CN1309221C - 基于多协议标签交换的用户设备双归属实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多协议标签交换的用户设备双归属实现方法，该方法为：标签交换路径管理模块通知接口删除原路由并判断原路由CPC路由还是FTN路由，如果属于FTN路由则向接口下发等价FTN路由，否则查找是否有与原路由目的地址相同的CPC路由，如果有则向接口下该路由，否则向接口下发与原路由目的地址相同的FTN路由。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟专用网技术，特别是一种基于多协议标签交换的用户设备双归属实现方法。
背景技术
边界网关协议(BGP)/多协议标签交换(MPLS)虚拟专用网(VPN)是一种IP骨干网的服务提供商(SP)为其客户提供VPN服务的一种方法。在骨干网中，使用多协议标签交换(MPLS)进行包转发，边界网关协议(BPG)进行路由信息分发。这个方法主要目的是为企业网络提供IP骨干网服务的外包。这种方法不仅对企业而言很简单，对SP而言也有较好的可扩展性和灵活性，还可以提供增值服务。同时，这种方法还可以建立一个为客户提供IP服务的VPN。在BGP/MPLS VPN的组网应用中有一个比较特殊的组网即用户设备(CE)双归属组网，所谓CE双归属就是一个CE设备同时和两台服务提供者设备(PE)相连接的一种组网形式，这种组网保证了CE设备具有冗余的物理连接，在一定程度上确保CE用户连接的可靠性，当一条链路由于异常原因中断后，VPN用户的流量可以顺利切换到另外一条链路上去，一个比较典型的组网如图1：用户设备CE2分别和服务提供者设备PE2、服务提供者设备PE3连接，当从用户设备CE1访问用户设备CE2时就有可能有两条标签交换路径，分别是CE1-PE1-PE2-CE2、CE1-PE1-PE3-CE2。
虽然提出了双归属组网形式，但当承载业务的链路由于意外原因中断时，还没有具体的方案能够通过控制体系中的标签交换路径(LSP)管理模块自身的实现机制完成业务的平滑切换。
发明内容
本发明的目的在于一种基于多协议标签交换的用户设备双归属实现方法，以便在用户设备双归属的组网中，一条承载业务的链路中断后，用户设备之间的业务能够平滑切换到双归属中的备份链路上。
本发明的技术方案：
一种基于多协议标签交换的用户设备双归属实现方法，至少有一个为用户设备双归属的用户设备之间的业务链路中断时进行下述步骤：
A、服务提供者设备(PE)的标签交换路径(LSP)管理模块通知接口删除原路由；
B、标签交换路径管理模块判断原路由属于用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由，还是转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由，如果原路由属于转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由则进行步骤D，如果原路由属于用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由则进行步骤C；
C、标签交换路径管理模块查找用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由表，如果有与原路由的目的地址相同的用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由，则向接口下发该路由；否则继续步骤D；
D、标签交换路径管理模块从转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由表中得到与原路由目的地址相同的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由，并向接口下发该路由。
根据上述技术方案：
标签交换路径管理模块在用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由表中查找与原路由的目的地址相同的路由时，优先选择跳数小的用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由。
所述标签交换路径管理模块得到一个转发等价类(FEC)路由时，对其远端下一跳进行判断，如果与转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由表中已有转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由的远端下一跳不同，则新建该转发等价类并加入到所述转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由表中。
在转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)表中，如果某一转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由具有到相同目的地址的用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由，则该转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由被标记第一标识，仅有被标记第一标识的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由才被同步下发到接口。
在转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)表中，对等价的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由中的最优先的一个条目标记第二标识；当从用户设备-服务提供者设备-用户设备路由切换到转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由时，标记有第二标识的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由被选中。
本发明，通过标签交换路径(LSP)管理模块的较小改动实现了CE双归属组网的最基本需求，即业务的平滑切换问题。特别是在多用途路由平台软件体系中路由管理模块无法针对不同的远端路由进行优选的情况下，更加显现出该技术方案的优越性。
附图说明
图1为用户设备双归属的组网示意图；
图2为用户设备间业务通过本地路由转发的示意图；
图3为图2中用户设备间的本地路由中断后业务通过远端路由转发的示意图；
图4为用户设备间业务通过远端路由转发的示意图；
图5为图4中的用户设备间的远端路由中断后业务通过另一远端路由转发的示意图；
图6为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明中的用户设备-服务提供者设备-用户设备(CE-PE-CE，以下简称CPC)，指的是CE-PE-CE类型路由，即某一虚拟专用网(以下简称VPN)站点的客户的数据报文转发至服务提供者设备(以下简称PE设备)时，PE设备发现该数据报文只是转发到本PE设备下的另外一个站点，因此PE设备在转发该客户的数据报文时便不会将其发送到骨干网的其他设备，实现的是CE-PE-CE的本地转发。在标签交换路径(以下简称LSP)管理模块中维护了这样的一个CPC路由表。
转发等价类到下一路标记转发条目的映射(即FEC到NHLFE的映射，以下简称FTN)，在普通的多协议标签交换(以下简称MPLS)的网络中，如果某一设备作为一条LSP的入口，即需要实现IP报文入，MPLS报文出的转发时，那么该设备在转发时查找命中的便是这么一种映射关系，如果某一VPN站点的客户的数据报文转发至PE设备，PE设备发现该数据报文是发送到跨越运营商骨干网远端的一个站点，此时PE设备在转发时查找命中的便是FTN。即通过VPN客户的IP数据报文中的目的IP网段查找到对应的转发等价类(以下简称FEC)，进而映射到相关的下一跳标记转发条目(以下简称NHLFE)，报文被送到PE设备的出接口，并压上NHLFE中存放的标签栈，转发出去。在LSP管理模块中维护了这样的一个映射关系。
在分布式系统中控制和数据分离。主控板软件负责协议控制、表项维护等功能；接口板上的网络处理器中的微程序一般称为微码，主要负责数据报文的转发等功能。主控软件通过动态协议控制产生的表项需要下发到接口板，作为接口板中的微码的数据源，以供其转发数据报文时查找匹配时使用。
本发明的方法是实现在至少其中一个为用户设备双归属的两个用户设备之间的原路由(链路)中断时平滑切换到双归属中的备份链路上。
参阅图6，本实施的方法包括步骤：
步骤10：服务提供者设备(PE)的标签交换路径(LSP)管理模块通知接口删除原路由。
步骤20：标签交换路径管理模块判断原路由属于用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由还是转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)路由，如果原路由属于转发等价类到下一跳标记转发条目(FTN)路由则进行步骤50，如果原路由属于用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由则进行步骤30。
步骤30：标签交换路径管理模块查找用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)表，如果有与原路由的目的地址相同的用户设备-服务提供者设备-用户设备(CPC)路由，则进行步骤40，否则继续步骤50。
步骤40：向接口下发CPC路由。
步骤50：标签交换路径管理模块从转发等价类到下一跳标记转发条目的映射(FTN)表中得到与原路由目的地址相同的转发等价类到下一跳标记转发条目(FTN)路由，并向接口下发该路由。
下面结合附图对上述方法进行详细说明：
对于CPC路由和FTN路由之间的切换：参阅图2，先来分析图中虚线右半部分的组网情况，在这种组网情况下，假设服务提供者设备PE2、PE3和用户设备E2之间分别运行RIP路由协议，从而保证目的地址为用户设备CE2的环回地址172.0.0.1的路由能够顺利传到服务提供者设备PE2和PE3设备上，服务提供者设备PE2和PE3之间运行BGP协议，且服务提供者设备PE2、PE3上的VRF的路由目标属性保证相互引入。这时从服务提供者设备PE2上可以获得两条172.0.0.1的私网路由，一条是通过用户设备CE2获得的CPC路由，一条是从服务提供者设备PE3上获得的FTN路由，在目前MPLS转发不支持负载均担的情况下，微码中始终都只有一条转发表项，因此LSP管理模块必须承担一部分的选路功能，选路的基本原则：
1、本地CPC路由比远端FTN路由优先，即PE设备认为转发VPN客户报文时，在到相同目的地址同时存在CPC路由和FTN表项时，优先采用CPC路由转发；
2、本地CPC路由中跳数小的比跳数大的优先。根据这样的原则，用户设备CE3访问用户设备CE2走的路径，如上图所示为CE3---PE3---CE2，在服务提供者设备PE3上的微码表项中存在着到用户设备CE2的CPC路由，此时如果服务提供者设备PE3到用户设备CE2的链路中断，则按照预想的情况，用户设备CE3访问用户设备CE2应该走图3所示的路径(CE3---PE3---PE2---CE2)：此时服务提供者设备PE3上LSP管理模块能够感知目的地址为用户设备CE2的CPC路由失效，会通知接口板的微码将原先的目的地址为用户设备CE2的CPC路由删除，此时到达服务提供者设备PE3的数据报文在转发时由于无法匹配到表项而被丢弃，为了保证客户的数据报文依旧传送到用户设备CE2，那么就需要LSP管理模块能够重新将到相同目的地的FTN路由通知接口板，在微码中形成新的目的地址到用户设备CE2的FTN类型的表项，如此从CE3传送的数据报文就可以通过CE3->PE3->PE2->CE2的路由顺利的到达用户设备CE2了。
LSP管理模块采用如下方案实现上述功能：
1、在通知接口板下发FTN时会去查找CPC路由表，如果有到相同目的地址的CPC路由存在，则不通知接口板下发FTN表项；以确保CPC路由优先的原则。
2、当PE-CE链路中断，LSP管理模块感知到CPC路由失效后，在删除CPC时会去查找是否有跳数更小的CPC路由，如果有则通知下发；如果没有则在FTN表中查找是否有到相同目的地的FTN存在，如果有则通知下发该FTN表项；以确保原有优先的CPC路由失效之后，能够有其他到相同目的地址的CPC、FTN表项被下发。
有了上述的处理过程从而保证FTN到CPC、CPC到FTN的切换功能。
对于FTN之间的选路切换，参阅图4，对于服务提供者设备PE1会收到两条到172.0.0.1的私网路由，只不过远端下一跳不同，如下表：
| 目的地址 | 远端下一跳 |
| 172.0.0.1 | 70.1.1.1 |
| 172.0.0.1 | 80.1.1.1 |
这样要求LSP管理模块能够区分目的地址相同但远端下一跳不同的FEC，并采用一个简单的选路策略：即LSP管理模块认为后生成的FTN优先于先收到的FTN，如上表：假设先收到远端下一跳为80.1.1.1的路由，那么LSP管理模块生成相应的FTN表项后通知接口板下发到微码。此时转发路径为CE1->PE1->PE3->CE2；在这之后又收到一条到相同目的地址的但远端下一跳为70.1.1.1的路由，那么LSP管理模块又会生成相应的FTN表项，并通知接口板下发到微码。此时转发路径就为CE1-->PE1-->PE2-->CE2了。可见后收到的路由生成的FTN表项更加优先。
假设用户设备CE1先前访问用户设备CE2走的是图4中箭头标识的路径，此时服务提供者设备PE1上选中的FTN是远端下一跳是70.1.1.1的一个表项，当转发路径上某一段链路中断了，则VPN业务可以顺利的扩散到图5的箭头标识的路径中：为了满足以上的需求LSP管理模块的实现方案如下：
1、在得到一个FEC时，需要增加对远端下一跳的判断，如果远端下一跳不同则认为是一个新的FEC，需要另外新建该FEC，并把其加入到LSP管理模块维护的FTN表中，这样保证了从不同的远端PE获得的等价FEC不会被误认为是相同的FEC。
2、LSP管理模块在相应的处理中需要增加对等价FTN的判断，如果存在等价的有效FTN就需要在删除FTN或者公网隧道中断后，通知接口下发该等价的FTN表项。
为了增强系统的可靠性，LSP管理模块还具有一个表项同步功能，用来确保主控软件维护的表项和接口板微码中的表项一致。表项同步功能支持针对优先的CPC路由或者FTN路由进行刷新。因此在表项同步时需要注意等价CPC路由、FTN路由的情况，以免同步时将非优先的表项下发到接口中去，从而造成违背LSP管理模块选路原则的情况。
各个等价FTN路由之间有选中与非选中关系，所有的FTN路由和CPC路由有选中与非选中关系，由于CPC路由总是比FTN路由优先，所以CPC路由无需标记位，而FTN路由需要有标记位来记录是否有和其相同的CPC路由。所以从逻辑角度上讲，FTN路由就应该有两个标记位来标记这两种关系。试称标记等价FTN路由之间关系的标记为“选中”，标记FTN路由与CPC路由之间的关系称为“下发”。
仅有打上“下发”标记的FTN路由表项才会被同步下发到接口。
在有多条等价的FTN路由的情况下，只有最优先的FTN路由才会打上“选中”标记。确保了从CPC路由切换到FTN路由时可以正确选中某一优先的FTN路由下发到接口。
Claims (5)
1、一种基于多协议标签交换的用户设备双归属实现方法，其特征在于，至少有一个为用户设备双归属的用户设备之间的业务链路中断时进行下述步骤：
A、服务提供者设备的标签交换路径管理模块通知接口删除原路由；
B、标签交换路径管理模块判断原路由属于用户设备-服务提供者设备-用户设备路由，还是转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由，如果原路由属于转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由，则进行步骤D，如果原路由属于用户设备-服务提供者设备-用户设备路由，则进行步骤C；
C、标签交换路径管理模块查找用户设备-服务提供者设备-用户设备路由表，如果有与原路由的目的地址相同的用户设备-服务提供者设备-用户设备路由，则向接口下发该路由；否则继续步骤D；
D、标签交换路径管理模块从转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由表中得到与原路由目的地址相同的转发等价类到下一跳标记转发条目路由，并向接口下发该路由。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，标签交换路径管理模块在用户设备-服务提供者设备-用户设备路由表中查找与原路由的目的地址相同的路由时，优先选择跳数小的用户设备-服务提供者设备-用户设备路由。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标签交换路径管理模块得到一个转发等价类消息时，对其远端下一跳进行判断，如果与转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由表中已有转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由的远端下一跳不同，则新建该转发等价类并加入到所述转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由表中。
4、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，在转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由表中，如果某一转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由具有到相同目的地址的用户设备-服务提供者设备-用户设备路由，则该转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由被标记第一标识，仅有被标记第一标识的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由才被同步下发到接口。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由表中，对等价的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由中的最优先的路由标记第二标识；当从用户设备-服务提供者设备-用户设备路由切换到转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由时，标记有第二标识的转发等价类到下一跳标记转发条目的映射路由被选中。
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