CN107592259B - 一种vrrp保护场景中流量切换方法 - Google Patents

Abstract

一种VRRP保护场景中流量切换方法，涉及VPLS桥接L3VPN领域。当RNC与PE1的主链路发生故障，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，并通过PE2第二端口转发到PE1第二端口，在PE1中通过L2VE到L3VE，由PE1第三端口发出；当PE1故障时，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，PE2收到的下行流量通过L2VE和L3VE，由PE2第三端口发出。本发明在VRRP保护场景在发生故障进行流量切换时，能够避免L3VPN网络震荡，保证网络连接的稳定性。

Description

一种VRRP保护场景中流量切换方法

技术领域

本发明涉及VPLS桥接L3VPN领域，具体来讲涉及一种VRRP保护场景中流量切换方法。

背景技术

L2VPN(L2 Virtual Private Network，L2虚拟私有网)桥接L3VPN(L3 VirtualPrivate Network，L3虚拟私有网)技术，是在同一台设备集成L2VPN和L3VPN，在一个Virtual Group(虚拟组)实现L2VE(L2 Virtual Ethernet，L2虚拟以太网接口)及L3VE(L3Virtual Ethernet，L3虚拟以太网接口)的逻辑隔离和互通。该技术在显著降低网络复杂度的同时，便于实现端到端的QoS(Quality of Service，服务质量)特性以及部署统一的保护切换策略，同时节省了网络建设成本。

如图1所示，在LTE(Long Term Evolution，长期演进)承载场景下，PTN(PacketTransport Network，分组传送网)在接入汇聚层采用EVPL(Ethernet Virtual PrivateLine，以太网虚拟专线)进行承载，核心层启用L3VPN功能，核心节点支持内部终结L2VPN，然后桥接到L3VPN，实现业务在L2VPN和L3VPN之间的转发。图1中L2为二层交换以太网接口，在LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络中，接入节点和汇聚枢纽节点之间采用L2VPN，汇聚枢纽节点和核心节点之间采用L3VPN。

如图2所示，是VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议)组网示意图。VRRP将局域网的一组路由器构成一个备份组，相当于一台虚拟路由器。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知道具体某台路由器的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。图2中，组成的虚拟路由器拥有自己的IP地址(virtual IP Address)10.100.10.1，可以和备份组内的某个路由器的接口地址相同。备份组内的路由器也有自己的IP地址，如Master的IP地址为10.100.10.2，Backup的IP地址为10.100.10.3。局域网内的主机仅仅知道这个虚拟路由器的IP地址10.100.10.1，而并不知道具体的Master路由器的IP地址10.100.10.2以及Backup路由器的IP地址10.100.10.3，它们将自己的缺省路由下一跳地址设置为该虚拟路由器的IP地址10.100.10.1。于是，网络内的主机就通过这个虚拟的路由器来与其它网络进行通信。在实际运营商应用中，主备路由器(Master和Backup)相当于图1中的汇聚枢纽节点，主备路由器及之上的承载网部署L3VPN网络，主机和主备路由器之间接入网部署L2VPN网络。当L2VPN网络或主备路由发生故障时，VRRP随之发生切换，会导致运营商部署的L3VPN网络的路由也会切换，进而L3VPN网络发生震荡，导致网络连接不稳定。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种VRRP保护场景中流量切换方法，在VRRP保护场景在发生故障进行流量切换时，能够避免L3VPN网络震荡，保证网络连接的稳定性。

为达到以上目的，本发明采取一种VRRP保护场景中流量切换方法，基于3G RNC业务组网，包括无线网络控制器RNC、第一边缘路由器PE1和第二边缘路由器PE2，RNC分别连接PE1第一端口和PE2第一端口，PE1和PE2均包括L2虚拟以太网接口L2VE和L3虚拟以太网接口L3VE，PE1的L2VE和PE2的L2VE之间通过PE1第二端口和PE2第二端口对接，PE1为MASTER主，PE2为SLAVE，PE1对RNC宣告免费地址解析协议GARP，PE1学习到RNC的网络接口物理地址MAC地址和网关虚拟网络接口物理地址vMAC地址，PE2也学习到RNC的MAC地址和网关vMAC地址；

当RNC与PE1的主链路发生故障，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，并通过PE2第二端口转发到PE1第二端口，并在PE1中通过L2VE到L3VE，由PE1第三端口发出；上行流量在下行流量完成RNC MAC地址更新后，PE1第三端口接收，通过PE1第二端口单播给PE2第二端口，经过PE2第一端口单播给RNC；

当PE1故障时，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，PE2收到的下行流量通过L2VE和L3VE，由PE2第三端口发出；上行流量在在PE2完成RNC MAC地址更新之后，由PE2第三端口传入，由PE2第一端口单播给RNC。

在上述技术方案的基础上，所述PE1和PE2的L3VE为对外宣告虚拟IP地址的端口，PE1的虚拟路由冗余协议VRRP为延时抢占模式。

在上述技术方案的基础上，所述RNC与PE1的主链路发生故障时，PE1的VRRP状态为MASTER，PE2的VRRP状态为SLAVE，PE1通过PE1第一端口和PE1第二端口对外宣告GARP。

在上述技术方案的基础上，所述RNC与PE1的主链路发生故障时，下行流量通过PE2第二端口转发到PE1第二端口的同时，PE2学习到RNC MAC地址关联PE2第一端口，PE1收到下行流量的目的MAC地址为网关vMAC地址。

在上述技术方案的基础上，所述RNC与PE1的主链路发生故障时，在PE1完成RNCMAC地址的更新过程之前，上行流量发向PE1第一端口，在倒换瞬间短时间不通。

在上述技术方案的基础上，当RNC与PE2的备用链路故障，且RNC与PE1的主链路修复之后，下行流量切换到RNC与PE1之间的主用链路，PE1收到下行流量，经过PE1的L2VE和L3VE，由PE1第三端口转发，同时PE1学习到RNC MAC地址关联到PE1第一端口；上行流量在PE1完成RNC MAC地址更新后，由PE1第三端口接收，由PE1第一端口单播给RNC。

在上述技术方案的基础上，当RNC与PE2的备用链路故障时，PE1的VRRP状态为MASTER，PE2的VRRP状态为SLAVE，PE1通过PE1第一端口和PE1第二端口对外宣告GARP。

在上述技术方案的基础上，所述PE1故障时，PE2检测不到PE1的心跳包，从SLAVE升级为MASTER，对外播报GARP，PE2内部学习到网关vMAC地址关联到其L2VE端口。

在上述技术方案的基础上，所述PE1故障时，RNC通过CFM检测到PE1故障，下行流量进行切换；且下行流量由PE2第三端口发出的同时，PE2更新RNC MAC地址关联到PE2第一端口。

在上述技术方案的基础上，当PE1故障时，在PE2完成RNC MAC地址更新之前，上行流量在PE2中洪泛，洪泛流量经过PE2第一端口转发到RNC。

本发明的有益效果在于：当RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)与主用PE(Provider Edge Router，运营商边缘路由器)或备用PE之间产生线路故障时，用户与远端服务器的流量都可以通过VPLS MAC地址学习快速产生新的可用链路，便于进行切换。并且，切换仅在L2VPN网络进行，保证L3VPN网络不发生切换，避免L3VPN网络震荡，保证网络连接的稳定性，提高了VRRP保护组网的可靠性和灵活性，由于L2网络和L3网络通过虚拟组实现了网络隔离，因此简化了L3网络配置。

附图说明

图1为背景技术中LTE承载场景示意图；

图2为背景技术中是VRRP组网示意图；

图3为本发明实施例基于的3G RNC业务组网拓扑图；

图4为图3中RNC与PE1主用链路故障时流量切换示意图；

图5为图4中RNC与PE2备用链路故障时流量切换示意图；

图6为图3中PE1掉电时流量切换示意图。

附图说明：

RNC第一端口：R1，RNC第二端口：R2；

第一边缘路由器：PE1，第二边缘路由器：PE2；

PE1第一端口：P11，PE1第二端口：P12，PE1第三端口：P13；

PE2第一端口：P21，PE2第二端口：P22，PE2第三端口：P23。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图3所示，本发明VRRP保护场景中流量切换方法基于LTE承载场景，包括RNC、第一边缘路由器PE1和第二边缘路由器PE2。其中RNC作为主机的接入节点，具有第一端口R1和第二端口R2；PE1包括PE1第一端口P11、PE1第二端口P12和PE1第三端口P13；PE2包括PE2第一端口P21、PE2第二端口P22和PE2第三端口P23。PE1的L2VE端口、P11和P12的VLAN子接口绑定一个VPLS转发实例，PE2的L2VE端口、P21和P22的VLAN子接口绑定同一个VPLS转发实例，在内部L2VE和L3VE进行对接。对外宣告vMAC(虚拟网关MAC地址)的端口为L3VE，配置PE1的VRRP为延时抢占模式。正常运行的情况下，VRRP的信令运行在PE1和PE2的对接端口上，不监控各自第一端口的LINK状态。PE1为MASTER(主)，PE2为SLAVE(从)，这样PE1对RNC宣告GARP(Gratuitous Address Resolution Protocol，免费地址解析协议)，PE1学习到RNC的MAC地址(Media Address Control，网络接口物理地址)和网关vMAC地址(virtual MediaAddress Control，虚拟网络接口物理地址)，同理，PE2也学习到RNC的MAC地址和网关vMAC地址。

如图4所示，当RNC与PE1的主链路发生故障，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，由R2发送到P21，PE2从P21收到流量。此时PE1的VRRP状态依然为MASTER，PE2的VRRP状态为SLAVE，因此PE1会通过P11和P12对外宣告GARP，由于PE2之前已学习到vMAC地址关联到P22，下行流量会通过P22转发到P12，同时PE2学习到RNC MAC地址关联到P21。然后PE1从P12收到下行流量，目的MAC(DMAC)地址为网关vMAC地址，PE1之前已学习到网关vMAC地址关联到PE1的L2VE端口，因此下行流量通过PE1的L2VE→L3VE→P13转发，同时PE1学习到RNC MAC地址更新，关联到P12。

当RNC与PE1的主链路发生故障，在PE1完成RNC MAC地址的更新过程之前，上行流量还是会发向P11，在倒换瞬间短时间不通。当PE1通过下行流量完成RNC MAC地址的更新之后，PE1已学习到RNC MAC地址关联更新到了P12，所以P13收到的上行流量出口为P12，单播转发给P22，PE2收到上行流量，查MAC表得到出口为P21，流量从P21单播转发到RNC。

如图5所示，当RNC与PE2的备用链路故障，且RNC与PE1的主链路修复之后，下行流量切换到RNC与PE1之间的主用链路，下行流量由R1发送到P11，PE1收到下行流量。而PE1的VRRP状态依然为MASTER，PE2的VRRP状态为SLAVE，PE1通过P11和P12对外宣告GARP。由于PE1之前已学习到网关vMAC地址关联到PE1的L2VE端口，下行流量通过PE1的L2VE→L3VE→P13转发，同时PE1学习到RNC MAC地址关联到P11。

在PE1完成RNC MAC地址更新过程之前，上行流量在倒换瞬间仍然会发往PE1的端口2，流量短时间不通。在PE1完成RNC MAC地址更新过程之后，PE1的P13收到的上行流量出口为P11，P11单播转发给RNC。

如图6所示，当PE1掉电，PE2检测不到PE1的心跳包，从SLAVE升级为MASTER，并且对外播报GARP，PE2内部学习到网关vMAC地址关联到其L2VE端口。RNC可以通过CFM等检测手段，检测到PE1故障，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，发送到P21，PE2收到的下行流量通过L2VE→L3VE→P23转发,同时PE2更新RNC MAC地址关联到P21。

而远端的汇聚节点(图未示)检测到PE1故障(例如BFD等)，触发VPN FRR(VirtualPrivate Network Fast Re-Route，虚拟私有网络快速重路由)倒换动作，上行流量切换到备用链路，发到PE2的P23。在PE2完成RNC MAC地址的更新之前，上行流量会在PE2中短时间内洪泛,洪泛流量经过P21转发到RNC。在PE2完成RNC MAC地址更新之后，RNC MAC地址关联更新到了P21，所以P23传来的上行流量出口为P21，上行流量从P21单播转发到RNC。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种VRRP保护场景中流量切换方法，基于3G RNC业务组网，其特征在于：包括无线网络控制器RNC、第一边缘路由器PE1和第二边缘路由器PE2，RNC分别连接PE1第一端口和PE2第一端口，PE1和PE2均包括L2虚拟以太网接口L2VE和L3虚拟以太网接口L3VE，PE1的L2VE和PE2的L2VE之间通过PE1第二端口和PE2第二端口对接，PE1为MASTER主，PE2为SLAVE，PE1对RNC宣告免费地址解析协议GARP，PE1学习到RNC的网络接口物理地址MAC地址和网关虚拟网络接口物理地址vMAC地址，PE2也学习到RNC的MAC地址和网关vMAC地址；

当RNC与PE1的主链路发生故障，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，PE1的VRRP状态为MASTER，PE2的VRRP状态为SLAVE，PE1通过PE1第一端口和PE1第二端口对外宣告GARP，下行流量通过PE2第二端口转发到PE1第二端口，同时PE2学习到RNC MAC地址关联PE2第一端口，PE1收到下行流量的目的MAC地址为网关vMAC地址，下行流量在PE1中通过L2VE到L3VE，由PE1第三端口发出，同时PE1学习到RNC MAC地址更新，关联到PE1的第二端口；上行流量在PE1通过下行流量完成RNC MAC地址更新后，被PE1第三端口接收，通过PE1第二端口单播给PE2第二端口，经过PE2第一端口单播给RNC；

当PE1故障时，PE2检测不到PE1的心跳包，从SLAVE升级为MASTER，对外播报GARP，PE2内部学习到网关vMAC地址关联到其L2VE端口，RNC通过CFM检测到PE1故障，下行流量切换到RNC与PE2之间的备用链路，PE2收到的下行流量通过L2VE和L3VE，由PE2第三端口发出，同时PE2更新RNC MAC地址关联到PE2第一端口；上行流量在PE2完成RNC MAC地址更新之后，由PE2第三端口传入，由PE2第一端口单播给RNC。

2.如权利要求1所述的VRRP保护场景中流量切换方法，其特征在于：所述PE1和PE2的L3VE为对外宣告虚拟IP地址的端口，PE1的虚拟路由冗余协议VRRP为延时抢占模式。

3.如权利要求1所述的VRRP保护场景中流量切换方法，其特征在于：所述RNC与PE1的主链路发生故障时，在PE1完成RNC MAC地址的更新过程之前，上行流量在倒换瞬间会发向PE1第一端口，流量短时间不通。

4.如权利要求1所述的VRRP保护场景中流量切换方法，其特征在于：当RNC与PE2的备用链路故障，且RNC与PE1的主链路修复之后，下行流量切换到RNC与PE1之间的主用链路，PE1收到下行流量，经过PE1的L2VE和L3VE，由PE1第三端口转发，同时PE1学习到RNC MAC地址关联到PE1第一端口；上行流量在PE1完成RNC MAC地址更新后，由PE1第三端口接收，由PE1第一端口单播给RNC。

5.如权利要求4所述的VRRP保护场景中流量切换方法，其特征在于：当RNC与PE2的备用链路故障时，PE1的VRRP状态为MASTER，PE2的VRRP状态为SLAVE，PE1通过PE1第一端口和PE1第二端口对外宣告GARP。

6.如权利要求1所述的VRRP保护场景中流量切换方法，其特征在于：当PE1故障时，在PE2完成RNC MAC地址更新之前，上行流量在PE2中洪泛，洪泛流量经过PE2第一端口转发到RNC。