CN110166320A - 基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于OpenFlow交换机的MPLS‑TP OAM实现方法及系统，所述方法包括：基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS‑TP OAM配置下发；基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS‑TP OAM信息获取上报；控制器基于OpenFlow协议对MPLS‑TP OAM进行配置下发；交换机将OAM信息进行上报。本发明通过在交换机系统中进行MPLS‑TP OAM的部署，在不影响原有L2VPN业务、不占用原有表项的前提下，能够进行L2VPN业务检测，可实现ms级链路检测、ns级延迟测量进度和无误差的丢包率检查。

Description

基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法及系统
技术领域
本发明涉及交换机技术领域，特别是涉及一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TPOAM实现方法及系统。
背景技术
OpenFlow交换机将原来完全由交换机/路由器控制的报文转发过程转化为由OpenFlow交换机(OpenFlow Switch)和控制服务器(Controller)来共同完成，从而实现了数据转发和路由控制的分离。控制器可以通过事先规定好的接口操作来控制OpenFlow交换机中的流表，从而达到控制数据转发的目的。
OpenFlow交换机是整个OpenFlow网络的核心部件，主要管理数据层的转发。OpenFlowSwitch拥有一个FlowTable(流表)，它只按照流表进行转发，FlowTable的生成、维护和下发由外置的Controller来实现。
参图1所示，MPLS L2VPN(Multiprotocol Label Switching Layer 2 VirtualPrivate Network)提供基于MPLS网络的二层VPN服务，使运营商可以在统一的MPLS网络上提供基于不同介质的二层VPN，如ATM、FR、VLAN、Ethernet和PPP。简单来说，MPLS L2VPN就是在MPLS网络上透明传输用户二层数据。从用户的角度来看，MPLS网络是一个二层交换网络，可以在不同节点间建立二层连接。OpenFlow控制器下发L2VPN flow实现灵活隧道部署，PW层比LSP层多一层MPLS的标签。
OpenFlow协议中，不支持对MPLS业务进行电信级别的丢包率检测、链路延时测量以及业务连通性测量。所以实际应用中客户需要外挂测量仪器或用软件方式来粗略实现这些功能，通过外挂仪器来实现一方面增加了成本，另一方面就失去OpenFlow灵活可控的优势，软件方式实现的话，精确度很差，又受限于CPU本身的占用程度，效果很不理想。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法及系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法及系统。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，所述方法包括：
基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS-TP OAM配置下发；
基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS-TP OAM信息获取上报；
控制器基于OpenFlow协议对MPLS-TP OAM进行配置下发；
交换机将OAM信息进行上报。
作为本发明的进一步改进，“扩展match项、action字段”具体为：
将OAM_session作为OAM配置参数主题扩展至match项中；
将OAM_inlabel扩展至action字段。
作为本发明的进一步改进，所述OAM_session采用唯一的ID作为该OAM_session的标识。
作为本发明的进一步改进，“扩展of_match字段”具体为：
在of_match字段设置in_port信息的标识值。
作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：
获取in_port信息与标识值进行比较，若in_port信息与标识值相同，则判定Packet_in消息中的数据为OAM信息。
作为本发明的进一步改进，所述OAM信息包括OAM Cycle报文及OAM Event报文。
作为本发明的进一步改进，所述OAM Cycle报文包括：版本信息、报文类型、事件类型、对应OAM事件涉及的session ID、OAM报文片段长度、保留字段、CCM状态、DM标识值、LM标识值、预留字段、DM平均值、DM均方差、对端丢包数量、对端丢包率、本端丢包数量、本端丢包率。
作为本发明的进一步改进，所述OAM Event报文包括：版本信息、报文类型、事件类型、对应OAM事件涉及的session ID、OAM报文片段长度、保留字段、CCM状态、DM标识值、LM标识值、预留字段。
相应地，一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现系统，所述系统包括：
第一扩展单元，用于基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS-TPOAM配置下发；
第二扩展单元，用于基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS-TP OAM信息获取上报；
控制器，用于基于OpenFlow协议对MPLS-TP OAM进行配置下发、及接收交换机上报的OAM信息；
交换机，用于接收控制器下发的配置、及OAM信息的上报。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在交换机系统中进行MPLS-TP OAM的部署，在不影响原有L2VPN业务、不占用原有表项的前提下，能够进行L2VPN业务检测，可实现ms级链路检测、ns级延迟测量进度和无误差的丢包率检查。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中MPLS L2VPN的业务模型图；
图2为本发明基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法的具体流程图；
图3为本发明基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现系统的模块示意图；
图4为现有技术中基于OpenFlow的MPLS-TP业务模型图；
图5为本发明一具体实施例中OAM Cycle报文的示意图；
图6为本发明一具体实施例中OAM Event报文的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图2所示，本发明公开了一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，该方法包括：
基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS-TP OAM配置下发；
基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS-TP OAM信息获取上报；
控制器基于OpenFlow协议对MPLS-TP OAM进行配置下发；
交换机将OAM信息进行上报。
参图3所示，本发明还公开了一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现系统，该系统包括：
第一扩展单元，用于基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS-TPOAM配置下发；
第二扩展单元，用于基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS-TP OAM信息获取上报；
控制器，用于基于OpenFlow协议对MPLS-TP OAM进行配置下发、及接收交换机上报的OAM信息；
交换机，用于接收控制器下发的配置、及OAM信息的上报。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参图4所示为现有技术中基于OpenFlow的MPLS-TP业务模型，默认情况下L2VPN部署成功之后，隧道就已经被打通，就能开始转发业务了，但是此时是没有检测机制的，当业务链路发生异常或故障的情况下，控制器是不能及时感知到的(感知时间非常长)。
业务层面UNI(用户网络接口)侧业务进入设备之后，通过某种策略(port/vlantag/other field)匹配方式来区分不同用户，并进行对应的隧道封装，并转发至NNI侧(网络节点接口)；封装报文送到中间设备之后，匹配外层MPLS Label，并执行对应的外层标签Swap后继续转发；封装报文送到最后一跳之后，匹配标签并解封装送达UNI侧对应的用户。
基于MPLS-TP的L2VPN业务部署具体如下：
(1)正向部署
BeiJing节点(Encap侧)
业务流表匹配端口和vlan(Virtual Local Area Network)，虚拟局域网)，然后出动作是加上16的内层标签和300的外层标签以及外部以太网头，并从相应的出口出去。
P节点(Swap侧)
业务流表匹配标签300，然后出动作是剥掉300标签，然后加上400标签从对应的出口出去。
ShangHai节点(Decap侧)
业务流表匹配400标签，然后出动作是剥掉这层标签，继续检查内层标签；
业务流表匹配16标签，然后出动作是剥掉这层标签，从对应的出口出去。
(2)回向部署
BeiJing节点(Decap侧)
业务流表匹配401标签，然后出动作是剥掉这层标签，然后继续内层标签。
业务流表匹配17标签，然后出动作是必掉这层标签，从对应的出口出去。
P节点(Swap侧)
业务流表是匹配301标签，然后出动作是剥掉301标签，然后加上401标签从对应的出口出去。
ShangHai节点(Encap侧)
业务流表匹配端口和vlan，然后出动作是加上17的内层标签和301的外层标签以及外部以太网头，并从相应的出口出去。
本发明中基于L2VPN部署MPLS-TP OAM，可基于LSP或者PW层面进行OAM检测部署。
LSP层面部署方式即将OAM_session关联至业务LSP层面，入方向外层匹配业务LSP层标签值，出方向跟业务打上相同的LSP标签值。
PW层面部署方式即将OAM_session关联至业务PW层面，入方向匹配业务LSP层Label剥离LSP层标签之后，匹配业务PW层标签值，出方向依次打上跟业务相同的PW/LSP标签值。
OAM部署完毕之后，就会开始基于业务做检测，包含通过CCM检测业务链路状态、DM检测业务链路时延、LM检测业务链路丢包等。一旦检测出异常(链路状态异常/DM延时过高/丢包率过高)就会通知控制器，并让管理员做出对应策略，所有OAM flow都有一个特征，就是match field中有且仅有OAM_session字段。
Oam流表定义的是，匹配一个OAM_session对象作为OAM参数配置主题，用唯一的ID作为这个OAM_session的标识，然后出次流表的动作，此动作精确描述了这一条OAM所需的信息，例如：入标签、出标签、出端口信息，外层以太网头信息等，这个要与业务流表的配置一致。
本发明中PW的OAM流表定义和LSP的OAM流表定义是一样的规则，只是标签数量的区别。
本实施例中基于MPLS-TP OAM的L2VPN业务部署具体如下：
一、LSP层
(1)正向部署
BeiJing节点(Encap侧)
OAM流表匹配OAM_session1，然后出的动作是oam_inlabel为401，出标签为300，将以太网信息和出口信息与对应业务流表配置成一致。
(2)回向部署
ShangHai节点(Encap侧)
OAM流表出的动作是匹配OAM_session2，然后出的动作是oam_inlabel为400，出标签为301，将以太网信息和出口信息与对应的业务流表配置成一致。
二、PW层
(1)正向部署
BeiJing节点(Encap侧)
OAM流表匹配OAM_session2，然后出的动作是oam_inlabel为17，出的内存标签为16，外层标签是300，并将以太网信息和出口信息与对应业务流表配置成一致。
(2)回向部署
ShangHai节点(Encap侧)
OAM流表匹配OAM_session2，然后出的动作是oam_inlabel为16，出的内存标签为17，外层标签是301，并将以太网信息和出口信息与对应业务流表配置成一致。
本发明中OAMflow仅需要匹配OAM_session字段，actions之后跟随的是入出标签。而LSP和PW的判断取决于actions之后push的是一层mpls标签还是两层mpls标签。
其中，“扩展match项、action字段”具体为：
将OAM_session作为OAM配置参数主题扩展至match项中；
将OAM_inlabel扩展至action字段。
具体地，本实施例中match项扩展如下：
action字段扩展如下
“扩展of_match字段”具体为：
在of_match字段设置in_port信息的标识值。获取in_port信息与标识值进行比较，若in_port信息与标识值相同，则判定Packet_in消息中的数据为OAM信息。
所有OAM状态消息，不管是Cycle消息还是Event消息都是通过Packet_in消息进行扩展。按照Openflow定义Packet_in消息格式，并且消息中of_match字段会携带in_port信息，如果in_port为0xffffffef(预设的标识值)即为自定义的Openflow oam的保留端口，则认为对应Packet_in消息中携带的数据为OAM信息。
当然，在其他实施例中标识值不限于0xffffffef，也可以设置为其他值。
本发明中的OAM信息包括OAM Cycle报文及OAM Event报文，以下对各报文的说明和格式进行详细说明。
(1)OAM Cycle报文
当OAM_session没有异常的情况下，交换机会通过周期上报OAM Cycle报文来通知控制器当前链路状态/链路时延/链路丢包率等情况，OAM Cycle报文的格式如图5所示。
(1)OAM Event报文
当OAM_session发生异常，如signal fail(CCM LOC)、DM延时超过设置的阈值(DM事件)、LM丢包率超过设置的阈值(LM事件)，交换机就会触发中断消息，OAM Event报文如图6所示。
图5及图6报文中各字段说明如下：
应当理解的是，上述OAM Cycle报文及OAM Event报文的格式仅为本发明中优选的报文格式，在其他实施例中可以对报文格式进行适当修改，凡是能够传输链路状态信息、业务链路时延信息、业务链路丢包信息的报文均属于本发明所保护的范围。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过在交换机系统中进行MPLS-TP OAM的部署，在不影响原有L2VPN业务、不占用原有表项的前提下，能够进行L2VPN业务检测，可实现ms级链路检测、ns级延迟测量进度和无误差的丢包率检查。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，所述方法包括：
基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS-TP OAM配置下发；
基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS-TP OAM信息获取上报；
控制器基于OpenFlow协议对MPLS-TP OAM进行配置下发；
交换机将OAM信息进行上报。
2.根据权利要求1所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，“扩展match项、action字段”具体为：
将OAM_session作为OAM配置参数主题扩展至match项中；
将OAM_inlabel扩展至action字段。
3.根据权利要求2所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，所述OAM_session采用唯一的ID作为该OAM_session的标识。
4.根据权利要求1所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，“扩展of_match字段”具体为：
在of_match字段设置in_port信息的标识值。
5.根据权利要求4所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取in_port信息与标识值进行比较，若in_port信息与标识值相同，则判定Packet_in消息中的数据为OAM信息。
6.根据权利要求4所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，所述OAM信息包括OAM Cycle报文及OAM Event报文。
7.根据权利要求5所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，所述OAM Cycle报文包括：版本信息、报文类型、事件类型、对应OAM事件涉及的session ID、OAM报文片段长度、保留字段、CCM状态、DM标识值、LM标识值、预留字段、DM平均值、DM均方差、对端丢包数量、对端丢包率、本端丢包数量、本端丢包率。
8.根据权利要求5所述的基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现方法，其特征在于，所述OAM Event报文包括：版本信息、报文类型、事件类型、对应OAM事件涉及的session ID、OAM报文片段长度、保留字段、CCM状态、DM标识值、LM标识值、预留字段。
9.一种基于OpenFlow交换机的MPLS-TP OAM实现系统，其特征在于，所述系统包括：
第一扩展单元，用于基于OpenFlow消息，扩展match项、action字段以支持MPLS-TP OAM配置下发；
第二扩展单元，用于基于OpenFlow消息中的Packet_in消息，扩展of_match字段以支持MPLS-TP OAM信息获取上报；
控制器，用于基于OpenFlow协议对MPLS-TP OAM进行配置下发、及接收交换机上报的OAM信息；
交换机，用于接收控制器下发的配置、及OAM信息的上报。
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