CN111277504A - 一种在mpls多层标签栈中插入流标签的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法和系统，涉及IP技术领域，本发明在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签，流标签可作为ECMP或TRUNK的负载分担算法的关键值，可在不替换目前现网设备的硬件情况下，对多层标签栈流量的负载分担，只需要支持识别三层MPLS标签的硬件即可实施，减少替换硬件带来的成本增加。

Description

一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法和系统
技术领域
本发明涉及IP技术领域，具体涉及一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法和系统。
背景技术
随着国内5G技术飞速发展，SR(Segment Routing，段路由)技术被用来作为5G回传的技术标准，SR技术利用标签栈来标识业务的转发路径，源节点需要封装的MPLS(Multi-Protocol Label Switching多协议标签交换)标签个数随着业务报文经过的链路节点增多而增加，导致业务报文携带的MPLS标签个数超过了10层甚至更多。
多层标签的业务对TRUNK(端口汇聚)和ECMP(Equal-Cost Multipath，等价多路径)功能的实现发出挑战，目前硬件解析的报文头部字节长度有限(一般只有100多bit)，而去往同一路径的多层MPLS标签报文(即邻接标签)的MPLS标签栈相同。由于IP地址信息处于报文内部太深，硬件不能解析内层的IP地址硬件，因此IP地址信息不能作为TRUNK或ECMP的哈希算法的关键值(key值)。当配置ECMP或TRUNK功能时，不能实现流量的负载分担。
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在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法和系统，弥补SR技术不能支持ECMP或TRUNK的场景的缺陷，实现SR业务的流量负载分担。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法，包括以下步骤：
收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点；
若存在，在源节点向MPLS标签栈中压入流标签，且将流标签加入在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间，逐站下发MPLS标签栈。
在上述技术方案的基础上，所述方法还包括以下步骤：在源节点的MPLS标签栈的ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签时，每个流标签的标签值为唯一。
在上述技术方案的基础上，所述方法还包括以下步骤：
需做负载分担算法时，采用流标签的标签值作为负载分担算法的KEY值。
在上述技术方案的基础上，逐站下发MPLS标签栈，具体包括以下步骤：
逐站下发MPLS标签栈时，剥离标识当前转发路径的标签后，向下一个节点下发MPLS标签栈；其中，在源节点的MPLS标签栈的ECMP中的目的节点或TRUNK节点处，将ECMP的目的节点标签或TRUNK节点标签与相邻的流标签一起剥离。
在上述技术方案的基础上，所述收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点，具体包括以下步骤：
获取本网络所有的链路和拓扑信息，获取用户指定的起始节点和到达节点、路径约束或节点约束；
根据获取的上述信息计算端到端的路径；
判断是否存在ECMP或TRUNK节点。
本发明还提供一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的系统，包括：
控制管理模块，其用于：收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点；
流标签添加模块，其用于：在源节点向MPLS标签栈中压入流标签，且将流标签加入在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间，逐站下发MPLS标签栈。
在上述技术方案的基础上，所述流标签添加模块在源节点的MPLS标签栈的ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签时，每个流标签的标签值为唯一。
在上述技术方案的基础上，所述系统还包括负载均衡模块，其用于：需做负载分担算法时，采用流标签的标签值作为负载分担算法的KEY值。
在上述技术方案的基础上，所述流标签添加模块具体用于：
逐站下发MPLS标签栈时，剥离标识当前转发路径的标签后，向下一个节点下发MPLS标签栈；其中，在源节点的MPLS标签栈的ECMP中的目的节点或TRUNK节点处，将ECMP的目的节点标签或TRUNK节点标签与相邻的流标签一起剥离。
在上述技术方案的基础上，所述控制管理模块具体用于：
获取本网络所有的链路和拓扑信息，获取用户指定的起始节点和到达节点、路径约束或节点约束；
根据获取的上述信息计算端到端的路径；
判断是否存在ECMP或TRUNK节点。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签，流标签可作为ECMP或TRUNK的负载分担算法的关键值，可在不替换目前现网设备的硬件情况下，对多层标签栈流量的负载分担，只需要支持识别三层MPLS标签的硬件即可实施，减少替换硬件带来的成本增加。
附图说明
图1为本发明实施例的在MPLS多层标签栈中插入流标签方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例的在MPLS多层标签栈中插入流标签方法的标签插入方法示意图。
图3为本发明实施例的在MPLS多层标签栈中插入流标签方法的标签插入方法与现有技术的插入方法的对比。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法，包括以下步骤：
收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点；
若存在，在源节点向MPLS标签栈中压入流标签，且将流标签加入在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK中的目的节点标签与下一个标签之间，逐站下发MPLS标签栈。
本发明实施例的应用的典型应用场景如图1所示，控制管理单元收集本网络所有的拓扑和链路信息，用户在控制管理控制单元指定起始和到达节点，或增加路径约束或节点约束后，端到端的规划业务路径，在起始节点压入整个链路和节点的标签栈，如图1中PE1到P3是节点标签，P3到PE2是链路标签。路径上的网元节点依据下发的标签转发路径转发业务报文，最终到达目的节点。
现有技术的设备的标签栈的封装和处理情况如图2所示的中间一排所示，根据链路和拓扑信息，源节点的MPLS标签栈原本为：Node-P3/Adj3-4/Adj4-5/Adj5-6/Adj6-2/Vpn。此时还没有插入流标签，各网元节点按照图中列出的标签转发，最终到达目的节点。由于没有插入流标签，导致流量在ECMP和TRUNK节点不能实现负载分担，链路之间不能形成保护并且链路带宽达不到各成员链路带宽之和。
本发明实施例的插入流标签的方法如图2最后一排所示，Node-P3为ECMP的目的节点，因此在Node-P3标签后插入流标签flow1；Adj5-6存在LAG(LinkAggregation Group，链路聚合组)，因此在Adj5-6后插入流标签flow2。flow1与flow2标签值不同。且由控制管理单元在源节点处插入所有流标签，然后按普通的MPLS标签栈下发方式，逐站剥离转发。
作为优选的实施方式，所述方法还包括以下步骤：在源节点的M PLS标签栈的ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签时，每个流标签的标签值为唯一，即每个流标签的标签值均不同。
作为优选的实施方式，下发链路上各节点的链路标签或节点标签，具体所述方法还包括以下步骤：
需做负载分担算法时，采用流标签的标签值作为负载分担算法的KEY值。收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，在起始节点压入整个链路和节点的标签栈，下发链路上各节点的路径转发信息。
作为优选的实施方式，逐站下发MPLS标签栈，具体包括以下步骤：
逐站下发MPLS标签栈时路径转发信息包括业务发起点的MPL S标签栈配置信息、各节点的链路标签信息和节点标签信息，剥离标识当前转发路径的标签后，向下一个节点下发MPLS标签栈；其中，在源节点的MPLS标签栈的ECMP中的目的节点或TRUNK节点处，将ECMP的目的节点标签或TRUNK节点标签与相邻的流标签一起剥离。
如图2所示，PE1收到MPLS标签协议栈时，剥离外层的NOD E P3节点标签以及flow1标签，获得需将报文转发至P3节点，同时获得flow1标签，作为负载分担算法的KEY值，进行负载分担计算，将NODE P3节点标签封装回标签协议栈最外层，并根据计算结果选择路径将报文转发至P3节点。
如图2所示，P5节点收到MPLS标签协议栈时，外层为adj5-6链路标签和flow2标签，剥离外层的adj5-6链路标签以及flow2标签，获得需将报文转发至P6节点，同时获得flow2标签，作为负载分担算法的KEY值，进行负载分担计算，并根据计算结果选择路径将报文转发至P6节点。
作为优选的实施方式，所述收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点，具体包括以下步骤：
获取本网络所有的链路和拓扑信息，获取用户指定的起始节点和到达节点、路径约束或节点约束；
根据获取的上述信息计算端到端的路径；
判断是否存在ECMP或TRUNK节点。
本发明实施例应用于数据通信网设备的技术，与目前已存在的流标签插入方式的区别参见图3所示：
目前现存的技术的标签结构如图3的左侧所示，将流标签固定插入在VPN标签里面，作为负载分担算法的关键值，而此种方法在多层相同标签栈报文情况下，由于硬件资源限制不能解析到VPN标签里面的流标签，不能实现业务的负载分担。本发明实施例的标签结构如图3的右侧所示，控制管理单元在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间按需插入流标签，在需要做负载分担算法的时候采用流标签作为负载分担算法的关键值。因为在之前的MPLS标签是逐站剥离并转发的，当到达ECMP或TRUNK链路时，只有外层标识转发路径的标签和流标签，即流标签处于报文的第二层标签。此时只要是支持MPLS标签转发的硬件都能解析到流标签，从而采用流标签作为负载分担算法的关键值，实现对SR邻接标签业务的负载分担。
本发明实施例通过控制管理模块，端到端的规划路径，在起始节点将经过的链路标签或节点标签封装好；同时，判断出路径上出现了ECMP或TRUNK路径后，在ECMP或TRUNK节点的上游节点标签或链路标签后插入一层流标签作为负载分担算法的关键值，如图2所示的第三排的标签所示，其中流标签参见flow标签的指示。本发明实施例的技术方案保证流量能够在ECMP或TRUNK路径上做负载均衡，形成ECMP和TRUNK路径保护或流量均衡。下发流标签时，控制管理模块在不同节点插入不同的流标签，保证流标签节点唯一。在ECMP或TRUNK链路上及时弹出流标签，减少报文长度。
本发明实施例还提供一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的系统，包括：
控制管理模块，其用于：收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点；
流标签添加模块，其用于：在源节点向MPLS标签栈中压入流标签，且将流标签加入在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间，逐站下发MPLS标签栈。
作为优选的实施方式，所述流标签添加模块在源节点的MPLS标签栈的ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签时，每个流标签的标签值为唯一。
作为优选的实施方式，所述系统还包括负载均衡模块，其用于：需做负载分担算法时，采用流标签的标签值作为负载分担算法的KEY值。
作为优选的实施方式，所述流标签添加模块具体用于：
逐站下发MPLS标签栈时，剥离标识当前转发路径的标签后，向下一个节点下发MPLS标签栈；其中，在源节点的MPLS标签栈的ECMP的目的节点或TRUNK节点处，将ECMP的目的节点标签或TRUNK节点标签与相邻的流标签一起剥离。
作为优选的实施方式，所述控制管理模块具体用于：
获取本网络所有的链路和拓扑信息，获取用户指定的起始节点和到达节点、路径约束或节点约束；
根据获取的上述信息计算端到端的路径；
判断是否存在ECMP或TRUNK节点。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实现S R多层标签的负载均衡方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本发明实现上述实现SR多层标签的负载均衡方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现实现SR多层标签的负载均衡方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Proc essor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的方法，其特征在于，包括以下步骤：
收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点；
若存在，在源节点向MPLS标签栈中压入流标签，且将流标签加入在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间，逐站下发MPLS标签栈。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在源节点的MPLS标签栈的ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签时，每个流标签的标签值为唯一。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
需做负载分担算法时，采用流标签的标签值作为负载分担算法的KEY值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，逐站下发MPLS标签栈，具体包括以下步骤：
逐站下发MPLS标签栈时，剥离标识当前转发路径的标签后，向下一个节点下发MPLS标签栈；其中，在源节点的MPLS标签栈的ECMP中的目的节点或TRUNK节点处，将ECMP的目的节点标签或TRUNK节点标签与相邻的流标签一起剥离。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点，具体包括以下步骤：
获取本网络所有的链路和拓扑信息，获取用户指定的起始节点和到达节点、路径约束或节点约束；
根据获取的上述信息计算端到端的路径；
判断是否存在ECMP或TRUNK节点。
6.一种在MPLS多层标签栈中插入流标签的系统，其特征在于，包括：
控制管理模块，其用于：收集链路和拓扑信息，计算端到端的路径，判断是否存在ECMP或TRUNK节点；
流标签添加模块，其用于：在源节点向MPLS标签栈中压入流标签，且将流标签加入在ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间，逐站下发MPLS标签栈。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述流标签添加模块在源节点的MPLS标签栈的ECMP的目的节点标签与下一个标签之间或TRUNK节点标签与下一个标签之间插入流标签时，每个流标签的标签值为唯一。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括负载均衡模块，其用于：需做负载分担算法时，采用流标签的标签值作为负载分担算法的KEY值。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述流标签添加模块具体用于：
逐站下发MPLS标签栈时，剥离标识当前转发路径的标签后，向下一个节点下发MPLS标签栈；其中，在源节点的MPLS标签栈的ECMP中的目的节点或TRUNK节点处，将ECMP的目的节点标签或TRUNK节点标签与相邻的流标签一起剥离。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制管理模块具体用于：
获取本网络所有的链路和拓扑信息，获取用户指定的起始节点和到达节点、路径约束或节点约束；
根据获取的上述信息计算端到端的路径；
判断是否存在ECMP或TRUNK节点。
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