CN112737947B - 基于mpls的虚拟网络跨域传输方法、系统、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法、系统、设备和介质。本发明的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法包括：获取初始报文；将MPLS标签加在初始报文上，生成标签报文；标签报文通过物理网络跨域传输；去掉MPLS标签，得到初始报文。本发明通过将虚拟网络overlay外层封装转换为MPLS标签传递给物理网络进行专线传输，使得由MPLS的4个字节取代了overlay外层封装的50多个字节，极大的降低了跨地域传输的额外带宽成本，同时提高了传输效率，具有良好的可行性。

Description

基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法、系统、设备和介质

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法、系统、设备和介质。

背景技术

在SDN的虚拟网络中，整个网络都处于物理网络的overlay中。在链路传输时都需要加一层NVGRE或者VXLAN的封装来实现租户隔离。对于云计算提供商来说通常会提供多地域机房的联通，灾备功能，跨地域通信对于用户来说成为一个重要的功能产品，跨地域通信报文也是同样带着外层封装进行传输。

基于云计算的虚拟网络跨域传输通常需要借助运营商的专线服务才可进行高质量的传输，且按照带宽收取费用。这种情况下虚拟网络中的overlay封装就带来额外的费用，使整个跨地域传输成本翻倍，不利于产品的功能的推广。

因而，如何降低跨地域传输的额外带宽成本，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法、系统、设备和介质，将虚拟网络overlay外层封装转换为MPLS标签传递给物理网络进行专线传输，提高了传输效率，同时降低了跨地域传输的额外带宽成本。

第一方面，本发明公开了一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法，所述方法包括：

获取初始报文；

将MPLS标签加在所述初始报文上，生成标签报文；

通过物理网络进行跨域传输。

在上述第一方面的一种可能的实现中，接收所述物理网络传输的所述标签报文，去掉所述MPLS标签，得到所述初始报文。

在上述第一方面的一种可能的实现中，所述跨域传输是由第一IDC通过所述物理网络传输到第二IDC，其中，所述第一IDC，包括第一云主机和第一跨域网关；所述第二IDC，包括第二云主机和第二跨域网关。

在上述第一方面的一种可能的实现中，将MPLS标签加在所述初始报文上，生成标签报文，包括：所述第一云主机对所述初始报文进行封装，通过隧道将所述初始报文发送到所述第一跨域网关；所述第一跨域网关，将所述隧道解封装，并将所述MPLS标签加在所述初始报文上，生成所述标签报文。

在上述第一方面的一种可能的实现中，所述目标用户ID保存于所述MPLS标签的key中。

在上述第一方面的一种可能的实现中，通过物理网络进行跨域传输，包括：所述第一跨域网关通过所述物理网络将所述标签报文传输到所述第二跨域网关，所述物理网络利用跨域专线进行传输。

在上述第一方面的一种可能的实现中，去掉所述MPLS标签，得到所述初始报文，包括：所述第二跨域网关去掉所述MPLS标签，取出所述key中的所述目标用户ID，并对所述初始报文进行封装，通过所述隧道将所述初始报文传输给与所述目标用户ID对应的所述第二云主机。

第二方面，本发明公开了一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输系统，所述系统包括：

获取模块，获取初始报文；

生成模块，第一IDC通过将MPLS标签加在所述初始报文上，生成标签报文；

传输模块，通过物理网络将所述标签报文传输到第二IDC；

还原模块，所述第二IDC去掉所述MPLS标签，得到所述初始报文。

在上述第二方面的一种可能的实现中，所述第一IDC，包括第一云主机和第一跨域网关；所述第二IDC，包括第二云主机和第二跨域网关。

在上述第二方面的一种可能的实现中，生成模块包括：所述第一云主机对所述初始报文进行封装，通过隧道将所述初始报文发送到所述第一跨域网关；所述第一跨域网关，将所述隧道解封装，并将所述MPLS标签加在所述初始报文上，生成所述标签报文。

在上述第二方面的一种可能的实现中，所述目标用户ID保存于所述MPLS标签的key中。

在上述第二方面的一种可能的实现中，传输模块包括：所述第一跨域网关通过所述物理网络将所述标签报文传输到所述第二跨域网关，所述物理网络利用跨域专线进行传输。

在上述第二方面的一种可能的实现中，还原模块包括：所述第二跨域网关去掉所述MPLS标签，取出所述key中的所述目标用户ID，并对所述初始报文进行封装，通过所述隧道将所述初始报文传输给与所述目标用户ID对应的所述第二云主机。

第三方面，本发明公开了一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储由系统的一个或多个处理器执行的指令，以及

处理器，是系统的处理器之一，用于执行所述指令以实施执行第一方面中的任意一种的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法。

第四方面，本发明公开了一种使用计算机程序编码的计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有指令，所述指令在计算机上执行时使计算机执行第一方面中的任意一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法。

本发明与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

通过将虚拟网络overlay外层封装转换为MPLS标签传递给物理网络进行专线传输，使得由MPLS的4个字节取代了overlay外层封装的50多个字节，极大的降低了跨地域传输的额外带宽成本，同时提高了传输效率，具有良好的可行性。

附图说明

图1是根据本发明的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的服务器的硬件结构框图；

图2是根据本发明第一实施方式的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的整体流程图；

图3是根据本发明第一实施方式的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的网络结构图；

图4是根据本发明第二实施方式的基于MPLS的虚拟网络跨域传输系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或者术语适用于如下解释：

公有云(Public Cloud)：通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，公有云一般可通过Internet使用，可能是免费或成本低廉的，公有云的核心属性是共享资源服务。这种云有许多实例，可在当今整个开放的公有网络中提供服务。

IDC(Internet Data Center)：拥有完善的设备(包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等)、专业化的管理、完善的应用的服务平台。可为客户提供互联网基础平台服务(例如服务器托管、虚拟主机、邮件缓存、虚拟邮件等)以及各种增值服务(例如场地的租用服务、域名系统服务、负载均衡系统、数据库系统、数据备份服务等)。

Overlay:虚拟化网络层，用于对物理网络进行隧道叠加，逻辑划分为虚拟网络分片，满足基于用户的个性化需求。

VXLAN(Virtual extensible local area network)：虚拟可扩展局域网，是一种overlay的网络技术，使用MAC in UDP的方法进行封装，共50字节的封装报文头。

MPLS(multi-protocol label switching)：多协议标签交换。利用标记(label)进行数据转发，独立于第二和第三层协议，将IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术，与传统IP路由方式相比，在数据转发时，MPLS只在网络边缘分析IP报文头，而不用在每一跳都分析IP报文头，从而节约了处理时间。

跨域网关(Gateway)：在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。跨域网关可以用于广域的网互连，充当转换重任的计算机系统或设备。

下面结合实施例对本发明进行说明：

根据本发明实施方式，提供了一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的实施方式，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请方式所提供的方法实施方式可以在服务器中执行，图1是根据本发明的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的服务器的硬件结构框图。如图1所示，服务器100可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器101(处理器101可以包括但不限于中央处理器CPU、图像处理器GPU、数字信号处理器DSP、微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于与用户交互的输入输出接口102、用于存储数据的存储器103、以及用于通信功能的传输装置104。本领域技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

输入输出接口102可以连接一个或多个显示器、触控屏等，用于显示从服务器100传送的数据，还可以连接键盘、触控笔、触控板和/或鼠标等，用于输入诸如，选择、创建、编辑等的用户指令。

存储器103可用于存储数据库、队列、应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施方式中的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法对应的程序指令/模块，处理器101通过运行存储在存储器103内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法。存储器103可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器103可进一步包括相对于处理器101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至服务器100。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置104用于经由网络接收或者发送数据，网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路、云或者光纤电缆等等。上述的网络具体实例可包括服务器100的通信供应商提供的互联网。

图2是根据本发明第一实施方式的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的整体流程图。如图2所示，方法200可以包括：

步骤202，获取初始报文；

步骤204，将MPLS标签加在初始报文上，生成标签报文；

步骤206，通过物理网络进行跨域传输。

本发明通过将虚拟网络overlay外层封装转换为MPLS标签传递给物理网络进行专线传输，使得由MPLS的4个字节取代了overlay外层封装的50多个字节，极大的降低了跨地域传输的额外带宽成本，同时提高了传输效率，具有良好的可行性。

可选的，接收物理网络传输的标签报文，去掉MPLS标签，得到初始报文。

可选的，跨域传输是由第一IDC通过物理网络传输到第二IDC，其中，第一IDC，包括第一云主机和第一跨域网关；第二IDC，包括第二云主机和第二跨域网关。

可选的，将MPLS标签加在初始报文上，生成标签报文，包括：第一云主机对初始报文进行封装，通过隧道将初始报文发送到第一跨域网关；第一跨域网关，将隧道解封装，并将MPLS标签加在初始报文上，生成标签报文。

可选的，目标用户ID保存于MPLS标签的key中。

可选的，通过物理网络进行跨域传输，包括：第一跨域网关通过物理网络将标签报文传输到第二跨域网关，物理网络利用跨域专线进行传输。

可选的，去掉MPLS标签，得到初始报文，包括：第二跨域网关去掉MPLS标签，取出key中的目标用户ID，并对初始报文进行封装，通过隧道将初始报文传输给与目标用户ID对应的第二云主机。

具体的，图3是根据本发明第一实施方式的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法的网络结构图，如图3所示，用户从中VM中发出的初始报文在IDCA的云主机1的宿主机的virtual switch上进行加封装，通过隧道(tunnel)，网卡(nic)转发到第一跨域网关Gateway，第一跨域网关将封装剥掉，打上MPLS标签，然后将封装中的目标用户ID保存于MPLS标签的key中。然后将标签报文传递到物理网络，物理网络利用跨域专线进行传输。在到达目标机房即IDC B之后，第二跨域网关将物理网络收到的标签报文，去掉MPLS标签取出key，得到了目标用户ID，再加上overlay封装，转发给云主机2所在的目标宿主机。通过MPLS标签做封装来传输报文，可得到该标签报文属于哪个用户。由于MPLS标签只占据4个字节，带来的额外带宽消耗可以忽略不计，从而达到了降低跨地域传输的额外带宽成本，提高传输效率的技术效果。

图4是根据本发明第二实施方式的基于MPLS的虚拟网络跨域传输系统的结构图。如图4所示，系统300可以包括：

获取模块302，获取初始报文；

生成模块304，第一IDC通过将MPLS标签加在初始报文上，生成标签报文；

传输模块306，通过物理网络将标签报文传输到第二IDC；

还原模块308，第二IDC去掉MPLS标签，得到初始报文。

第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

需要说明的是，本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元/模块都是逻辑单元/模块，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法，其特征在于，所述方法包括：

获取初始报文，其中包括，接收物理网络传输的标签报文，第二跨域网关去掉所述标签报文的MPLS标签，得到所述初始报文；

第一云主机对所述初始报文进行封装，通过隧道将所述初始报文发送到第一跨域网关，所述第一跨域网关，将所述隧道解封装，并将所述MPLS标签加在所述初始报文上，生成所述标签报文；

由第一互联网数据中心的所述第一跨域网关通过所述物理网络中的跨域专线将所述标签报文传输到第二互联网数据中心的所述第二跨域网关，其中，所述第一互联网数据中心包括所述第一云主机，所述第二互联网数据中心包括第二云主机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MPLS标签的key中保存有目标用户ID。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，去掉所述标签报文的MPLS标签，得到所述初始报文后，

所述第二跨域网关取出所述key中的所述目标用户ID，并对所述初始报文进行封装，通过所述隧道将所述初始报文传输给与所述目标用户ID对应的所述第二云主机。

4.一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，获取初始报文，其中包括，接收物理网络传输的标签报文，第二跨域网关去掉所述标签报文的MPLS标签，得到所述初始报文；

生成模块，第一云主机对所述初始报文进行封装，通过隧道将所述初始报文发送到第一跨域网关，所述第一跨域网关，将所述隧道解封装，并将所述MPLS标签加在所述初始报文上，生成所述标签报文；

传输模块，由第一互联网数据中心的所述第一跨域网关通过所述物理网络中的跨域专线将所述标签报文传输到第二互联网数据中心的所述第二跨域网关，其中，所述第一互联网数据中心包括所述第一云主机，所述第二互联网数据中心包括第二云主机；

还原模块，所述第二互联网数据中心去掉所述MPLS标签，得到所述初始报文。

5.一种基于MPLS的虚拟网络跨域传输设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储由系统的一个或多个处理器执行的指令，以及

处理器，是系统的处理器之一，用于执行所述指令以实施权利要求1-3中任一项所述的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法。

6.一种使用计算机程序编码的计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有指令，所述指令在计算机上执行时使计算机执行权利要求1-3中任一项所述的基于MPLS的虚拟网络跨域传输方法。

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