP段615上，带有标签L:B,D到标签L:D,D的交换（标签L:D,F'保持在标签栈上））、网络单元110D到网络单元110A（在LSP段620上，带有标签L:D,F'到标签L:A,F的交换）、网络单元110A到网络单元110E（在LSP段160上，带有标签L:A,F到标签L:E,F的交换）及网络单元110E到网络单元110F（在LSP段161上，带有标签L:E,F到L:F,F的交换）。

应理解的是，虽然图2示出网络单元110D接收标签L:D,D在标签L:D,F'上的标签栈，但在使用倒数第二跳弹出(PHP)的情况下，在网络单元110D收到分组时，到达网络单元110D的标签（标签L:D,D）可已经弹出。

在一个实施例中，定义了信令扩展以建立LDP FRR。例如，故障元素类型长度值(TLV)识别BSP LSP针对防止的故障。它识别此消息是用于BSP LSP。图7根据一个实施例示出示范故障元素TLV 710。故障元素类型字段715指示它是链路故障、节点故障还是SRLG故障。故障元素标识符字段720指示故障的标识符。链路通过其末端之一的IP地址识别。节点通过其环回IP地址识别。SRLG如RFC 4202中定义般识别。

备份路径向量TLV指示从BSP-MP到PLR的BSP LSP采用的路径。它包括沿路径的每个LSR的环回地址。第一地址是BSP-MP，并且最后地址是PLR的地址。图8根据一个实施例示出示范备份路径向量TLV 810。

隧穿转发等价类(FEC) TLV向PLR指示BSP-MP为重新路由业务而通告的用于FEC的标签。此标签应用于隧穿BSP LSP。中间节点不安装用于隧穿FEC的任何数据平面状态。图9根据一个实施例示出示范备份路径向量TLV 910。

例如，LSR计算它能够充当BSP-MP的故障和前缀，并且通过包括故障元素TLV和备份路径向量TLV而通告用于BSP LSP的标签映射。如果使用标签堆叠（例如，如果存在从PLR到BSP-MP的不穿过故障的现有最短路径LSP），则BSP-MP通过除故障元素TLV和备份路径向量TLV外还包括隧穿前缀TLV，通告用于隧穿前缀的标签映射。如果使用标签堆叠，并且存在从PLR到BSP-MP的不穿过故障的现有最短路径LSP，则中间LSR不分配标签，这是因为标签在BSP LSP中隧穿；但它们确实使用备份路径向量TLV转发标签映射。PLR安装用于使用标签的故障触发的动作。

图10根据一个实施例示出实现LDP FRR的示范网络单元。网络单元1000包括控制平面1010和数据平面1050（有时称为转发平面或媒体平面）。控制平面1010确定如何路由数据（例如，分组）（例如，用于数据的下一跳和用于数据的输出端口），并且数据平面1050负责转发该数据。控制平面1010包括IGP（内部网关协议）模块1015和LDP（标签分发协议）模块1020。IGP模块1015可在运行诸如OSPF（开放式最短路径优先）或IS-IS（中间系统到中间系统）等链路状态协议，或者在运行诸如RIP（路由选择信息协议）等另一协议。IGP模块1015与其它网络单元进行通信以交换路由，并且基于一个或多个路由选择度量选择那些路由。选择的IGP路由存储在RIB（路由选择信息库）1025中。IGP模块1015也能够促使未被选择和存储在RIB 1025中的路由条目存储在本地RIB（例如，IGP本地RIB）中。

LDP模块1020与其对等体（LDP对等体）交换标签映射信息。例如，LDP模块1020可生成标签映射消息，并且接收来自其对等体的标签映射消息。LDP模块1020依赖IGP模块1015提供到RIB 1025的基础路由选择信息以便转发标签分组。LDP模块1020分配标签，并且在MPLS信息库1030中存储与转发标签分组有关的其它信息（例如，NHLFE信息、ILM（输入标签映射）信息、FTN信息）。LDP模块1020包括扩展LDP模块1020的功能性以支持本文中所述LDP-FRR过程的LDP-FRR模块1022。

控制平面1010基于RIB 1025和MPLS信息库1030，通过路由信息将数据平面1050编程。具体而言，来自RIB 1025的某些信息被编程到FIB（转发信息库）1055，并且来自MPLS信息库1030的某些信息被编程到ILM结构1060、NHLFE结构1065和FTN结构1070。例如，标签、故障动作等被适当编程到数据平面1050的ILM结构1060和NHLFE结构1065中的一个或多个，使得如果故障发生，则业务能够根据BSP LSP快速重新路由（例如，以线路速率）。

在一个实施例中，网络单元1000包括有一个或多个线路卡（有时称为转发卡）的集和有一个或多个控制卡的集。线路卡和控制卡的集通过一个或多个机制耦合在一起（例如，耦合线路卡的第一全网状和耦合所有卡的第二全网状）。线路卡的集一般组成数据平面，并且各存储在转发分组时将使用的FIB 1055、ILM 1060、NHLFE 1065及FTN 1070。具体而言，FTN 1070用于转发无标签（例如，它们在入口LSR从MPLS域外部收到）但在转发前要加标签的分组。ILM 1060用于转发标签的分组。控制卡一般运行包括IGP模块1015、LDP模块1020的路由选择协议，并且存储RIB 1025和MPLS信息库1030。

在本文中使用时，网络单元（例如，路由器、交换器、桥接器）是一件连网设备，包括硬件和软件，其在通信上与网络上的其它设备（例如，其它网络单元、终端站）互连。一些网络单元是“多服务网络单元”，其为多个连网功能（例如，路由选择、桥接、交换、第2层聚合、会话边界控制、服务质量和/或订户管理）提供支持和/或为多个应用服务（例如，数据、话音和视频）提供支持。订户终端站（例如，服务器、工作站、膝上型计算机、上网本、掌上型计算机、移动电话、智能电话、多媒体电话、基于因特网协议的话音(VOIP)电话、用户设备、终端、便携式媒体播放器、GPS单元、游戏系统、机顶盒(STB)）访问通过因特网提供的内容/服务和/或在因特网上重叠（例如，隧穿）的虚拟专用网(VPN)上提供的内容/服务。内容和/或服务一般由属于服务或内容提供商的一个或多个终端站（例如，服务器终端站）或参与对等服务的终端站提供，并且可例如包括公共网页（例如，免费内容、店面、搜索服务）、私人网页（例如，提供电子邮件服务的用户名/密码访问网页）和/或通过VPN的企业网络等。一般情况下，订户终端站耦合（例如，通过耦合到接入网络（以有线或无线方式）的客户场所设备）到边缘网络单元，所述边缘网络单元耦合（例如通过一个或多个核心网络单元）到其它边缘网络单元，其它边缘网络单元耦合到其它终端站（例如，服务器终端站）。

如本文中所述，指令可指诸如配置成执行某些操作或者具有预确定的功能性或在非暂时性计算机可读媒体中包含的存储器中存储的软件指令的专用集成电路(ASIC)等硬件的特定配置。因此，所述图中所示技术可使用一个或多个电子装置（例如，终端站、网络单元）上存储和执行的代码和/或数据来实现。此类计算装置使用计算机可读媒体存储和传递（在内部和/或通过网络与其它电子装置）代码和数据，如非暂时性计算机可读存储媒体（例如，磁盘、光盘、随机存取存储器、只读存储器、闪存装置、相变存储器）和暂时性计算机可读通信媒体（例如，电气、光学、声学或其它形式传播信号 - 如载波、红外信号、数字信号）。另外，此类电子装置一般情况下包括耦合到诸如一个或多个存储装置（非暂时性机器可读存储媒体）、用户输入/输出装置（例如，键盘、触摸屏和/或显示器）和网络连接等一个或多个其它组件的一个或多个处理器的集合。处理器的集合与其它组件的耦合一般情况下是通过一个或多个总线和桥接器（也称为总线控制器）。因此，给定电子装置的存储装置一般情况下存储代码和/或数据以便在该电子装置的一个或多个处理器的集合上执行。当然，本发明的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。

虽然本发明已根据几个实施例描述，但本领域的技术人员将认识到本发明不限于所述实施例，通过在随附权利要求的精神和范围内的修改和变化，能够实践本发明。描述因此要视为是说明性的而不是限制。

Claims

1.一种在第一网络单元中用于使用标签分发协议(LDP)的多协议标签交换(MPLS)快速重新路由的方法，其中所述第一网络单元是MPLS网络中多个网络单元之一，所述方法包括以下步骤：

接收从所述MPLS网络中第二网络单元通告的第一标签；

计算在可能故障条件下到达目的地网络单元的最短路径树(SPT)，其中所述第二网络单元是在所述计算的SPT中所述第一网络单元的下一跳，并且不是在所述计算的SPT中所述可能故障条件的上游；

确定所述多个网络单元中的第三网络单元是所述可能故障条件发生时的本地修复点(PLR)；

将用于在所述可能故障条件发生时将充当备份路径的备份LDP标签交换路径(LSP)的第二标签分发到所述第三网络单元；以及

安装从所述第二标签到所述第一标签的交换动作。

2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

接收包括所述第二标签的分组；

将所述第二标签和所述第一标签交换；以及

将带有所述第一标签的所述分组传送到所述第二网络单元。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述可能故障条件是在所述第一网络单元下游的链路和在所述第一网络单元下游的网络单元之一的故障。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一网络单元是备份最短路径合并点。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述第二网络单元是在穿过所述可能故障条件的当前最短路径LSP上从所述第一网络单元开始的第一跳。

6.如权利要求1所述的方法，其中从所述第二网络单元通告的所述第一标签由所述第一网络单元在传送分组到所述第二网络单元时使用，而不考虑所述可能出现故障条件。

7.一种在第一网络单元中用于使用标签分发协议(LDP)的MPLS（多协议标签交换）快速重新路由的方法，其中所述第一网络单元是MPLS网络中多个网络单元之一，所述方法包括以下步骤：

计算在可能故障条件下到达目的地网络单元的最短路径树(SPT)；

配置所述第一网络单元的转发状态，使得在所述可能故障条件发生时，随后在所述第一网络单元收到的去往所述目的地网络单元的分组通过使用现有标签交换路径(LSP)向第二网络单元重新路由，并且所述分组包括到所述第二网络单元的合并所述现有LSP和从所述第二网络单元到所述目的地网络单元的最短路径LDP LSP的指示，其中所述第二网络单元是在所述最短路径LDP LSP上具有到目的地网络单元的下一跳的所述计算的SPT上的上游网络单元,

接收由所述第二网络单元为在可能故障条件发生时将充当备份的所述现有LSP分配的标签；以及

其中配置所述第一网络单元的所述转发状态包括安装在所述可能故障条件发生时要使用的故障触发动作，以促使所述第二网络单元分配的所述标签在非故障条件期间用于到达所述第二网络单元的标签下包括在去往该目的地网络单元的分组的标签栈中。

8.如权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：

检测对应于所述可能故障条件的故障条件；

响应检测的所述步骤，将去往所述目的地的分组重新路由到所述第二网络单元以避免所述故障条件，其中，重新路由所述分组包括对于每个分组：

将从所述第二网络单元收到的用于所述现有LSP的所述标签推送到所述分组的标签栈上，

将用于到达所述第二网络单元的所述标签推送到所述分组的所述标签栈上，以及

向所述第二网络单元传送所述加有标签的分组。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述可能故障条件是在所述第一网络单元下游的链路和在所述第一网络单元下游的网络单元之一的故障。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述第一网络单元是本地修复点。

11.一种网络单元，是在多协议标签交换(MPLS)网络中用于参与使用LDP（标签分发协议）的MPLS快速重新路由的多个网络单元的第一网络单元，包括：

有一个或多个处理器的集；以及

非暂时性计算机可读媒体，在所述网络单元的控制平面中存储LDP模块，所述LDP模块在由处理器的所述集执行时，促使处理器的所述集执行以下操作：

接收从所述MPLS网络中第二网络单元通告的第一标签；

确定所述多个网络单元的第三网络单元是在所述可能故障条件发生时的本地修复点(PLR)；

在所述第一网络单元的数据平面中的一个或多个转发结构中安装从所述第二标签到所述第一标签的交换动作。

12.如权利要求11所述的网络单元，还包括：

所述数据平面，在由处理器的所述集执行时，还促使处理器的所述集执行以下操作：

接收包括所述第二标签的分组；

使用所述一个或多个转发结构交换所述第二标签和所述第一标签；以及

将带有所述第一标签的所述分组传送到所述第二网络单元。

13.如权利要求11所述的网络单元，其中所述可能故障条件是在所述第一网络单元下游的链路和在所述第一网络单元下游的网络单元之一的故障。

14.如权利要求11所述的网络单元，其中所述第一网络单元是备份最短路径合并点。

15.如权利要求11所述的网络单元，其中所述第二网络单元是在穿过所述可能故障条件的当前最短路径LSP上从所述第一网络单元开始的第一跳。

16.如权利要求11所述的网络单元，其中从所述第二网络单元通告的所述第一标签由所述第一网络单元在传送分组到所述第二网络单元时使用，而不考虑所述可能出现故障条件。

17.一种网络单元，是在多协议标签交换(MPLS)网络中用于参与使用LDP（标签分发协议）的MPLS快速重新路由的多个网络单元的第一网络单元，包括：

有一个或多个处理器的集；以及

配置所述第一网络单元的数据平面的转发状态，使得在所述可能故障条件发生时，随后在所述第一网络单元收到的去往所述目的地网络单元的分组通过使用现有标签交换路径(LSP)向第二网络单元重新路由，并且所述分组包括到所述第二网络单元的合并所述现有LSP和从所述第二网络单元到所述目的地网络单元的最短路径LDP LSP的指示，其中所述第二网络单元是在所述最短路径LDP LSP上具有到目的地网络单元的下一跳的所述计算的SPT上的上游网络单元,

其中所述第一网络单元的所述转发状态的配置包括安装在所述可能故障条件发生时要使用的故障触发动作，以促使所述第二网络单元分配的所述标签在非故障条件期间用于到达所述第二网络单元的标签下包括在去往该目的地网络单元的分组的标签栈中。

18.如权利要求17所述的网络单元，其中在检测到对应于所述可能故障条件的故障条件时，所述网络单元的所述数据平面执行以下操作：

向所述第二网络单元传送所述加有标签的分组。

19.如权利要求17所述的网络单元，其中所述可能故障条件是在所述第一网络单元下游的链路和在所述第一网络单元下游的网络单元之一的故障。

20.如权利要求17所述的网络单元，其中所述第一网络单元是本地修复点。