CN1816008A - 网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路由、信令以及控制协议报文的传输方法，发送端路由器通过MPLS层将路由、信令以及控制协议封装上约定的MPLS标签后发送；接收端数据链路层对收到的报文做完整性校验，如果没有错误，则交给MPLS层处理；MPLS层识别使用了约定的MPLS标签的层路由、信令以及控制协议报文，将其交给MPLS客户层进行处理；通过MPLS层承载路由、信令以及控制协议，数据链路层仅仅同MPLS层之间存在服务/客户层关系，避免数据链路层直接同网络层以上有服务关系，网络的层次明确、清晰，简化/弱化数据链路层的处理，简化硬件芯片、设备设计、以及网络的管理。
Description
【技术领域】：
本发明涉及一种网络数据传输方法，特别涉及一种网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法。
【背景技术】：
传统的国际标准开放式系统互联参考模型(ISO/OSI)将网络分成7层：应用层、表示层、会话层、传送层、网络层、数据链路层和物理层；其网络模型对应关系如图1所示。传输控制协议/网际协议(TCP/IP)将网络分成五层：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层；此网络模型的对应关系如图2所示。路由器完成网络间报文的路由计算、转发处理，通常直接从数据链路层提取IP报文，进行路由转发处理。路由器最初使用软件进行路由查找，因此转发速率较慢，之后采用网络处理器(NP)和系统接口处理器(ASIC)进行转发处理，效率相对高一些，特别是引入内容寻址寄存器(CAM)之后，效率大大提高，但是，相应的成本太高。因此现有技术在路由查找时，一般使用最长匹配算法，在转发速度上较ATM网络要低。由此，引入了多协议标签交换(MPLS)技术，MPLS使用定长的标签进行转发处理，实现简单，同时可以支持流量工程、VPN等特性。
网络自身存在路由、信令以及控制协议，用于路由发现、路由计算、流量工程以及网络管理，这些协议通过数据链路层传送。在现有技术的MPLS网络中，MPLS做为一种承载层技术，可以承载IP、ATM、FrameRelay、TDM等业务。但是，目前仅仅是将数据报文承载在MPLS上，而对于路由、信令协议等控制报文，依然采用原有的承载方法——使用Ethernet、PPP、GFP等数据链路封装协议。例如在G.motnni草案提供的方法，参照其“6.2.3 In-band MPLS Control Frame”，如图3所示，网络层的各种路由、信令以及控制协议，如IP、IS-IS等，直接通过数据链路层进行封装。路由协议/信令协议通过网络层地址和传输层地址进行标识，路由协议标识方法如下表，数据链路层需要识别此类协议报文，才能进一步交给上层进行处理。
| 路由/信令协议 | 网络层地址信息 | 传输层端口信息 |
| RIPv1 | 255.255.255.255 | UDP端口：520 |
| RIPv2 | 224.0.0.9(或其他静态配置的组播地址) | UDP端口：520 |
| OSFP | 224.0.0.5 | RAW IP TYPE：89 |
| BGP | BGP邻接的IP地址(单播地址)，通常为Loopback地址 | TCP端口：179 |
| LDP | 组播地址：224.0.0.1 | UDP：646 |
| LDP Peer’s Address | TCP：646 | |
| RSVP | RSVP Peer’s Address | RAW IP TYPE：46 |
| IS-IS | RAW IP TYPE：124 |
现有MPLS网络模型如图4所示，实现时，在建立MPLS的标记交换路径(LSP)之前，依然是采用传统的IP转发方式，此时，要求在数据链路层区分是网络层的数据还是MPLS层的数据，层和层之间的关系不明确，数据链路层上存在多个客户层，数据链路层的实现相对复杂，数据链路层设计复杂，增加了芯片设计的难度；同时，MPLS的转发路径建立之前，依然采用IP转发的方式也降低了处理效率。
事实上，目前路由器之间普遍采用点到点的链接，如图6所示，在此种应用下，数据链路层功能相对简单，仅仅完成定帧、完整性检测等功能，寻址功能弱化，因为点到点的链路上，一端发送，只有另外一端接收，不同于广播网络或者桥接局域网络。故数据链路层的封装中的地址信息是多余的；例如：LAPS、PPP/HDLC中的地址字段，都是固定的值。数据链路层仅仅提供一种传送机制，在点到点连接的情形下，不需要地址信息。
如图5所示网络模型为数据链路层采用GFP标准的一个具体技术方案，针对EoT(Ethernet over Transport传送网承载以太网业务)的特殊环境，GFP既可以在字节同步的链路中传送长度可变的数据包，又可以传送固定长度的数据块，是一种先进的、简单的、灵活的数据信号适配、映射技术。它采用了与ATM技术相似的帧定界方式，通过它可以透明地将上层的各种数据信号封装为可以在现有的传输网络中有效传输的信号，利于多运营商设备互联互通，并且它引进了多服务等级的概念，实现了用户数据的统计复用和QoS功能。但使用GFP封装网络层的路由、信令以及控制信息，同样存在上述的不足之处。
【发明内容】：
本发明的目的就是提供一种网络层次清晰，数据链路层的处理简化，方便硬件设计以及网络管理的网络传输中路由、信令以及控制协议报文传输方法。
为此，本发明提出了网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，包括如下步骤：
A、发送端在MPLS层将路由、信令以及控制协议封装上约定的MPLS标签后发送；
B、接收端数据链路层对收到的报文做完整性校验，如果没有错误，则交给MPLS层处理；
C、MPLS层识别使用了约定的MPLS标签的路由、信令以及控制协议报文，将其交给网络层进行处理；对其他报文直接进行转发。
上述的网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，在上述步骤C后还包括步骤D：网络层分析上述MPLS层交来的路由、信令及控制协议报文是否合法，如果合法则根据路由、信令及控制协议报文的类型，进行不同的处理。路由、信令及控制协议报文的合法性判断包括：地址是否正确的判定、生存时间(TTL)判定。
上述数据链路层优选GFP标准数据链路层。
上述约定的MPLS标签选择标准组织分配值或人工设定值。所述约定的MPLS标签可为一个或多个，用来标识不同的协议类型.所述的协议类型尤其为IP协议或IS-IS协议。
所述约定的MPLS标签优选MPLS保留的标签值。
由于采用以上的技术方案，带来了以下的有益效果：
1、在扩展MPLS层之后，通过MPLS层承载网络层(以及MPLS层自身)的路由、信令以及控制协议，数据链路层仅仅同MPLS层之间存在服务/客户层关系，避免数据链路层直接同网络层及以上有服务关系，网络的层次明确、清晰，简化/弱化数据链路层的处理，路由、信令以及控制协议对数据链路层的依赖减小，可以简化数据链路层的设计；由于对数据链路层依赖降低，有更多的数据链路层协议可供选择(比如LAPS、PPP/HDLC、GFP等)；简化硬件芯片、设备设计、以及网络的管理。
2、在数据链路层为GFP标准时，由于不须占用到GFP帧的类型字段来封装路由、信令以及控制协议，还可以节省GFP的带宽。
3、可选择MPLS保留的标签值(O～15)，可以做到全网统一，进一步简化数据链路层的处理；也可以人工约定；可以采取多个标签，对不同的协议类型进行识别，兼容性高。
4、在MPLS转发路径建立之前，将路由/信令/控制协议报文使用约定的MPLS标签进行传送，可以提高转发效率。
【附图说明】：
图1是现有技术中的ISO/OSI网络模型结构示意图；
图2是现有技术中的TCP/IP网络模型结构示意图；
图3是现有技术的数据链路层封装结构图；
图4是现有技术中引入MPLS的一种网络模型结构示意图；
图5是图4中数据链路层采用GFP标准的网络模型结构示意图；
图6是点到点传输中路由器之间的连接示意图；
图7是本发明的网络模型结构示意图；
图8是本发明实施例二的封装结构图；
图9是本发明实施例三的网络模型结构示意图。
【具体实施方式】：
以下结合附图对本发明进行详细描述。
如图6所示，引入MPLS之后，即在现有技术的网络模型上增设了一个完全的MPLS层，网络层和数据链路层的数据交换都必须通过MPLS层，通过MPLS层承载网络层以及MPLS层自身的路由、信令以及控制协议，网络的层次清晰，尽量简化/数据链路层的处理，避免数据链路层直接同网络层以上有服务关系，方便设备的设计以及网络的管理。
实施例一：本例中网络层仅存在IP协议类型，采用如下的步骤来完成网络层的路由、信令以及控制协议报文的传送：
发送端和接收端协商，选择约定一个MPLS标签值1028，用于标识所承载的为路由/信令/控制协议报文；
发送端路由器使用约定的MPLS标签值1028标识网络层的路由、信令以及控制协议；
接收端数据链路层对报文做完整性校验之后，如果没有错误，则交给MPLS层处理；
MPLS层判断收到的MPLS报文是否使用了约定的标签值1028，如果是，则交给网络层进行处理；如果不是，那么是数据报文，直接查找标签信息库(LIB)进行转发处理。
IP层分析MPLS层分析之后的IP报文是否合法，如目的地址是否正确，TTL判定等；然后根据IP报文的类型，进行不同的处理。例如：RIP协议报文交给RIP协议处理单元处理，LDP报文交给LDP协议处理单元处理。
上例中，对于约定的MPLS标签，可以是一个或多个；可由互联网号分配机构(INAN)分配，选择MPLS保留的标签值(0～15)中尚未使用的一个或多个，类似MPLSOAM报文，使用了标签值14进行标识，这样，可以做到全网统一。也可以在路由器之间选择一个其他标签值，只要两者有共识，能够将此约定的MPLS报文识别出来，而不是做转发处理即可。
为防止此类报文被错误转发，将此类MPLS报文的TTL值进行约定，优选设置为1。
实例二：使用IANA分配的Router Alert Label(标签值为1)，用于标识所承载的为路由/信令/控制协议报文。
实施例三：如图8所示，网络层存在IP、IS-IS二种类型，各类型的路由、信令及控制协议，直接由数据链路层进行封装，其网络分层模型同实施例一，如图7所示；采用如下的步骤来完成网络层的路由、信令以及控制协议报文的传送：
发送端和接收端协商，选择约定一个MPLS标签值1028，用于标识所承载的为IP路由、信令及控制协议报文；约定第二个MPLS标签值1048，用于标识所承载的为IS-IS路由信令及控制协议报文；
发送端路由器使用约定的MPLS标签值1028标识网络层的IP路由、信令以及控制协议；使用约定的MPLS标签值1048标识网络层的IS-IS路由、信令以及控制协议；
接收端数据链路层对报文做完整性校验之后，如果没有错误，则交给MPLS层处理；
MPLS层判断收到的MPLS报文是否使用了约定的标签值1028或1048，如果是，则交给网络层进行处理；如果不是，那么是数据报文，直接查找标签信息库(LIB)进行转发处理。
MPLS层分析之后，对于IP路由、信令以及控制协议，则交由IP层分析，判断IP报文是否合法，如目的地址是否正确，TTL判定等；然后根据IP报文的类型，进行不同的处理。例如：RIP协议报文交给RIP协议处理单元处理，LDP报文交给LDP协议处理单元处理。
对于IS-IS路由、信令以及控制协议，则交由IS-IS层进行相应的处理。
实施例四：数据链路层选择GFP协议时，由于现有技术中GFP层中必须用到GFP帧的类型字段来封装路由、信令以及控制协议，占用了GFP的带宽。如图9所示，本例将将网络层的路由、信令控制协议直接映射到MPLS层上，不仅具有上述的有益效果，而且不须占用GFP类型字段，节省了带宽。
Claims (8)
1、网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，包括如下步骤：
A、发送端在MPLS层将路由、信令以及控制协议封装上约定的MPLS标签后发送；
B、接收端数据链路层对收到的报文做完整性校验，如果没有错误，则交给MPLS层处理；
C、MPLS层识别使用了约定的MPLS标签的路由、信令以及控制协议报文，将其交给网络层进行处理；对其他报文直接进行转发。
2、如权利要求1所述的网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是：在上述步骤C后还包括步骤D：网络层分析上述MPLS层交来的路由、信令及控制协议报文是否合法，如果合法则根据路由、信令及控制协议报文的类型，进行不同的处理。
3、如权利要求1所述的网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是：所述数据链路层为GFP标准数据链路层。
4、如权利要求1所述的网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是：所述约定的MPLS标签选择标准组织分配值或人工设定值。
5、如权利要求1或2所述的网络传输中路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是：所述约定的MPLS标签为一个或多个，用来标识不同的协议类型.
6、如权利要求5所述的路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是：所述的协议类型为IP协议或IS-IS协议。
7、如权利要求4或5所述的网络层路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是：所述约定的MPLS标签选择MPLS保留的标签值。
8、如权利要求2所述的网络层路由、信令以及控制协议报文的传输方法，其特征是，所述步骤D中路由、信令及控制协议报文的合法性判断包括：地址是否正确的判定、生存时间(TTL)判定。
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| CN113595931A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-11-02 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种报文处理方法、装置、设备及存储介质 |
| EP4142248A1 (en) * | 2021-08-30 | 2023-03-01 | Nokia Solutions and Networks Oy | In-band control plane |
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