CN1761253A - 支持大规模多用户并发访问的mplsvpn在线实验方法 - Google Patents
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Abstract
一种网络技术领域的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，首先系统自动分配实验者可用的IP地址段，用于配置各个虚拟路由器；然后构建虚拟的系统拓扑结构；接着通过WEB技术在VPN服务器上启动所需的CE、PE、P路由器，然后在虚拟路由器上启动OSPF、BGP、MPLS模块来构建虚拟的MPLS网络，接着通过配置并启动VRF模块来构建BGP/MPLS VPN网络，最后通过WEB浏览器实现系统的交互性。本发明在BGP/MPLS VPN领域内尚属首创，通过虚拟交换技术解决了目前大部分MPLS VPN产品不能运用到了大规模多用户并发控制的教学实验的问题。实例表明，该方法为MPLS VPN提供良好的教学实验平台，在此基础上，还可以进行工程仿真测试以及其它网络新技术的研究。因此，该方法具有很强的推广和使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种网络技术领域的方法，具体是一种支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法。
背景技术
MPLS VPN是一种基于MPLS(多协议标记交换)技术的IP VPN(IP虚拟专用网络)，是在网络路由和交换设备上应用MPLS技术，简化核心路由器的路由选择方式，利用结合传统路由技术的标记交换实现的IP虚拟专用网络。它可以满足多种灵活的业务需求，特别是通过MPLS VPN为企业用户提供语音、数据甚至视频业务在内的统一通信平台(即所谓的“三网合一”)。因此，MPLS VPN已成为网络安全研究和Internet应用的一个重要方向。根据调查，目前市场上的MPLS VPN产品是基于实际应用网络的需求研制的，不允许非管理员修改配置，也不能为非管理员用户保存各自的配置，尤其不适合开展MPLS VPN技术的教学实验。
经对现有技术的查新发现，IP Infusion公司的ZebOS Advanced RoutingSuite(ZebOS高级路由软件包)虽然支持虚拟路由器的MPLS VPN解决方案，但是MPLS VPN方案中的每一个路由器都需要在一台主机上运行ZebOS软件来仿真，而且由于其对MPLS及VPN模块的技术保密，不便于灵活进行内部模块的功能验证和MPLS VPN的集中管理与控制，同时也不便于实现实验的交互性。在进一步的检索中，尚未发现与本发明主题相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于虚拟路由器的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，使其满足VPN教学实验的需要，同时也可以用于支持基于MPLS及VPN网络的各种实验、工程应用研究和工程仿真测试。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明首先分配独立的IP地址段，用于配置各个虚拟路由器；然后构建虚拟的系统拓扑结构；接着通过WEB技术在VPN服务器上启动CE(客户边缘)、PE(服务供应商边缘)、P(服务供应商)虚拟路由器进程，然后在虚拟路由器上启动OSPF(开放最短路径优先)、BGP(边缘网关协议)、MPLS模块来构建虚拟的MPLS网络，接着通过配置并启动PE路由器上的VRF模块来构建BGP/MPLS VPN网络，再验证MPLS VPN是否建立成功，最后生成实验结果，即通过WEB浏览器实现系统的交互性并显示和保存实验结果到数据库。
所述的分配独立的IP地址段：实验者首先登录页面，系统自动分配实验者可用的IP地址段，用于配置各个虚拟路由器，而且各个实验者的地址段互不冲突。
所述的配置虚拟的系统拓扑结构：首先实验者根据各自设计的拓扑来配置自治域(AS)内的虚拟拓扑，然后本组所有的区域都连接到系统自动生成的OSPF骨干区域Area 0，一起构成AS，从而生成虚拟的系统拓扑结构。这样使得所有用户看到的网络拓扑都是一致的，也就是两两之间都可以在同一个拓扑环境中进行数据的传送。这样既使得每个用户能独立配置自己的网络，又使得各个用户能共享一部分软件资源，有效地解决了来解决软件资源有限性和用户操作独立性之间的矛盾。配置自治域(AS)内的虚拟拓扑，通过以下方法来实施：
a)实验者添加所需的路由器；
b)配置相应的接口；
c)配置相邻路由器的物理连接。
所述的启动CE、PE、P虚拟路由器：通过WEB页面在VPN服务器中利用多线程技术启动所添加的虚拟的CE、PE、P路由器进程。其中CE、PE、P路由器的主要功能如下：
CE路由器为客户端路由器，为用户提供到PE路由器的连接。PE路由器为MPLS网络中的标签边缘路由器(LER)，存放着VRF表(虚拟路由转发表)和全局路由表，VRF中存放着VPN路由，全局路由表中存放着域内路由，它根据存放的路由信息将来自CE路由器或标签交换路径(LSP)的VPN数据处理后进行转发，同时负责和其他PE路由器交换路由信息；P路由器为核心路由器，也就是MPLS网络中的标签交换路由器(LSR)，负责VPN分组外层标签的交换，P路由器只维护到PE路由器的路由信息而不维护VPN相关的路由信息。
所述的构建虚拟的MPLS网络：在基于虚拟路由器的基础上，启动高层的网络协议OSPF、BGP、MPLS模块，以实现高层虚拟交换。即在所有CE上启动标准BGP协议，在所有PE上启动扩展BGP协议、OSPF协议、LDP协议，在所有的P路由器上启动OSPF协议、LDP协议，从而构建虚拟的MPLS网络。OSPF、BGP、MPLS模块的主要功能如下：
OSPF模块即路由协议，负责路由的计算、数据分组的转发以及访问控制列表功能；BGP模块主要包括标准的BGP协议和扩展的BGP(MP-BGP)协议，前者是通过FSM状态机来控制BGP的路由和标签分发，后者负责PE路由器之间的VPN路由分发；MPLS模块主要包括控制部分(LDP协议)和转发部分(MPLS协议)，LDP协议是MPLS的控制与信令协议，该协议部分主要完成更新出标签和分配入标签，MPLS协议主要完成数据的转发。
所述的配置并启动PE路由器上的VRF模块：PE路由器要为每个CE路由器进行VRF表的配置，用于识别各CE所属的VPN。对于每一个VRF表，都具有路由区分符RD和路由目标RT两大属性。VPN中IP地址的规划是由客户自行制订的，所以会出现地址重叠现象，通过将8个字节的RD作为IPv4地址前缀的扩展，使不唯一的IPv4地址转化为唯一的VPN-IPv4地址。若PE路由器上的某个子接口属于多个VPN，此时，该子接口所对应的VRF表只能被分配一个RD，从而多个VPN共享一个RD。VRF模块的配置具体通过以下方法来实施：
a)指定VRF名称；
b)选择PE路由器上执行VRF协议的接口；
c)配置RD和RT两大属性。
所述的验证MPLS VPN是否建立成功：实验者在实验机上Ping对方实验机，如果Ping通，说明VPN建立成功。相反，则表明VPN建立不成功，需要返回上一步骤重新开始。
本发明由于采用了虚拟技术，能够很简单的实现多用户并发控制。每个实验者可以根据自己的需求构建一个属于自己的虚拟网络，而在VPN服务器上，一个虚拟设备可以是只属于一个实验者的，也可以是属于多个实验者的，每个实验者拥有一个只属于自己的虚拟路由表，这样就实现了多用户并发控制而他们之间不会相互干扰。
本发明具有优点：(1)支持多种形式的基于BGP/MPLS VPN实验。实验系统可以支持诸如MPLS网络配置实验，BGP和MP-BGP配置实验，及BGP/MPLS VPN综合实验等。(2)支持大规模性。为了同时满足众多实验参与者的实验需求，并充分地利用有限的网络资源，基于在PE路由器上不同的VRF配置，系统可以支持近百名学生同时进行VPN实验而互不影响，达到了多用户并发控制的要求。(3)支持交互性。通过WEB浏览器形式，管理中心WEB服务器根据实验者的请求，在VPN服务器上进行相关的配置，然后返回实验中的相关数据结果：包括VPN配置结果，VPN隧道建立结果和VPN数据发送结果等等。系统最大程度的支持交互性，以实现实验者与VPN设备之间的互动。(4)支持集中式管理。经过管理中心身份认证后，实验者才能进行各种实验。同时管理中心记录实验者的身份ID，自动生成实验者相应的实验记录文件。集中式管理提高了实验环境的安全性，也便于对实验者的监督管理。
此外，传统的BGP/MPLS VPN大都是基于实际的Cisco路由器上的，由于实验需要多台路由器，而每台路由器的成本不菲，所以传统实验的成本非常高。本实验系统采用了虚拟交换技术，在一台服务器上可以启动多个虚拟路由器，所以成本大大降低。利用虚拟网络和虚拟交换技术，还可以进行其它网络新技术的研究。
附图说明
图1本发明BGP/MPLS VPN多用户实验拓扑结构图
具体实施方式
下面结合本发明在“BGP/MPLS VPN”实验中的应用，具体阐述其实施方式。在该实施例中，实验者首先登录页面，系统自动分配实验者可用的IP地址段，用于配置各个虚拟路由器，而且各个实验者的地址段互不冲突。所有的CE、PE和P虚拟路由器进程在同一台VPN服务器上运行。实验环境如图1所示。具体步骤如下：
(1)配置虚拟的系统拓扑结构：首先实验者添加所需的路由器CE1、PE1、P1；然后为各路由器配置相应的接口；接着为路由器配置相邻路由器的物理连接。这样就生成自治域(Areal)内的虚拟拓扑。同样，本组其它实验者按照相同方法配置自治域(Area3)内的虚拟拓扑，最后本组所有的区域都连接到系统自动生成的OSPF骨干区域Area 0，一起构成AS，生成虚拟的系统拓扑结构。
(2)启动CE、PE、P虚拟路由器：通过WEB页面在VPN服务器中启动所添加的CE、PE、P路由器。
(3)构建虚拟的MPLS网络：搭建好网络拓扑后，在所有CE上启动标准BGP协议，在所有PE上启动扩展BGP协议、OSPF协议、LDP协议，在所有的P路由器上启动OSPF协议、LDP协议。
(4)配置并启动PE路由器上的VRF模块：启动VRF后并进行VRF配置，即在PE1连向CE1的接口上配置VRF1(RD＝1，RT＝100)，在PE3连向CE3的接口上配置VRF3(RD＝i，RT＝100)。
(5)验证MPLS VPN是否建立成功：实验者在实验机上Ping对方实验机，如果Ping通，说明VPN建立成功。相反，则表明VPN建立不成功，需要返回上一步骤重新开始。
(6)生成实验结果：通过WEB页面显示实验结果并把结果保存到管理中心的数据库中。
实例表明，采用以上方法能进行实时交互及集中管理功能的BGP/MPLS VPN实验。该方法提供了面向BGP/MPLS的VPN教学与科研环境，可以支持基于MPLS及VPN网络的各种实验、应用研究和仿真测试。
Claims (10)
1、一种支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征在于，首先分配独立的IP地址段，用于配置各个虚拟路由器；然后构建虚拟的系统拓扑结构；接着通过WEB技术在VPN服务器上启动CE、PE、P虚拟路由器进程，然后在虚拟路由器上启动OSPF、BGP、MPLS模块来构建虚拟的MPLS网络，接着通过配置并启动PE路由器上的VRF模块来构建BGP/MPLS VPN网络，再验证MPLS VPN是否建立成功，最后生成实验结果，即通过WEB浏览器实现系统的交互性并显示和保存实验结果到数据库。
2、根据权利要求1所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的分配独立的IP地址段，是指：实验者登录页面，系统自动分配实验者可用的IP地址段，用于配置各个虚拟路由器，而且各个实验者的地址段互不冲突。
3、根据权利要求1所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的构建虚拟的系统拓扑结构，是指：首先实验者根据各自设计的拓扑来配置AS内的虚拟拓扑，然后本组所有的区域都连接到系统自动生成的OSPF骨干区域Area 0，一起构成AS，生成虚拟的系统拓扑结构。
4、根据权利要求3所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，配置AS内的虚拟拓扑，通过以下方法来实施：
a)实验者添加所需的路由器；
b)配置相应的接口；
c)配置相邻路由器的物理连接。
5、根据权利要求1所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的启动CE、PE、P虚拟路由器，是指：通过WEB页面在VPN服务器中利用多线程技术启动所添加的虚拟的CE、PE、P路由器进程，其中：CE路由器为客户端路由器，为用户提供到PE路由器的连接；PE路由器为MPLS网络中的标签边缘路由器LER，存放着VRF表和全局路由表，VRF中存放着VPN路由，全局路由表中存放着域内路由，它根据存放的路由信息将来自CE路由器或标签交换路径LSP的VPN数据处理后进行转发，同时负责和另外的PE路由器交换路由信息；P路由器为核心路由器，也就是MPLS网络中的标签交换路由器LSR，负责VPN分组外层标签的交换，P路由器只维护到PE路由器的路由信息。
6、根据权利要求1所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的构建虚拟的MPLS网络，是指：在基于虚拟路由器的基础上，启动高层的网络协议OSPF、BGP、MPLS模块，以实现高层虚拟交换，即在所有CE上启动标准BGP协议，在所有PE上启动扩展BGP协议、OSPF协议、LDP协议，在所有的P路由器上启动OSPF协议、LDP协议，从而构建虚拟的MPLS网络。
7、根据权利要求1或者6所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的OSPF模块即路由协议，负责路由的计算、数据分组的转发以及访问控制列表功能；BGP模块包括标准的BGP协议和扩展的BGP协议，前者是通过FSM状态机来控制BGP的路由和标签分发，后者负责PE路由器之间的VPN路由分发；MPLS模块包括控制部分即LDP协议和转发部分即MPLS协议，LDP协议是MPLS的控制与信令协议，该协议部分主要完成更新出标签和分配入标签，MPLS协议主要完成数据的转发。
8、根据权利要求1所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的配置并启动PE路由器上的VRF模块，是指：PE路由器要为每个CE路由器进行VRF表的配置，用于识别各CE所属的VPN，对于每一个VRF表，都具有路由区分符RD和路由目标RT两大属性，VPN中IP地址的规划是由客户自行制订的，所以会出现地址重叠现象，通过将8个字节的RD作为IPv4地址前缀的扩展，使容易出现地址重叠的IPv4地址转化为唯一的VPN-IPv4地址，若PE路由器上的某个子接口属于多个VPN，此时，该子接口所对应的VRF表只能被分配一个RD，从而多个VPN共享一个RD。
9、根据权利要求8所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的VRF模块的配置，通过以下方法来实施：
a)指定VRF名称；
b)选择PE路由器上执行VRF协议的接口；
c)配置RD和RT两大属性。
10、根据权利要求1所述的支持大规模多用户并发访问的MPLS VPN在线实验方法，其特征是，所述的验证MPLS VPN是否建立成功，是指：实验者在实验机上Ping对方实验机，如果Ping通，说明VPN建立成功；相反，则表明VPN建立失败，需要返回上一步骤重新开始。
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