CN105282030A - 多协议标签切换环 - Google Patents

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Abstract

描述用于指定和构造多协议标签切换(MPLS)环的技术。路由器可以用信号发送MPLS环内的成员资格并且自动地建立基于环的标签切换路径(LSP)作为MPLS环的部件用于环网络内的分组传送。在一个示例中，路由器包括配置为建立具有多个环LSP的MPLS环的处理器。环LSP中的每个环LSP被配置为向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的在路由器中的不同路由器绕环网络传送MPLS分组。另外，环LSP中的每个环LSP包括双向、多点到点(MP2P)LSP对于MP2P？LSP，路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。无需用信号发送分离保护路径、旁路LSP、绕行或者无环路备选。

Description

多协议标签切换环
技术领域
本公开内容涉及计算机网络，并且更具体地涉及工程设计计算机网络内的流量流。
背景技术
网络内的路由设备(常称为路由器)维护描述经过网络的可用路由的路由信息。在接收到传入分组时，路由器检查分组内的信息，并且根据路由信息转发分组。为了维护网络的准确表示，路由器根据一个或者多个定义的路由协议——比如边界网关协议(BGP)——来交换路由信息。
多协议标签切换(MPLS)是用来工程设计网际协议(IP)网络内的协议套件。通过利用MPLS，源设备可以请求经过网络通向目的地设备的路径、即标签切换路径(LSP)。LSP定义经过网络的不同路径以从源设备向目的地设备输送MPLS分组。沿着LSP的每个路由器分配标签，并且向沿着路径的最近上游路由器传播标签。沿着路径的路由器协作地执行MPLS操作以沿着建立的路径转发MPLS分组。存在用于建立LSP的多种协议、比如标签分布协议(LDP)和具有流量工程的资源保留协议扩展(RSVP-TE)。
诸如这样的MPLS协议已经在包括核心服务提供商网络和广域网(WAN)的许多类型的网络中成功。然而，在接入网络中应用MPLS协议可能有困难，因为许多接入网络被布置为环拓扑。由于环拓扑，路径保护机制、比如RSVP-TE快速重路由(FRR)和LDPFRR可能低效和复杂。另外，常规MPLS协议通常未充分地灵活，它们也未良好地升级用于在基于环的接入网络中广泛采用。
发明内容
一般而言，这里描述多协议标签切换(MPLS)信令机制，这些机制允许指定和用信号发送“MPLS环”作为新MPLS构造。作为结果，路由器可以用信号发送MPLS环内的成员资格并且自动地建立流量工程设计标签切换路径(LSP)作为MPLS环的部件用于环网络内的分组传送。另外，如以下进一步描述，无需在建立环LSP时分离地调配、但是可以基于路由器传送的流量或者服务实时推断和分配带宽分配。另外，这里描述的技术可以提供内置路径保护作为这里为MPLS环指定的信令机制和定义的自然结果。因此，无需用信号发送分离保护路径、旁路LSP或者绕行。
在一个示例中，一种方法包括用连接为形成环网络的多个路由器建立具有多个环标签切换路径(LSP)的多协议标签切换(MPLS)环，环LSP中的每个环LSP被配置为绕环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的路由器中的不同路由器传送MPLS分组，其中环LSP中的每个环LSP包括多点到点(MP2P)LSP，对于MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。该方法还包括根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组。
在另一示例中，一种路由器包括互连路由器作为形成环网络的多个路由器之一的多个物理接口。路由器还包括被配置为建立具有多个环LSP的MPLS环的处理器，环LSP中的每个环LSP被配置为绕环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的路由器中的不同路由器传送MPLS分组，其中环LSP中的每个环LSP包括MP2PLSP，对于MP2PLSP，环网络中的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。路由器还包括被配置为根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组的转发部件。
在另一示例中，一种计算机可读存储介质包括指令，指令使网络设备根据标签分布协议输出多个消息以与连接为环网络的多个路由器建立具有绕环网络的多个环LSP)的MPLS环，其中环LSP中的每个环LSP被配置为绕环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的路由器中的不同路由器传送MPLS分组，以及其中环LSP中的每个环LSP包括MP2PLSP，对于MP2PLSP，环网络中的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。
在另一示例中，一种方法包括用内部网关路由协议(IGP)发现作为与网络关联的MPLS环的成员而指明的多个路由器，在网络中，路由器在环拓扑中被互连。该方法包括响应于该发现来与多个路由器建立用于MPLS环的多个环LSP，环LSP中的每个环LSP被配置为绕环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的路由器中的不同路由器传送MPLS分组。环LSP中的每个环LSP包括MP2PLSP，对于MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。该方法还包括根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组。
在另一示例中，一种路由器包括互连路由器作为形成环网络的多个路由器之一的多个物理接口和执行IGP的处理器。处理器被配置为使用IGP来发现作为与网络关联的MPLS环的成员而指明的路由器中的邻近路由器。处理器还被配置为响应于发现作为MPLS环的成员的邻近路由器来建立用于MPLS环的多个环LSP。环LSP中的每个环LSP被配置为绕环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器而指明的路由器中的不同路由器传送MPLS分组。环LSP中的每个环LSP被配置为MP2PLSP，对于MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。路由器包括用于根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组的转发部件。
在另一示例中，一种计算机可读存储设备存储指令，指令使处理器从作为与环网络关联的MPLS的成员而指明的多个路由器中的邻近路由器接收增强的IGP消息，其中增强的IGP消息中的每个增强的IGP消息指定MPLS环的标识符以指示相应路由器是MPLS环的成员并且指定索引，索引指示用于相应路由器的绕MPLS环的定位。指令还使处理器基于IGP消息并且沿着网络选择路由器中的上游邻近路由器和邻近路由器中的下游邻近路由器，并且根据标签分布协议向路由器中的上游邻近路由器和邻近路由器中的下游邻近路由器输出消息以建立用于MPLS环的多个环LSP。
在另一示例中，一种方法包括用连接为环网络的多个路由器根据标签分布协议输出多个消息以建立具有至少一个环LSP的MPLS环以绕环网络向作为用于环LSP的出口路由器操作的路由器之一传送MPLS分组，其中环LSP包括MP2PLSP，对于MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的出口路由器传送。路由器输出的消息中的每个消息对于绕环LSP的路由器中的相应路由器将向环LSP中供应的任何分组流量指定在向出口路由器的下游方向上的带宽要求。该方法包括根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组。
在另一示例中，一种路由器包括互连路由器作为形成环网络的多个路由器之一的多个物理接口。处理器执行标签分布协议以使用消息来与其它路由器通信以建立环LSP，环LSP被配置为绕环网络向作为用于环LSP的出口路由器操作的路由器之一传送MPLS分组，其中处理器被配置为建立环LSP作为MP2PLSP，对于MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的出口路由器传送，以及其中消息对于路由器将向环LSP中供应的任何分组流量指定在向出口路由器的下游方向上的带宽要求。转发部件被配置为根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组。
在另一示例中，一种方法包括用连接为形成环网络的多个路由器建立环LSP，环LSP被配置为绕环网络向作为用于环LSP的出口路由器操作的路由器之一传送MPLS分组，其中环LSP包括双向MP2PLSP，对于双向MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于绕环网络在上游方向或者下游方向上向用于环LSP的出口路由器传送。该方法还包括根据环LSP在向出口路由器的下游方向上绕环网络转发网络流量作为MPLS分组，用路由器中的任何路由器检测将妨碍MPLS分组在下游方向上到达出口路由器的网络事件并且在检测到网络事件的路由器之一将MPLS分组从环LSP的下游方向自动地重定向到环LSP的上游方向以在向出口路由器的上游方向上绕环LSP转发MPLS分组。可以应用相似技术以保护上游流量。
在另一示例中，一种路由器包括互连路由器作为形成环网络的多个路由器之一的多个物理接口和被配置为建立环LSP的处理器，环LSP被配置为向作为用于环LSP的出口路由器操作的路由器之一绕环网络传送MPLS分组，其中环LSP包括双向MP2PLSP，对于双向MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于绕环网络在上游方向或者下游方向上向出口路由器传送。路由器还包括配置为根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组的转发部件，其中转发部件被处理器编程为响应于网络事件将MPLS分组从环LSP的下游方向自动地重定向到环LSP的上游方向以在向出口路由器的上游方向上绕环LSP转发MPLS分组。可以应用相似技术以保护上游流量。
技术可以提供某些优点。例如这里描述的技术允许创建环LSP作为回路，对于回路，LSP开始和结束于相同节点。在一个示例实现中，每个节点操作以锚定相应环LSP，并且每个LSP是在用于LSP的流量被出口的相同节点(即流量退出LSP的节点)开始和结束的MP2P双向LSP。这样，可以根据这里的技术为n个节点的环网络定义和指定并且可以构造MPLS环以具有上至n个环LSP，每个环LSP具有环的不同锚定(出口)节点。以这一方式，仅n个环LSP用来提供用于环网络的全连通而不是如使用常规技术将为了全连通而需要的n*(n-1)点到点LSP。
作为另一示例，不同于其中具有显式路由对象(ERO)的RSVPPATH消息在用于LSP的入口开始并且沿着LSP的所有节点被发送到出口的传统RSVP信令，这里描述的技术允许形成环LSP为多点到点LSP，对于多点到点LSP，环LSP的任何成员节点可以用信号发送环LSP的成员资格而无需先从上游节点接收RSVPPATH消息。也就是说，一旦网络设备(节点)发现或者被配置以环的成员资格，每个成员网络设备可以自治地用信号发送环LSP中的成员资格而未依赖于从其它成员网络设备接收MPLS消息、比如标签分布消息。
作为另一示例，根据这里描述的示例实现，无需在建立环LSP时明确地用信号发送用于环LSP的显式带宽。取而代之，可以在环网络的个别成员节点加入MPLS环时和在那些成员节点上调配流量服务时为环LSP动态地请求和调配带宽。另外，无需绕整个环调配相等带宽。取而代之，技术允许任何成员节点请求例如在下游方向上绕环分配带宽用于支持成员节点和上游成员节点需要的带宽。这样，带宽分配可以变化以适应绕环的聚合带宽要求并且可以在调配带宽时被动态地更新。
另外，这里描述的技术提供内置路径保护作为这里为MPLS环指定的信令机制和定义的自然结果而无需附加旁路或者备用LSP或者其它机制、比如无回路的备选。此外，无需明确地用信号发送分级LSP，而取而代之，可以自然地在使用这里描述的技术而用信号发送的环LSP之上分级地配置其它点到点LSP。
在附图和以下描述中阐述一个或者多个实施例的细节。其它特征、目的和优点将根据描述和附图以及根据权利要求而清楚。
附图说明
图1是图示根据这里描述的技术的指定和利用MPLS环的示例网络系统的框图。
图2A-图2C是进一步具体图示具有环拓扑的网络内的MPLS环信令和构造的示例的框图。
图3是图示为环网络的MPLS而用信号发送的示例环LSP的框图。
图4A-图4D是图示MPLS环和示范向根据这里描述的技术构造的环LSP自动地内置的保护的框图。
图5是图示MPLS环和示范根据这里描述的信令机制而构造的MPLS环提供的动态带宽管理的框图。
图6A和6B是进一步具体图示示例控制平面信令消息和在建立环LSP时转发平面配置的框图。
图7是图示根据这里描述的技术的用于可以用来用信号发送环LSP的RSVP会话对象的示例格式的框图。
图8是图示根据这里描述的技术的用于可以用来用信号发送用于环LSP的标签绑定的RSVP标签绑定对象的示例格式的框图。
图9-图12是图示用于使用内部网关协议(IGP)、比如中间系统到中间系统(ISIS)协议或者开放最短路径优先(OSPF)协议来发现MPLS环和成员节点的示例消息格式的框图。
图13是图示能够实施这里描述的技术的示例设备、例如路由器或者网关的框图。
图14是图示根据这里描述的技术的网络设备的示例操作的流程图。
具体实施方式
图1是图示根据这里描述的技术的指定和利用MPLS环的示例网络系统10的框图。如图1的示例中所示，网络系统10包括服务提供商网络12，其中路由器(“R”)汇集被布置为形成多个环网络14A-14C(统称为环网络14)。如图1中所示，环网络14作为用于多个客户网络13A-13D和15A-15D的接入网络操作。也就是说，环网络14操作用于分别提供在客户网络13、15之间的通信的快速基于分组的传送并且向客户网络提供向公共网络11、比如因特网或者其它提供商网络的接入。
每个客户网络13、15可以包括专用网络并且可以包括局域网(LAN)或者广域网(WAN)，LAN或者WAN包括多个用户设备。用户设备可以包括个人计算机、膝上型计算机、工作站、个人数字助理(PDA)、无线设备、网络就绪应用装置、文件服务器、打印服务器或者其它设备。在一些情况下，用户设备请求和传达多播流。
一般而言，环网络14内的路由器使用这里描述的多协议标签切换(MPLS)信令机制以指定和用信号发送“MPLS环”和其中的成员资格。因此，路由器自动地建立标签切换路径(LSP)作为MPLS环的部件用于环网络14内的分组传送。可以流量工程设计(trafficengineering)这些LSP。另外，如以下进一步具体描述的那样，路由器无需分离地调配带宽分配，而是实际上路由器可以基于路由器传送的流量或者服务动态地推断和分配带宽。另外，这里描述的技术提供内置路径保护作为这里为MPLS环而指定的信令机制和定义的自然结果。因此，无需计算或者用信号发送分离的保护路径、旁路LSP、绕行或者无回路的备选。
如这里描述，在示例实现中，可以定义MPLS环如下。给定图G＝(V,E)，其中V是顶点(或者节点)集合而E是有向边(或者连接)集合，环R、比如环网络14A-14C是节点序列<R0,R1,R2,…,Rn>，其中n是环中的环节点数目。环节点是路由器；连接是在路由器之间的接口。如这里所用，R0是用于给定的MPLS环的中枢节点并且也可以表示为Rn。也就是说，用于MPLS环的中枢节点是MPLS环中的第零个和第n个节点二者。在图1的示例中，用于环网络14A、14B和14C的MPLS环各自具有在也可以称为路由器R6的相应路由器R0(表示为“R0(6)”)的中枢(hub)节点，因为在示例环网络中的每个环网络中n＝6。对于节点序列内的每个节点i，连接(Ri,R(i+1))和连接(R(i+1)，Ri)二者均在连接集合E中。也就是说，给定的MPLS环中的每个节点通过一对双向连接与环中的下一和前一节点相邻、MPLS环中的相邻节点而不是中枢节点的索引在这一示例中不同在于递增一和在从中枢节点R0到节点R(n-1)的下游(DS)方向(在图1的示例中为顺时针)上增加。另一方向例如表示为上游方向(逆时针)。例如在图1的示例中，用于环网络14A的MPLS环在下游方向上流动的通信在顺时针方向上穿越路由器R1-R6，因为这是按升序定义路由器的所有的方向。然而，用于环网络14C的MPLS环在下游方向上流动的通信在逆时针方向上穿越路由器R1-R6，因为这是为MPLS环按升序定义路由器的索引的方向。
用于环网络14A-14C的每个MPLS环由跨服务提供商(SP)网络12或者管理域唯一的环标识符标识。在图1的这一示例中，分别向环网络14A-14C指派环标识符22、55和33。可以通过向形成MPLS环的节点中的每个节点指派环标识符和索引并且向在环节点之间的将用来输送用于MPLS环的流量的连接指派环标识符来构造MPLS环。在这里的一些示例中，在一对环节点之间的环连接可以被视为单个连接，尽管这些连接可以在第二(2)层被捆绑(例如作为连接聚合组)，或者在第三(3)层被显式地捆绑作为连接捆绑，或者借助具有相同环ID来隐式地捆绑。
以这一方式，这里描述的技术可以用来比如通过指派新的未分配的环标识符、指派中枢节点(例如路由器0)并且指派属于MPLS环的连接来定义MPLS环。这可以手动地比如由管理员或者网络管理系统执行或者自动地由图1的路由器借助例如使用这里描述的对内部网关协议(IGP)的扩展的发现来执行。作为一个示例，如以下进一步具体描述的那样，IGP可以用来发现环邻居和环接口。基于网络拓扑，每个节点可以自治地选择或者可以被配置为指定它的个别接口中的哪些个别接口耦合到形成建立的MPLS环的连接。例如使用IGP，环网络14中的每个环网络的每个路由器R1-R6声明其本身为MPLS环中的一个或者多个MPLS环的成员，并且为其是成员的MPLS环中的每个MPLS环通告其环标识符。如进一步描述的那样，用于MPLS环中的每个MPLS环的中枢路由器R0中的每个中枢路由器R0也基于发现的邻居来声明其本身为环中的最大索引(R0→Rn)，这允许MPLS环动态地形成为闭合回路。
如图1的示例中所示，环标识符可以在节点是多于一个MPLS环的成员时有用。另外，如图1中所示，节点编索引以及上游和下游方向可以从MPLS环到MPLS环不同。例如在环网络14A的MPLS环中，从路由器R2/1到路由器R3/2的方向是下游，而在环网络14C的MPLS环中，该方向是上游。在图1中，路由器R2和R3是用于环网络14A的MPLS环的成员，并且也分别作为路由器R1和R2是用于环网络14C的MPLS环的成员。用于环网络14A的MPLS环的路由器R4作为路由器R1是环14B的成员。在这一示例中，在‘/’之前的编号是它们在用于环网络14A的MPLS环中的索引，而在‘/’之后的编号是它们在环14B或者环14C中的索引。在路由器R4/1上入射的连接中的一些连接因此被指派到环14A而一些连接被指派到环14B。未示出的其它连接可以未被指派到任何环。在路由器R2/1与路由器R3/2之间示出的连接在用于环网络14A的MPLS环与用于环网络14C的MPLS环之间被物理地或者逻辑地拆分。
在许多情况下，在定义MPLS环时，服务提供商网络可以包括可以附着到MPLS环、但不是MPLS环的部分的其它非环节点、比如服务节点和接入节点。在图1的示例中，服务提供商网络12包括服务节点S1和服务节点S2，其中服务节点S2被双归属到用于环网络14B的MPLS环的中枢节点R6。此外，服务提供商网络12包括单归属到路由器R3的接入节点AN1。非环节点可以从MPLS环离开一个或者多个跳。
如这里描述的那样，在示例实现中，由路由器用信号发送的每个环LSP在相同路由器(或者环节点)Ri处开始和结束。如这里所用，Ri是用于环LSP的锚节点，即环LSP开始和结束与此。每个环节点是用于在具有n个节点的环上定义的n个环LSP之一的锚。
一般而言，网络12可以利用两个不同类型的LSP：这里描述的环LSP和接入LSP。接入LSP可以是常规点到点(P2P)或者点到多点(P2MP)LSP。这里描述的环LSP的一个示例是在MPLS环的称为环LSP锚的相同环节点上开始和结束并且仅穿越MPLS环的路由器的双向LSP。作为一个示例，为环网络14B而构造的MPLS环包括在路由器R0(6)开始和结束的环LSP17。也就是说，路由器R0(6)是用于环LSP17的锚定节点。MPLS环内的每个路由器可以发起一个或者多个环LSP，环LSP中的每个环LSP由环LSP标识符区分。对照而言，接入LSP是在环LSP之上分级地连接非环节点的单向或者双向LSP。例如接入LSP18可以用来在环网络14B的MPLS环的环LSP之上在接入节点AN1与服务节点S2之间分级地传送流量。例如从接入节点AN1到服务节点S2的流量可以由在环网络14B的MPLS环的路由器R6锚定的环LSP17上流经接入LSP19。从服务节点S2到接入节点AN1的流量可以在环网络14B的MPLS环的路由器R3锚定的不同环LSP(未示出)上流经双向接入LSP19或者不同接入LSP。
这里描述的用于用信号发送环LSP、比如环LSP17的技术被设计为自然地自动化创建接入LSP、比如接入LSP18为分级LSP。例如假设服务提供商希望创建从连接到环网络14B的R3的非环接入节点AN1到连接到路由器R6的非环服务节点S2的单向接入LSP19。这可以通过创建以下各项形成接入LSP为分级LSP来实现：(1)从接入节点AN1到路由器R3的LSP、(2)在环LSP17上从路由器R3到路由器R6的分级LSP和(3)从路由器R6到服务节点S2的LSP。服务节点S2可以例如使用LDP来向路由器R6通报LSP。根据这里描述的技术，如参照图8进一步描述的那样，路由器R6不仅通报用于关于环LSP17使用的标签而且在用于环LSP17的RSVPPATH和RESV消息中通报用于到达服务节点S2的标签。这些RSVP消息可以被传播到路由器R3，路由器R3又可以例如经由使用地址解析协议(L-ARP)的标签分布向接入节点AN1通报用于服务节点N2的可达性。以这一方式，这里描述的信令技术有助于在环LSP上创建分级接入LSP。
如以下进一步描述的那样，这里公开的技术提供可以具有诸多益处的环LSP。例如这里描述的技术可以允许用信号发送可以高度地可扩展的环LSP。由于在示例实现方式中，环LSP是双向、多点LSP，所以环LSP允许在任何环节点和在任一方向上将分组流指引到环LSP上。这里描述的技术通过允许环的每节点(n)的LSP数目(k)仅需上至n*k个环LSP而不是2*(n^2)*k个点到点常规LSP的全网来提供可扩展性。这又意味着环的每节点状态可以仅是n*k个双向环LSP而不是(n^2)*k单向LSP。
作为另一示例，这里提供的技术允许自动配置，通过自动配置，每个节点能够自动地创建环LSP，它是用于环LSP的锚。另外，技术提供自动带宽管理。例如，如这里描述，在单个环LSP上保留的带宽不固定、但是代之以可以绕环逐跳改变。带宽管理的连接考虑“跳到”在任何环节点的环LSP的接入LSP的带宽要求。
另外，环LSP可以提供在环节点之中的有快速恢复的双向、弹性连通。LSP的双向性用来提供弹性。如果在给定的方向上检测到连接或者节点故障，则向另一方向自动地切换流量；目的地节点保持相同。向转发表中预编程的保护交换机可以保证快速有效恢复。
另外，如描述的那样，技术可以提供在服务与附着到环的接入节点之间的自动分级接入LSP，这简化接入LSP并且使它们更可扩展。
图2A进一步具体图示示例环网络20。在这一示例中，环网络20包括十(10)个路由器R1-R10并且已经被指派标识符20。每个路由器具有经由环连接21将路由器耦合到环网络20的邻近路由器的多个环网络接口。如图2A中所示，路由器R1-R10可以由如从有利于连接21的环网络20排除的、例如由管理员或者自动地由路由器已经确定的附加连接22耦合。
图2B进一步具体图示环网络20的部分。在这一示例中，路由器R1-R10利用对内部路由协议、比如IGP的扩展以发现与环网络20关联的MPLS环和成员节点。例如如图2B中所示，路由器R1-R10中的每个路由器可以在每个接口上输出增强的IGP消息24，以通报环成员直观并且标识作为相同环MPLS的成员的邻近节点。IGP消息可以如以下进一步描述地服从例如ISIS或者OSPF消息。
在这一示例中，路由器R2由多个连接21A和21B的相应集合耦合到R1和R3二者。多个连接21A、21B的每个集合可以在第二(2)层被捆绑(例如作为连接聚合组)或者在第三(3)层被显式地捆绑为连接捆或者借助具有相同环ID来隐式地捆绑。初始地，路由器R2在它的物理和/或逻辑接口上的每个接口上输出增强的IGP消息24，其中IGP消息携带附加数据结构(例如类型-长度-值结构或者TLV)，附加数据结构为每个MPLS环指定环标识符和用于相应环上的路由器R2的索引。在图2的示例中，路由器R2输出的增强的IGP消息24中的每个增强的IGP消息可以携带用于环网络20的MPLS环的标识符‘20’和指示用于路由器R2的绕MPLS环20的位置的索引‘2’。环标识符和每个节点索引的定义可以手动地、比如由管理员或者网络管理系统执行或者自动地由图1的路由器借助例如使用这里描述的对内部网管协议(IGP)的扩展的发现来执行。以这一方式，IGP可以用来发现环邻居和环接口。
更具体而言，作为环网络20的MPLS环的成员而配置的每个路由器R1-R10初始地在所有接口上发送增强的IGP消息，其中IGP消息指定环标识符和通报节点的环索引。基于从增强的IGP消息24学习的拓扑，每个节点可以独立地选择定义环的物理接口和连接。也就是说，响应于增强的IGP消息24，每个节点动态地确定它的用来到达MPLS环的上游邻近路由器和下游邻近路由器的接口。
为了选择它的下游相向接口，每个路由器R1-R10监听传入增强的IGP消息24并且基于IGP消息选择它的接口中的一个或者多个接口，在该一个或多个接口上接收增强的IPG消息，该增强的IGP消息标识MPLS环(即在这一示例中为用于环网络20的MPLS环‘20’)并且包括来自邻近节点的索引，索引是所接收到的仍然超过资源自己的用于MPLS环的索引的最低索引。在图2B的示例中，路由器R2从具有索引‘3’的路由器R3经由连接21B接收增强的IGP消息24。作为响应，具有索引‘2’的路由器R2选择它的与连接21B的接口中的一个或者多个接口作为MPLS环20的部件用于到达它的下游邻近路由器R3。作为另一示例，路由器R1经由连接21A从具有索引‘2’的路由器R2接收增强的IGP消息24。此外，路由器R1从具有索引‘3’的路由器R3接收增强的IGP消息24。作为响应，具有索引‘1’的路由器R1选择它的与连接21A的接口中的一个或者多个接口作为MPLS环20的部件用于到达它的下游邻居路由器R2，因为索引‘2’小于索引‘3’而仍然超过路由器R1的索引‘1’。路由器R1-R10中的每个路由器自治地执行这一过程以基于每个路由器可以在它的接口上连续地和周期性输出的增强的IGP消息24来选择下游邻居。
为了选择它的上游相向接口，每个路由器R1-R10监听在它的接口上接收的所有增强的IGP消息24并且基于IGP消息选择它的接口中的一个或者多个接口，在该一个或多个接口上接收IGP消息，该IGP消息标识MPLS环‘20’并且包括来自邻近节点的小于它自己的索引的最高索引的索引。在图2B的示例中，路由器R2从具有索引‘1’的路由器R1经由连接21A接收增强的IGP消息24。作为响应，具有索引‘2’的路由器R2选择它的与连接21A的接口中的一个或者多个接口作为MPLS环20的部件用于到达它的上游邻近路由器R1。相似地路由器R3经由连接21A从具有索引‘2’的路由器R2接收增强的IGP消息24。此外，路由器R3从具有索引‘1’的路由器R1接收增强的IGP消息24。作为响应，具有索引‘3’的路由器R3选择它的与连接21B的接口中的一个或者多个接口作为MPLS环20的部件用于到达它的上游邻近路由器R2，因为索引‘2’大于路由器R1的索引‘1’而小于路由器R3的索引‘3’。路由器R1-R10中的每个路由器自治地执行这一过程以基于每个路由器可以在它的接口上连续地和周期性地输出的增强的IGP消息24而选择上游邻居。
路由器10(0)被配置索引‘0’、由此指定路由器R0作为MPLS环的中枢。这样，路由器R0在所有它的接口上通报自己为用于环网络20的MPLS环‘20’的成员并且具有索引零‘0’。此外，路由器R0在它的接口上监听所有传入增强的IGP消息24，并且标识具有最高索引的邻近路由器。在这一示例中，路由器R0从路由器R0接收携带环标识符‘20’和索引‘9’的增强的IGP消息、从路由器R8接收携带环标识符‘20’和索引‘8’的增强的IGP消息以及从路由器R1接收携带环标识符‘20’和索引‘1’的增强的IGP消息。这样，路由器R0确定路由器R1是它的下游邻居。此外，路由器R0确定索引‘9’是所有它的邻近节点的最高索引并且作为响应而选择路由器R9作为它的上游邻居。另外，基于这一选择，路由器R0输出标识自己为具有索引‘0’和‘1’二者的增强的IGP消息24，其中路由器R0计算索引‘10’为比它的通报用于MPLS环‘20’的最高索引的上游邻居R9的索引大一。这一过程允许路由器R9选择路由器0(10)作为它的下游邻居、由此闭合MPLS环‘20’。
以这一方式，这里描述的技术提供自动地发现MPLS环的节点成员资格。另外，技术允许成员节点响应于事件和网络拓扑改变而动态地和自动地调整MPLS环的大小和拓扑。
作为一个示例，图2C图示其中路由器R9已经变成暂时地离线的环网络20的示例。作为示例，路由器R9可以已经明确地被离线用于维护或者可以已经由于内部错误而停止操作。在任何情况下，以上描述的发现技术允许路由器构造MPLS环‘20’以便基于环网络20的当前可用拓扑动态地收敛至不同大小。在这一示例中，路由器R0中止从路由器R9接收增强的IGP消息24而代之以从路由器R8和路由器R1接收增强的IGP消息24。根据这里描述的技术，在不能从路由器R9接收IGP消息24达阈值时间段之后，路由器R0选择路由器R8作为它的上游邻居并且通报自己为具有索引‘0’和‘9’。相似地，路由器R8从路由器R7和R0(9)接收增强的IGP消息24并且选择它的上游邻居为R7和它的下游邻居为路由器R0(9)、由此形成图2C中所示闭合MPLS环20并且适应原有路由器R9中止操作的网络事件。相似地，动态发现技术允许路由器在网络拓扑支持时扩展用于环网络20的MPLS环‘20’的大小。
图3进一步图示一旦为环网络20而建立的MPLS环20并且另外图示在完成如以上描述的环的信令时为MPLS环而创建的示例环LSP25。如这里描述，为MPLS环而建立的MPLS环拓扑可以由路由器R1-R10构造以包括10个分离环LSP，每个环LSP被锚定在十个路由器R1-R10中的不同路由器处。也就是说，在一个示例实现中，每个路由器R1-R10与相应环LSP关联，并且每个环LSP是在该锚定路由器处开始和结束的多点到点(MP2P)双向LSP。这样，n个节点的MPLS环可以根据这里的技术来定义和指定并且可以被构造为具有提供用于环的全连通的n个环LSP，环LSP中的每个环LSP具有环的不同锚定(出口)节点。这样，技术可以使用如这里描述的n个环LSP而不是使用常规技术的n*(n-1)点到点LSP的全网来提供n个路由器的环内的全连通。
在图3的示例中，示出示例环LSP25与锚定路由器R1关联。也就是说，在这一示例中，为环网络20而定义的MPLS环‘20’的路由器R1提供从环网络20的所有其它路由器的双向多点通信。如图所示，环LSP25在路由器R1开始和结束。每个其它路由器R2-R10能够供应用于环LSP25的源分组流量、即作为入口操作。对于穿越环LSP25的所有MPLS流量，路由器R1作为出口操作。
虽然在图3中未示出，但是可以对于其它相应路由器R2-R10中的每个路由器自动地创建相似对应环LSP。另外，由于与为环网络20而指定的MPLS环关联的每个环LSP是双向MPLPLSP，所以路由器R1-R10中的每个路由器可以使用在流量被发送到的路由器锚定的环LSP在下游(顺时针)方向或者上游方向(逆时针)上向其它路由器中的任何其它路由器发送流量。
一般而言，每个环节点参与创建用于网络环的所有环LSP。在图3的示例中，环LSP25被锚定在路由器R1处，并且具有两个主数据路径：一个在下游方向上经过R1、R2、…、R10而另一个在上游方向上经过R10、R9、…、R1。任何环节点、比如路由器R8可以使用环LSP25在下游或者上游方向中的任一方向上向路由器R1发送流量。通常将在具有更少跳的方向上发送流量，但是可以在另一方向上发送一些流量(例如尽量流量(bestefforttraffic)，其中延时不是问题)。作为另一示例，可以跨两个方向负荷平衡流量。
在建立用于环网络20的MPLS环‘20’的一个或者多个环LSP时，路由器R1-R10中的每个路由器通过以上描述的自动发现或者配置来学习它的定义的环的节点。如以上描述的那样，通过学习过程，路由器R1-R10中的每个路由器能够学习用于环上的其它环节点的索引并且能够自治地选择将用于环的接口和连接。例如见以上图2A-2C。此外，路由器R1-R10中的每个路由器自治地用信号发送环网络的每个个别环LSP。例如路由器R1-R10中的每个路由器可以自动地输出用于环网络的每个环LSP、甚至用于路由器为其作为中间节点操作的那些环LSP的RSVPPATH和RESV消息。换而言之，用信号发送每个环LSP可以在环网络20的每个路由器R1-R10自治地出现而未被从沿着环的邻近路由器接收PATH或者RESV消息所触发。在一个示例中，RVSPPATH消息在下游方向上被自动地发送，并且包含用于通报路由器的对应上游标签和用于将由环LSP输送的数据的任何流量规范(TSPEC)。以这一方式，RSVPPATH消息自动地创建双向环LSP的上游LSP。RSVPRESV消息由环网络的每个路由器自动地发出并且在上游方向上被发送。RSVPRESV消息通报用于发送路由器的下游标签、可以包括上游TSPEC并且自动地创建双向环LSP的下游LSP。
如以下关于图7-图8进一步描述的那样，路由器R1-R10可以使用这里呈现的新RSVP会话对象和标签绑定对象用于用信号发送环LSP、比如环LSP25。在这一示例中，无需在RSVPRESV消息或者RSVPPATH消息中使用LABELREQUEST或者ERO。另外，诸如在图1的环LSP17上形成接入LSP19时，路由器R1-R10可以使用新RSVP对象以自动地创建分级LSP。
一般而言，在MPLS环内的每个节点(比如在用于环网络20的MPLS环的路由器R1-R10中的任何路由器处)，这些类型的环LSP流量操作可以在路由器的转发平面内出现：“添加”、“中转”或者“丢弃”流量。另外，每个类型的流量可以在下游(DS)或者上游(US)方向上流动。向环添加的下游流量可以从连接到任何节点的非环节点到达环节点。下游中转流量在作为环的部件而选择的一个或者多个接口上从每个环节点的上游邻居到达它。在用于LSP的锚定环节点的下游丢弃流量是从节点的上游邻居到达它并且被发送到连接到锚定节点而且经过锚定节点而可达的非环节点的所有中转流量。相似上游流量对于任何给定的环节点存在。
图4A-4D图示以上描述的MPLS环并且示范向根据这里描述的技术构造的环LSP自动地内置的保护。在图4A的示例中，路由器R6作为用于环LSP25的入口操作并且在下游方向上向路由器R1传达MPLS形式的分组流量27。
在路由器R8与路由器R9之间的连接出故障的情况下，如图4B中所示，路由器R8在检测到本地连接故障时立即地沿着双向环LSP25的上游部件指引LSP25上的下游转发流量。这样，流量沿着环LSP25在上游方向上向路由器绕环网络20自动地流动。
另外，如图4C中所示，路由器R8输出通知消息26以向路由器R7通知链路故障。作为一个示例，路由器R8可以输出指示环LSP25的下游部分不可用的RSVPPATHERR消息。作为响应，路由器R7更新它的转发平面并且操作以使LSP25上的下游流量反向以向路由器R1沿着LSP25在上游方向上转发流量。相似地，如图4D中所示，路由器R7输出通知消息28以向路由器R6通知连接故障。作为响应，路由器R6更新它的转发平面并且由于路由器R6在这一示例中是流量的源而在上游方向上向LSP25中直接地注入流量以向路由器R1沿着LSP25转发流量。以这一方式，这里描述的环LSP自然地对沿着环的连接故障做出响应并且操作以使沿着环的流量的方向反向直至流量在相反方向被注入和转发。
以这一方式，在环LSP的一个方向破坏的情况下，分组被回路到它们当前在其内被转发的LSP的另一方向上。在一些示例中，这一重路由动作被预编程在节点的转发集成电路的转发信息库(FIB)中以最小化在检测到故障与对应恢复动作之间的时间。另外，这里描述的快速重路由(FRR)动作使用活跃LSP、并且因此无需计算或者用信号发送附加备用、旁路、绕行或者无回路的备选(LFA)路径。
另外，不同于利用P2PLSP全网的常规技术，技术允许流量绕MPLS环在相反方向上直接地流向环LSP25的出口、即路由器R1。例如响应于使用常规技术的图4B中所示连接故障，路由器R8可以已经将流量从一个P2PLSP重定向到不同P2PLSP，从而使流量仅在逆时针方向上完全地绕环网络20流向路由器R9以让路由器R9在顺时针方向上向路由器R1转发回流量。
图5图示以上描述的MPLS环并且示范根据这里描述的信令机制构造的MPLS环提供的动态带宽管理。如以上进一步描述的那样，无需在建立环LSP25时明确地用信号发送用于环LSP的显式带宽。取而代之，可以在环网络20的个别节点(路由器R1-R10)加入MPLS环时和在那些成员节点上调配流量服务时动态地为环LSP25请求和调配带宽。另外，无需绕整个MPLS环调配相等带宽。取而代之，技术可以允许任何成员节点请求例如在下游方向上绕MPLS环分配带宽用于支持成员节点和上游成员节点需要的带宽。这样，带宽分配可以变化以适应绕环的聚合带宽要求并且可以在调配流量时被动态地更新。
初始地，环LSP25被用信号发送并且被调配以零(0)带宽。随后，在用于环LSP25的MPLS环的个别成员节点上调配实际服务时，向用于环LSP25的带宽分配添加它们的带宽要求。另外，分配从如下点添加到环LSP25并且被环LSP25考虑，用于服务的流量在该点进入环LSP25并且从该点向下游而去。
在图5的示例中，路由器R6被调配以伪接线以输送流入流量28，其中伪接线被配置用于每秒1吉比特带宽。这样，路由器R6输出更新的RSVPPATH消息29以向下游路由器通知已经为环LSP25保留每秒1吉比特带宽。例如路由器R6可以输出更新的RSVPPATH消息29，其中流量规范(TSPEC)被更新以反应下游路由器R7-R10应当预计的新下游流量。下游路由器中的每个路由器基于更新的值执行准入控制。如果成功，则接受服务。如果不成功，则进行拒绝的下游路由器可以在上游方向上发布具有准入控制错误的RSVPPATHERR消息。在接收RSVPPATHERR消息时，上游路由器可以拒绝调配的传入流量28的全部或者部分直至下游路由器接受具有减少的TSPEC的RSVPPATH消息29。备选地，上游路由器可以在上游方向上发送RSVPPATHERR消息以使沿着环的进一步上游被丢弃。
随后路由器R5可以被相似地调配伪接线以输送流入流量33，其中伪接线被配置用于每秒1吉比特带宽。因此，路由器R5输出更新的RSVPPATH消息31以向下游路由器通知已经为环LSP25保留每秒1吉比特带宽。作为响应，路由器R6输出更新的RSVPPATH消息29以向下游路由器通知已经在下游路由器内为环LSP25保留每秒2吉比特的带宽(即，来自两个伪接线的流量28、33需要的带宽之和)。这样，用于环LSP25的所得用信号发送的带宽是来自路由器R1-R5的零、用于环LSP的从路由器R5到路由器R6的部分的每秒1吉比特和用于环LSP的从路由器R6到路由器R10的部分的每秒2吉比特。以这一方式，任何环LSP的用信号发送的带宽可以沿着下游方向增加并且可以在上游方向上不对称。
虽然出于示例的目的而描述为每环节点一个环LSP，但是每个节点可以作为用于多个环LSP的锚节点操作。例如如果希望有k个类的基于服务质量(QoS)的带宽管理，则可以每环节点创建单个类的k个环LSP。备选地，可以创建每环节点的单个k类DiffServ认知环LSP。以这一方式，技术允许容易地和动态地管理用于环LSP的带宽。
图6A进一步具体图示在建立环LSP、比如环LSP25时利用的控制平面信令消息。在这一示例中，路由器R7-R9(图2)根据标签分布协议、比如RSVP输出控制平面消息。在图6A的示例中，路由器R8分配用于环LSP25的上游标签UL85和下游标签DL85。路由器R8经由RSVPPATH消息52向下游邻居路由器R9发送上游标签UL85和经由RSVPRESV消息54向上游邻居路由器R7发送下游标签85。如这里描述，作为沿着环LSP25的中间路由器的路由器R8无需等待来自邻近路由器的RSVP消息以触发RSVP消息52、54。
沿着环LSP25的其它路由器以相似方式操作。例如路由器R7分配用于环LSP25的上游标签UL75和下游标签DL75并且经由RSVPPATH消息50向下游邻居路由器R8发送上游标签UL75并且经由RSVPRESV消息58向上游邻居路由器R6(在图6中未示出)发送下游标签75。相似地，路由器R9分配用于环LSP25的上游标签UL95和下游标签DL95且经由RSVPPATH消息60向下游邻居路由器R10(在图6A中未示出)发送上游标签UL95而经由RSVPRESV消息56向上游邻居路由器R8发送下游标签95。
响应于接收到RSVP消息，路由器在网络内、包括沿着环LSP25路由分组的内部转发集成电路内安装主转发条目。例如在接收到RSVPPATH消息50时，路由器R8在转发集成电路内安装上游标签UL75。也就是说，路由器R8可以向转发集成电路编程用于环LSP25的主转发条目如下：
US主条目：交换UL85与UL75；向路由器R7输出分组。
相似地，在接收到RSVPRESV消息56时，路由器R8在转发集成到电路内安装上游标签DL95。也就是说，路由器R8可以向转发集成电路编程用于环LSP25的主转发条目如下：
DS主条目：交换DL85与DL95；向路由器R9输出分组。
注意这些动作中的每个动作可以独立地出现。也就是说，环节点无需已经接收RSVPPATH消息和RSVPRESV消息二者以在它的转发集成电路的转发信息内安装主转发条目。另外，在接收有携带更新的标签的LABEL_BINDINGS对象的更新的RSVPPATH和RSVPRESV消息时，安装对应转发状态。相似地，在接收无LABEL_BINDINGS对象的更新的RSVPPATH和RSVPRESV消息时，去除对应LFIB状态。
沿着环LSP的路由器也可以相似地在连接故障或者妨碍流量流的其它事件的情况下安装快速重路由条目。例如在接收到RSVPPATH消息50时，路由器R8安装快速重路由(FRR)转发条目如下：
DSFRR：交换DL85与DL75；向路由器R7输出分组。
在环LSP25的下游方向可操作时使用DS主转发条目。在故障在下游路径上被检测到并且具有向上游路径切换分组的效果时自动地使用DSFSS转发条目。也就是说，在下游方向上的连接故障的情况下，如图6B中所示，路由器R8能够立即地U转向下游流量62并且沿着环LSP25在上游方向上指引流量。路由器R8也可以如以上描述通过向路由器R7发送用于环LSP25的RSVPPATHERR消息来传播错误上游的通知。
以下举例说明已经被配置为如这里描述建立环LSP的增强RSVPPATH消息的示例格式：
其中<SESSION>代表用于指定这里描述的用于环LSP的配置信息的会话对象，<SENDER_TSPEC>代表发送器的流量规范，并且<UPSTREAM_LABEL>指定发送RSVPPATH消息的路由器分配的上游标签并且可以符合图8的标签绑定对象。可以相似地修改RSVPRESV消息，从而支持RSVP的路由器可以根据这里描述的技术指定MPLS环和环LSP。
图7图示用于根据这里描述的技术的可以用来用信号发送环LSP的RSVP会话对象70的示例格式。例如可以在用信号发送环LSP时在RSVPRESV消息或者RSVPPATH消息中使用RSVP会话对象70。
在一个示例中，RSVP会话对象80可以是C类型的RING_IPv4或者RING_IPv6，这时这里定义的新RSVP会话类型。在示例会话对象80中，RINGLSPANCHORIPADDRESS可以是锚节点的回送地址。RINGANCHORINDEX是已经构造的环LSP中的锚节点的索引。RINGLSPID是MPLS环LSP的可以与锚节点的索引不同的唯一标识符。可以例如在锚节点具有多个环LSP时、例如每QoS类一个环LSP时使用RINGLSPID。RINGID是MPLS环的唯一标识符。
图8图示用于根据这里描述的技术的可以用来用信号发送用于环LSP的信号标签绑定的RSVP标签绑定对象72的示例格式。可以在环LSP锚发起的RSVPPATH和RSVPRESV消息中插入RSVP标签绑定对象72。接收有标签绑定对象72的用于环LSP的RSVPPATH或者RSVPRESV消息的环节点更新它自己的用于该环LSP的RSVPPATH和RSVPRESV消息以包括如接收的标签绑定对象。
在RSVPPATH和RSVPRESV消息内包括RSVP标签绑定对象72指示来自环锚的信号发送的连续性。锚节点(例如用于图3的环LSP25的路由器R1)在它的用于它的环LSP的PATH消息中自动地插入RSVP标签绑定对象72。绕环LSP的其它节点、比如路由器R2-R10未在它们各自自治地始发的初始RSVPPATH消息中插入RSVP标签绑定对象72。然而，如果沿着给定的环LSP的中间节点接收包括RSVP标签绑定对象72的用于环LSP的RSVPPATH消息，则中间路由器向它自己的RSVPPATH消息复制RSVP标签绑定对象72并且输出更新的RSVPPATH消息。这样，接收有RSVP标签绑定对象72的RSVPPATH消息的任何节点知道上游标签存在并且已经被一路成功地分配到用于特定环LSP的锚、即连续性存在。如果环节点接收无RSVP标签绑定对象72的更新的RSVPPATH消息，则节点更新它自己的用于环LSP的RSVPPATH消息以去除RSVP标签绑定对象72并且输出更新的RSVPPATH消息、由此向下游节点提供连续性不存在的指示。相似地，RSVPRESV消息可以利用RSVP标签绑定对象72以提供在下游方向上的连续性的指示。
另外，RSVP标签绑定对象72可以用来有助于在环LSP上自动创建分级LSP。例如可以在非环节点(比如图1的服务节点S2)经过其而可达的环节点(例如图1的环网络14B的路由器R0(6))接收包含向非环节点S2的标签绑定L的RSVP消息时容易地创建到非环节点的自动分级LSP。作为响应，环网络14B的路由器R0分配用于到达服务节点N2的标签M并且在它的转发平面内按照标签转发条目以交换M与L，并且向服务节点S2转发流量。接着，路由器R0使用图8的新标签绑定对象72向所有其它环节点通报服务节点S2的回送地址和用于到达服务节点S2的标签M。这使其它环节点(例如路由器R1-R5)能够使用在标签绑定对象72中指定的两标签栈向非环节点发送流量：向非环节点(S2)经过其而可达(DS或者US)的环节点(路由器R0)的外标签以及内标签M。在图1的示例中，路由器R3又可以分配标签S、向服务节点S安装用于交换S与两标签栈的LFIB条目并且向另一非环节点、比如接入节点AN1通报S。以这一方式，可以容易地创建接入LSP19为允许AN1向S2发送流量的自动分级隧道。其它机制可以用于创建隧道、比如作为目标的LDP。
出于示例的目的而参照RSVP描述这里描述的用于用信号发送MPLS环和环LSP的技术。可以使用其它标签分布协议。作为一个示例，标签分布协议(LDP)可以用来用信号发送环LSP。在这一示例中，环节点(路由器Ri)可以通过根据LDP协议向它的在环中的下游和上游邻居发送LDP标签映射消息来通报它为其作为锚操作的环LSP。环节点在LDP标签映射消息的FECTLV内指定环节点的回送地址。在LDP标签映射消息的标签TLV中，环节点分别放置用于上游和下游方向的标签。此外，成员节点在消息中插入指定环标识符的新RingTLV、环锚的节点索引和是否应当下游或者上游传播这一通报的指示。前者指示将被发送到它的下游邻居，后者被发送到它的上游。在这些消息绕环传播时，接收节点可以(分别)上游或者下游创建在路由器Ri锚定的环LSP。下游向Ri发送流量的路由器Rj在学习在下游方向上在环中的故障时可以如这里描述在上游方向上向Ri回送流量、因此实现流量保护而无需无回路的备选或者其它这样的手段。
图9-图12图示用于使用内部网关协议(IGP)、比如中间系统到中间系统(ISIS)协议或者开放最短路径优先(OSPF)协议来发现MPLS环和成员节点的示例消息格式。
例如图9图示可以在ISIS问候消息中包括的新最高级类型长度值(TLV)74，ISIS问候消息可以由环节点发送以通报环节点是其成员的所有MPLS环。在这一示例中，TLV74先包括类型值‘MPLS环类型’，该类型值将是消耗第一八位组的新分配的TLV类型。第二八位组存储长度值，其中该值将是6*N个八位组，其中N是这一节点参与的环数目。如图9中所示，如这里描述，每个环由包括环标识符(4个八位组)和节点索引(2个八位组)的6个八位组指定，其中环标识符指定MPLS环的标识符而节点索引指定节点的绕MPLS环的定位。通报节点可以例如具有用于在TLV74中指定的MPLS环中的每个MPLS环的不同索引。在IS-IS中，TLV74代表如在全部内容介于此的IS-ISExtensionsforTrafficEngineering,RFC5305第3节中定义的扩展IS可达性TLV的子TLV。
图10图示用于在用于通报一个或者多个MPLS环内的成员资格和用于通报节点的每个环内的定位的新OSPF连接本地LSA内使用的示例最高级TLV76。与用于ISIS的TLV74一样，用于OSPF的TLV76具有6*N个八位组的TLV长度值，其中N是这一节点参与的环数目。在OSPF中，TLV79代表如在全部内容介于此的TrafficEngineering(TE)ExtensionstoOSPFVersion2,RFC3630第2.4节中定义的连接TLV的子TLV。
图11和12图示用于在节点的每个接口上使用的并且仅包含环标识符的IGPLSA的两个新子TLV。这样，新TLV具有4*N个八位组的TLV长度值，因为未包括环索引。图11例如示出用于在IS-ISLSA中使用的新子TLV78。图12示出用于在OSPFLSA中使用的新子TLV79。
图13是图示能够实施这里描述的技术的示例设备、例如路由器或者网关的框图。路由器80可以包括网络中的任何路由器、比如SP网络12。例如路由器80可以包括根据这里描述的技术使用环LSP来转发MPLS流量的网关、边缘或者接入路由器、核心路由器或者这里所示其它设备。
在图13的示例中，路由器80包括控制单元82，其中路由部件86提供用于路由器80的控制平面功能。路由器80也包括共同地提供用于转发网络流量的数据平面的多个分组转发引擎114A-114N(“PFE114”)和交换机结构118。PFE114经由接口卡112(“IFC112”)接收和发送数据分组。在其它实施例中，PFE114中的每个PFE可以包括更多或者更少IFC。虽然未示出，但是PFE114可以各自包括中央处理单元(CPU)和存储器。在这一示例中，路由部件86由专用内部通信连接120连接到PFE114中的每个PFE。例如专用连接34可以包括吉比特以太网连接。交换机结构118提供用于在PFE114之间转发传入数据分组用于通过网络传输的高速互连。标题为MULTI-CHASSISROUTERWITHMULTIPLEXEDOPTICALINTERCONNECTS的美国专利8,050,559描述多底盘路由器，其中多级交换结构、比如3级Clos交换机结构用作高速转发平面以在多底盘路由器的多个路由节点之间中继分组。美国专利申请2008/0044181的全部内容通过引用而结合于此。
路由部件86提供用于执行各种协议89的操作环境，各种协议可以包括具有由于计算环境执行的指令的软件过程。如以下进一步具体描述，协议89提供用于以路由表或者其它结构的形式存储网络拓扑、执行路由协议以与对等路由设备通信并且维护和更新路由表以及提供管理接口以允许用户访问和配置路由器80的控制平面功能。控制单元82提供用于路由部件86的操作环境并且可以仅被实施在软件或者硬件中或者可以被实施为软件、硬件或者固件的组合。例如控制单元82可以包括执行软件指令的一个或者多个处理器。在该情况下，路由部件86可以包括各种软件模块或者守护程序(例如一个或者多个路由协议过程、用户接口等)，并且控制单元82可以包括用于存储可执行指令的计算机可读存储介质、比如计算机存储器或者硬盘。
命令行接口守护程序92(“CLI92”)提供接口，管理员或者其它管理实体可以通过接口使用基于文本的命令来修改路由器80的配置。简单网络管理协议守护程序99(“SNMP99”)包括从管理实体接收SNMP命令以设置和取回用于路由器80的配置和管理信息的SNMP代理。使用CLI92和SNMP99，管理实体可以例如启用/停用和配置服务、安装路由、启用/禁用和配置速率限制器以及配置接口。
一个或者多个路由协议、比如IGP94以描述网络的拓扑的路由信息库(RIB)104的形式维护路由信息，并且根据路由信息导出转发信息库(FIB)106。一般而言，路由信息代表网络的总拓扑。IGP94与内核101交互(例如通过API调用)以基于路由器80接收的路由协议信息更新RIB104。RIB104可以包括定义网络的拓扑的信息、包括一个或者多个路由表和/或连接状态数据库。通常，路由信息定义经由距离矢量路由协议学习的经过网络去往网络内的目的地/前缀的路由(即系列下一跳)或者定义使用连接状态路由协议(例如IS-IS或者OSPF)而学习的有互连连接的网络拓扑。对照而言，FIB106是基于网络内的某些路由的选择而生成的并且将分组关键信息(例如来自分组首部的目的地信息和其它选择信息)映射到一个或者多个具体下一跳并且最终地映射到IFC112的一个或者多个具体输出接口端口。路由部件86可以用基数树的形式生成FIB，基数树具有代表网络内的目的地的叶节点。在通过完全引用而将内容结合于此的美国专利7,184,437中提供利用基数树用于路由解析的路由器的一个示例实施例的示例细节。
路由部件86也提供一个或者多个流量工程设计协议的操作环境以建立用于经过与不同服务链关联的服务节点有序集合转发用户分组的隧道。例如RSVP-TE96可以执行有流量工程设计的资源保留协议扩展以交换流量工程设计(TE)信息、比如用于支持基于标签的分组转发的MPLS标签。作为另一示例，路由部件86可以执行标签分布协议97以如这里描述用信号发送MPLS环和环LSP。作为另一示例，路由部件86可以使用GRE或者基于IP的隧道协议以建立流量工程设计隧道。路由部件86可以例如维护用于存储流量工程设计数据的流量工程数据库(TED)109。
路由部件86向PFE114中的每个PEF中传达代表FIB106的软件副本的数据以控制在数据平面内转发流量。这允许更新PEF114中的每个PFE中的存储器(例如RAM)中存储的软件FIB而未劣化路由器80的分组转发性能。在一些实例中，路由部件86可以导出用于每个相应PFE114的分离和不同软件FIB。此外，PFE114中的一个或者多个PFE包括专用集成电路(ASIC116)，PFE114基于向每个相应PFE114复制的软件FIB(即软件FIB的硬件版本)向专用集成电路编程FIB的硬件副本。
例如内核101在主控微处理器102上执行并且可以例如包括UNIX操作系统派生、比如Linux或者BerkeleySoftwareDistribution(BSD)。内核101处理来自IGP94和RSVP-TE96的内核调用以基于IRB104中表示的网络拓扑以FIB106的形式生成转发信息、即执行路由解析和路径选择。通常，内核101以基数树(radixtree)或者其它查找树的形式生成FIB106以将分组信息(例如具有目的地信息和/或标签栈的首部信息)映射到下一跳并且最终地映射到与相应PFE114关联的接口卡的接口端口。FIB106可以例如关联网络目的地与具体下一跳和对应IFC112。对于与MPLS有关的流量转发，FIB106为给定的FEC存储包括用于分组的传入标签、传出标签和下一跳的标签信息。
执行内核101的主控微处理器102对PFE114进行编程以安装FIB106的副本。微处理器102可以包括一个或者多个通用或者专用处理器、比如数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何其它等效逻辑器件。因而，术语“处理器”或者“控制器”如这里所用可以是指前述结构或者可操作用于执行这里描述的技术的任何其它结构中的任何一个或者多个结构。在通过完全引用而将内容结合于此的美国专利7,990,993中提供其中处理器对一个或者多个转发部件进行编程的路由器的一个示例实施例的示例细节。
在这一示例中，ASIC116由在PFE114中的每个PEF114上执行的从属微处理器可编程地配置的由微代码控制的芯片组(即转发电路)。在转发分组时，有每个ASIC116的控制逻辑遍历从路由部件86接收的转发信息(FIB106)，并且在到达用于分组的FIB条目(例如页节点)时，微代码实施的控制逻辑56自动地选择转发下一跳并且根据下一跳内定义的操作来处理分组。以这一方式，PFE114的ASIC116通过在分组穿越路由器80的内部架构时对在相应内部分组转发路径上的每个分组执行一系列操作来处理分组。可以例如基于对应入口接口、入口PFE114、出口PFE30、出口接口或者分组在出口之前被引向的路由器80的其它部件、比如一个或者多个服务卡中的任何部件对每个分组执行操作。PFE114各自包括转发结构，转发结构在被执行时检查每个分组的内容(或者另一分组性质、例如传入接口)并且在该基础上例如做出转发判决、应用过滤器和/或执行记账、管理、流量分析和负荷平衡。
在一个示例中，PFE114中的每个PFE布置转发结构为下一跳数据，下一跳数据可以被链接在一起作为沿着用于网络设备的内部分组转发路径的一系列“跳”。在许多实例中，转发结构在ASIC116的内部存储器内执行查找操作，其中可以按照树(或者trie)搜索、表(或者索引)搜索来执行查找。可以用下一跳指定的其它示例操作包括过滤器确定和应用或者速率限制器确定和应用。查找操作在查找数据结构(例如查找树)内对与分组内容或者分组或者分组流的另一性质、比如分组的传入接口匹配的项目进行定位。在ASIC116内根据由下一跳转发结构定义的操作的分组处理的结果确定PFE114从它的在IFC112之一上的输入接口向它的在IFC112之一上的输出接口转发或者以别的方式处理分组的方式。
一般而言，内核101可以生成IFB106并且由此对ASIC116进行编程以存储与每个服务链关联的转发结构。例如ASIC116可以被配置以指定流量工程设计信息的转发信息、比如IP首部信息或者MPLS标签以及用于使可编程ASIC116根据转发信息封装用户分组的操作。以这一方式，ASIC116可以处理用户分组以选择用于每个分组的特定服务路径并且根据选择的服务路径封装用户分组。路由部件86可以生成RIB104和FIB106以基于如可以从认证、授权和记账(AAA)服务器、策略控制器、软件定义的网络(SDN)控制器或者其它网元接收的与每个用户关联的一个或者多个服务简档关联用户分组流与特定服务路径
一般而言，RSVP-TE96、LDP97和/或IGP94根据这里描述的技术操作。例如RSVP-TE96可以维护与对等路由器的路由通信会话并且输出如这里描述的控制平面消息、例如RSVPPATH消息和RSVPRESV消息以用信号发送环LSP的成员资格。另外，RSVP-TE96可以向RIB104编程如从对等路由器学习的用于LSP环的转发表，对等路由器又使内核101向转发ASIC116编程用于如这里描述转发MPLS流量的主要和备用转发条目。另外，如这里描述，RSVP-TE96可以例如经由CLI92或者SNMP99接收的调配信息实施用于LSP环的自动带宽管理功能。附加地或者备选地，LDP97可以执行这些功能。可以如这里描述扩展IGP94用于自动发现MPLS环和环LSP。
仅出于示例的目的而示出图13中所示路由器80的架构。本公开内容不限于这一架构。在其它示例中，可以用多种方式配置路由器80。在一个示例中，可以在IFC112内分布控制单元82的功能中的一些功能。控制单元82可以仅被实施在软件或者硬件中或者可以被实施为软件、硬件或者固件的组合。例如控制单元82可以包括处理器、可编程处理器、通用处理器、集成电路、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者能够实施这里描述的技术的任何类型的硬件单元中的一个或者多个。控制单元82还可以包括执行计算机可读存储介质、比如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、闪存、硬盘、CD-ROM、软盘、带盒、磁介质、光介质或者其它计算机可读存储介质上存储的软件指令的一个或者多个处理器。在一些实例中，计算机可读存储介质可以包括使可编程处理器执行这里描述的技术的指令。
图14是图示根据这里描述的技术的网络设备、比如路由器的实例操作的流程图。
如图14中所示，路由器执行路由协议、比如内部网关协议(IGP)以使用IGP来发现也作为与环网络关联的多协议标签切换(MPLS)环的成员而指明的邻近路由器(200)。例如路由器可以从路由器中的两个或者更多路由器接收增强的IGP消息并且基于增强的IGP消息内的索引选择用于MPLS环的环LSP的路由器中的上游邻近路由器和路由器中的下游邻近路由器。
响应于发现作为MPLS的成员的邻近路由器，路由器建立用于MPLS环的多个环标签切换路径(LSP)(202)。环LSP中的每个环LSP被配置为向作为用于相应环LSP的出口路由器而指明的路由器中的不同路由器绕环网络传送MPLS分组。另外，环LSP中的每个环LSP被配置为多点到点(MP2P)LSP，对于MP2PLSP，环网络内的路由器中的任何路由器可以作为入口操作以向环LSP中供应分组流量用于向用于环LSP的相应出口路由器传送。例如路由器的处理器可以被配置为对于环LSP中的每个环LSP根据标签分布协议输出一个或者多个消息以用信号发送MPLS环中的成员资格和环LSP。对于环LSP中的每个环LSP，处理器输出的消息包括MPLS环的标识符、用于作为用于环LSP的出口操作的在多个路由器中的相应路由器的标识符和指定与环LSP关联的一个或者多个MPLS标签的标签绑定而对于MPLS标签中的每个MPLS标签指定具有相应MPLS标签的网络流量将由转发部件在接收到网络流量时转发到的网络地址。
在建立LSP时，路由器可以对于路由器将向环LSP中供应的任何分组流量指定在向出口路由器的下游方向上的带宽要求(204)。例如路由器输出的消息中的每个消息对于绕环LSP的路由器中的相应路由器将向环LSP中供应的任何分组流量指定在向出口路由器的下游方向上的带宽要求。另外，在建立环LSP之后并且响应于接收配置数据，配置数据调配路由器将向环LSP中供应的附加网络流量，路由器可以输出更新的消息以保留绕环LSP在下游方向上的带宽用于附加网络流量。另外，在从路由器上游调配服务时，路由器可以保留向出口绕环LSP在下游方向上的带宽用于路由器将供应的网络流量和在从路由器的上游方向上定位的路由器中的任何路由器将供应的任何网络流量之和。
路由器根据环LSP绕环网络转发网络流量作为MPLS分组(204)。另外，响应于将妨碍MPLS分组在下游方向上到达出口路由器的网络事件，路由器可以将MPLS分组从环LSP的下游方向自动地重定向到环LSP的上游方向以向出口路由器在上游方向上绕环转发MPLS分组(206)。例如在下游方向上转发MPLS分组时，路由器可以从路由器中的上游邻近路由器接收MPLS分组、交换MPLS分组中的每个MPLS分组上的下游标签与路由器的下游邻近路由器通报的下游标签并且绕环LSP在下游方向上转发MPLS分组。在响应于网络事件自动地重定向MPLS分组时，路由器可以从路由器中的上游邻近路由器接收MPLS分组，交换MPLS分组中的每个MPLS分组上的下游标签与路由器的上游邻近路由器通报的上游标签，并且绕环LSP在上游方向上转发回MPLS分组。
已经描述本发明的各种实施例。这些和其它实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种方法，包括：
用被连接为形成环网络的多个路由器建立具有多个环标签切换路径(LSP)的多协议标签切换(MPLS)环，所述环LSP中的每个环LSP被配置为绕所述环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的所述路由器中的不同路由器传送MPLS分组，其中所述环LSP中的每个环LSP包括多点到点(MP2P)LSP，对于所述多点到点LSP，所述环网络内的所述路由器中的任何路由器能够作为入口操作，以向所述环LSP中供应分组流量以用于向用于所述环LSP的相应出口路由器传送；以及
根据所述环LSP绕所述环网络转发网络流量作为MPLS分组。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中建立具有多个环LSP的MPLS环包括用所述多个路由器根据标签分布协议输出多个消息，以及
其中对于所述环LSP中的每个环LSP，由所述路由器中的每个路由器输出的所述消息中的每个消息包括所述MPLS环的标识符和用于作为用于所述环LSP的所述出口操作的所述多个路由器中的相应路由器的标识符。
3.根据权利要求2所述的方法，其中对于所述环LSP中的每个环LSP，由所述路由器中的每个路由器输出的所述消息包括指定与所述环LSP关联的一个或者多个MPLS标签的标签绑定，以及对于所述MPLS标签中的每个MPLS标签，包括具有相应MPLS标签的网络流量将被转发到的网络地址。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中在用于所述环LSP中的至少第一环LSP的所述标签绑定中指定的所述MPLS标签中的至少一个MPLS标签与不是所述MPLS环的成员的非环节点的网络地址关联，并且
其中转发网络流量包括在由所述环LSP中的所述第一环LSP上用隧道传输的接入LSP形成的分级LSP中向所述非环节点转发所述网络流量。
5.根据权利要求2至4中的任一权利要求所述的方法，其中对于所述环LSP中的每个环LSP，绕所述环LSP的所述路由器中的每个路由器自治地输出所述多个消息中的相应消息而无须先从所述路由器中的任何其它路由器接收所述消息中的任何消息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中输出所述消息包括：
对于所述环LSP中的每个环LSP，从所述路由器中的每个路由器在关于所述环网络的上游方向上输出第一标签分布消息，所述第一标签分布消息指定将由所述路由器中的上游邻近路由器当在下游方向上向相应路由器转发用于所述环LSP的所述MPLS分组时应用的下游标签；以及
对于所述环LSP中的每个环LSP，从所述路由器中的每个路由器在关于所述环网络的下游方向上输出第二标签分布消息，所述第二标签分布消息指定将由所述路由器中的上游邻近路由器当在上游方向上向相应路由器转发用于所述环LSP的所述MPLS分组时应用的上游标签。
7.根据权利要求2至6中的任一权利要求所述的方法，其中用所述多个路由器根据标签分布协议输出多个消息包括根据具有流量工程的资源保留协议扩展(RSVP-TE)输出所述消息。
8.根据权利要求2至6中的任一权利要求所述的方法，其中用所述多个路由器根据标签分布协议输出多个消息包括根据标签分布协议(LDP)输出所述消息。
9.根据权利要求1至8中的任一权利要求所述的方法，其中建立具有多个环LSP的MPLS环包括建立所述环LSP中的每个环LSP作为双向多点到点(MP2P)LSP，对于所述双向多点到点LSP，所述环网络内的所述路由器中的任何路由器能够作为入口操作以向所述环LSP中供应分组流量以用于绕所述环网络在上游方向和下游方向上向用于所述环LSP的相应出口路由器传送。
10.一种路由器，包括：
多个物理接口，所述多个物理接口将所述路由器互连为形成环网络的多个路由器之一；
处理器，所述处理器被配置为建立具有多个环标签切换路径(LSP)的多协议标签切换(MPLS)环，所述环LSP中的每个环LSP被配置为绕所述环网络向作为用于相应环LSP的出口路由器操作的所述路由器中的不同路由器传送MPLS分组，其中所述环LSP中的每个环LSP包括多点到点(MP2P)LSP，对于所述多点到点LSP，所述环网络内的所述路由器中的任何路由器能够作为入口操作，以向所述环LSP中供应分组流量以用于向用于所述环LSP的相应出口路由器传送；以及
转发部件，所述转发部件用于根据所述环LSP绕所述环网络转发网络流量作为MPLS分组。
11.根据权利要求10所述的路由器，其中所述处理器被配置为执行根据权利要求1至10中的任一权利要求所述的方法。
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