CN1871815A - 使服务提供商能够控制转发多标签分组时的服务级别的mpls设备 - Google Patents

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Abstract

MPLS设备，其接收标识多标签分组群组和转发相关分组时群组的所需EXP比特(甚至是在标签栈的较低标签条目中)的配置数据。MPLS设备设置甚至这种较低标签条目的EXP比特，然后转发多标签分组。路径中接下来的MPLS设备可根据EXP比特值为不同多标签分组提供不同服务。根据本发明的一个方面，服务提供商可配置自治系统边界路由器(ASBR)，以控制在沿着路径进一步(甚至是在与服务提供商不相关的自治系统中)转发分组的同时的服务级别。

Description

使服务提供商能够控制转发多标签分组时的服务级别的MPLS设备
技术领域
本发明涉及电信网络中使用的多协议标签交换(MPLS)设备，更具体而言，涉及在这种设备中实现的用于使服务提供商能够控制转发多标签分组时的服务级别的方法和装置。
背景技术
多协议标签交换(MPLS)常用于传输数据分组，例如那些已经采取因特网协议(IP)形式的数据分组。在可从www.ietf.org获得的题为“MPLS Architecture”的RFC 3031中更详细描述了MPLS。一般而言，MPLS设备(例如标签交换路由器)仅基于首先(按网络传输顺序)接收到的与数据分组相关联的第一标签来执行转发判决。因此，正如有关技术中公知的，数据分组可被迅速转发，而无需大量处理和检查开销。
多标签分组(也称为标签分组)一般包括位于相应数据分组之前的标签栈。标签栈又包括多个标签条目，其中只有最末标签条目的S比特被设置为1，以指示栈的结束。其余标签条目的S比特被设置为0，以指示还存在另外的标签条目。
多标签分组的每个标签条目还包括三个EXP比特(在每个标签条目的位置21-23处)，在也可从 www.ietf.org获得的RFC 3032中，这些比特被描述为被保留以供实验用。还已知EXP比特被用于在转发多标签分组的同时确定服务级别(例如转发的优先级排序、在存在多个路径的情况下将多标签分组分配到带宽较高的路径)。
在利用MPLS转发IP数据分组的同时，当IP分组首次被接收到基于MPLS的网络中并且标签栈被创建时，现有方法的提供商边缘(PE)路由器复制服务类型字段(IP头部的字节2，在RFC 791中描述)中的三个优先级比特，作为所有栈条目的EXP比特。然后当在MPLS网络的相应部分上转发IP数据分组的同时，每个标签条目中的EXP比特被用于确定服务级别。
附图说明
现将参考附图描述本发明，附图中：
图1的框图示出可以实现本发明的示例性环境。
图2的流程图示出根据本发明的一个方面的方法。
图3A和3B示出在本发明的实施例中管理员可采取的提供配置数据的方式。
图4的框图示出根据本发明的一个方面提供的MPLS设备的实施例的细节。
图5的框图示出利用根据本发明的一个方面的软件实现的MPLS设备的实施例的细节。
在附图中，类似的标号一般是指相同、功能类似和/或结构类似的元件。元件首先出现在哪幅附图中由相应标号中的最左位数字指示。
具体实施方式
1.概述和讨论
根据本发明的一个方面实现的MPLS设备使得服务提供商能够控制转发多标签分组时的服务级别。根据本发明的一个方面的特征使得MPLS设备的管理员能够提供配置数据，该配置数据指示用于多标签分组(包括标签栈和分组数据)的多级别栈中的低级别(即非顶部标签)标签条目的符合需要的EXP比特。
然后MPLS设备可按照配置数据所指定的修改相应标签条目中的EXP比特。路径中接下来的MPLS设备(可能在由其他服务提供商管理的网络部分中)在确定转发分组的同时要提供的服务级别时可使用修改后的EXP比特。从而可以向服务提供商提供以下能力：控制在多标签分组的路径中接下来的各种网络部分中转发多标签分组时的服务级别。
以下将参考用于说明的示例性环境描述本发明的几个方面。应当理解，阐述众多具体细节、关系和方法是为了提供对本发明的全面理解。但是，本领域的技术人员将会易于认识到，本发明可在没有一个或多个具体细节或者有其他方法等的情况下实现。在其他情况下，不详细示出公知的结构或操作，以避免模糊本发明的主题。
2.示例性环境
图1的框图示出可以实现本发明的示例性环境。该环境被示为包括专用网络110-A至110-E、客户边缘(CE)路由器120-A至120-E、提供商边缘(PE)路由器130-A、130-C和130-E、提供商核心(PC)路由器140-A、自治系统边界路由器(ASBR)150、155和160，以及自治系统(AS)180、185和190。以下更详细描述每个组件。
参考这样一种示例性场景来继续进行描述：在该场景中，例如，与连接到专用网络110-A和110-B的用户系统(未示出)相对应的数据分组分别被发送到连接到专用网络110-C和110-D(利用虚拟专用网(VPN)概念)的用户系统(未示出)。此外，为了简洁，该环境被示为仅包括几个代表性系统，但是典型环境包括更多(类型)的系统。
专用网络110-A至110-E中的每一个可包括几个用户系统(未示出)，这些用户系统被提供了仅到相应专用网络中的用户系统的连通性。例如，专用网络110-A、110-C和110-E被假设为是一个逻辑专用网络的一部分，而专用网络110-B和110-D被假设为是另一个逻辑专用网络的一部分。则只能在相同逻辑专用网络的用户系统之间提供连通性。
自治系统(AS)180、185和190代表可能由不同服务提供商所拥有/管理的提供商网络。例如，每个自治系统可由不同国家中的服务提供商所管理。每个AS可包括几个提供商核心(PC)路由器(例如PC路由器140-A被示为被包括在AS 180内)，以便在必要时向PE或ASBR转发多标签分组，从而将所包括的数据分组递送到目的地用户系统。
每个服务提供商在提供商网络的边缘处提供一个或多个PE路由器(在AS 180、185和190的情形下分别是PE 130-A、130-C和130-E)，以提供到专用网络的连通性。PE路由器又连接到在专用网络的边缘处提供的CE路由器。从而，PE路由器130-A被示为连接到CE路由器120-A和120-B，PE路由器130-C被示为连接到CE路由器120-C和120-D，PE路由器130-E被示为连接到CE 120-E。
一般而言，每个PE路由器接收来自相应CE的数据分组(例如采取IP形式)，并将标签栈(包括一个或多个标签条目)附加到接收到的数据分组上。标签条目可确定转发多标签分组的路径(和服务级别)。标签栈中的条目数目和每个标签条目的内容例如可通过标签分布协议来确定，所述标签分布协议在可从www.ietf.org获得的题为“LDP specification”的RFC 3036中详细描述。
例如，PE 130-A可接收来自CE 120-A的想去往专用网络110-C的IP分组，并且附加包括三个标签条目的标签栈，所述三个标签条目是底部、第二和顶部标签条目。数据分组和标签栈一起被称为多标签分组。顶部标签可致使多标签分组被转发到PC路由器140-A，该PC路由器140-A可将顶部标签中的值设置(或交换)为新的值，并且将具有交换后的标签的整个多标签分组发送到ASBR 150。
ASBR 150一般提供与其他自治系统中的ASBR的接口，并且充当被转发到(以及接收自)这种自治系统的分组的聚集点。参考上述示例，ASBR 150可被实现为弹出顶部标签条目，并且下一个(第二)标签条目可被用于确定转发多标签分组的特定路径(或者到ASBR 160，或者到ASBR 155)。从而，从ASBR 150转发来的多标签分组可能只包括两个标签条目。
ASBR 150还可交换顶部条目(即接收到的多标签分组中的第二条目)中的标签值(按照RFC 3032是标签条目的前20个比特)，并将包括具有两个条目的标签栈的多标签分组转发到ASBR 155或ASBR 160。正如下文中更详细描述的，本发明的一个方面使得AS 180的服务提供商能够控制提供给由ASBR 150所转发的这种多标签分组的服务级别。
3.方法
图2的流程图示出根据本发明的一个方面，MPLS设备采取的使服务提供商能够控制转发多标签分组时的服务级别的方式。为了举例说明，以下参考图1的ASBR 150描述该方法。但是，该方法也可在其他MPLS设备(处于多标签分组的路径的中间)和其他环境中实现。方法开始于步骤201中，在该步骤中控制立即转到步骤210。
在步骤210中，ASBR 150接收配置数据，该配置数据标识特定的多标签分组群组，以及用于该多标签分组群组的标签栈中的较低(即非顶部级别)级别处的标签条目的所需EXP值。可以向用户提供利用任何合适的用户接口指定潜在于配置数据之下的信息的能力。
在步骤230中，ASBR 150接收包括多级别标签栈的多标签分组。例如，参考图1，可从PC 140-A接收到包括三个标签条目(底部、第二和顶部标签)的数据分组。在步骤250中，ASBR 150确定该多标签分组是否落在步骤210中指定的分组群组之内。对于该确定，可检查出与该配置相一致的多标签分组的各种部分。
以步骤260中，ASBR 150根据配置数据修改较低级别栈条目的EXP比特。在说明性的示例中，可基于步骤210中接收到的配置数据修改第二标签(当发送自ASBR 150时是顶部标签)和底部标签中的每一个的EXP比特(因为顶部标签被ASBR 150去除/弹出)。
在步骤280中，根据第二标签中的标签值(一般是在交换标签值之后)，多标签分组被转发到ASBR 155或160。可针对每个接收到的多标签分组重复步骤230-280的循环。从而，可意识到，较低级别的栈条目的EXP比特可由ASBR 150的管理员根据需要来设置。
然后，EXP比特可被路径中接下来的MPLS设备用于确定转发多标签分组时的服务级别(或服务质量)。例如，ASBR 160可根据EXP比特选择路径161或162(提供不同的等待时间/带宽)之一，从而向不同的多标签分组提供不同的服务级别。以下参考用于指定多标签分组群组和所需EXP比特的示例性方法来继续进行描述。
4.配置数据
图3A和3B示出了可由ASBR 150的管理员指定的配置数据的示例。参考图3A，行310和315一起指定具有标签c-name的群组(或类)包括这样的多标签分组：这些多标签分组在传出多标签分组的底部标签中包括等于3的EXP比特(因为在说明性示例中传出分组将会只包括2个标签)。
行325-335一起指定题为“p-name”的策略图，该策略图适用于(行330)由类c-name指定的多标签分组的群组(在行310-315中定义)，并且所有标签(由通配符“*”指定)的exp比特都被设置为值5。行340和345致使策略图“p-name”被应用到在串行接口0/0上转发的多标签分组。
从而，图3A的配置数据可致使ASBR 150选择传出分组的第二标签的EXP比特等于3的多标签分组，并且将被转发的多标签分组的所有标签(包括第二标签)的EXP比特设置为5。
参考图3B，行350和355定义这样的多标签分组的群组(d-name)：这些多标签分组在传出多标签分组的最顶部标签(或传入多标签分组的第二标签)中具有等于7的EXP比特。行365-380定义适用于多标签分组群组(d-name)的策略图(“q-name”)，并且传出多标签分组的第一(传入多标签分组的第二标签)和第二/底部标签的EXP字段分别被设置为4和6。行390和395致使策略图被应用到串行接口1/1。
虽然为了举例说明，上述群组/类被描述成是只用EXP比特来定义，但是可以意识到，可使用更复杂的语法来指定特定的多标签分组群组以应用策略图中的规则，并且这种实现方式被本发明的各种方面所覆盖。以下参考根据本发明的各种方面实现自治系统边界路由器(ASBR)的方式来继续进行描述。
5.自治系统边界路由器(ASBR)
图4的框图示出根据本发明的一个方面实现的ASBR的实施例。ASBR 150被示为包括进入接口410、解析器420、LDP块430、用户接口450、标签处理块470和外出接口490。以下更详细描述每个块。
进入接口410向相应路径上的接收到的标签分组(来自PC 140-A、ASBR 155和160)提供物理、电气和协议接口。接收到的多标签分组可被转发到解析器420。类似地，外出接口490为相应路径上的发送标签分组提供物理、电气和协议接口。进入接口和外出接口都可以按已知方式来实现。
解析器420检查接收到的多标签分组并将每个多标签分组传递到LDP块430、用户接口块450或标签处理块470之一。与LDP协议相关的分组被传递到LDP块430、与指定配置数据相关的分组可被传递到用户接口块450，只需要被进一步转发的分组被传递到标签处理块470。解析器420可以按几种已知方式中的一种来实现。
LDP块430根据LDP协议进行操作，并且相应地设置标签表435中的条目。一般而言，每个条目指定{进入接口，进入标签值}到{外出接口，外出标签值}的映射信息。该映射信息可用于进一步转发多标签分组，如下所述。LDP块430可以按已知方式来实现。
用户接口块450提供了合适的接口，使得用户能够指定多标签分组的群组，以及每个群组的所需EXP比特。用户接口块450可利用标签处理块470来发送多标签分组，以便实现这种接口。作为结果产生的配置数据可存储在配置表455中。另外，或者作为替换地，用户接口块450可利用路径451所表示的命令行接口(CLI)来实现。
标签处理块470接收需要在外出接口之一上转发的多标签分组。标签处理块470从标签表435接收表示用于转发每个标签分组的特定外出接口的数据，以及将用于传出路径中的最顶部标签的新值。标签值被相应地交换。
此外，可以根据存在于配置表455中的配置数据来修改标签栈中的各种标签条目的EXP字段。具有修改后的EXP字段和交换后的标签的多标签分组在标签表435所指定的外出接口上被发送。由于EXP值可以确定在沿着路径进一步转发多标签分组的同时提供的服务级别，因此，ASBR 150可控制服务级别。
应当理解，图4中的每个块可以在一个或多个硬件、软件和固件的组合中实现。当成本是主要考虑因素时，更多地在软件中(例如利用执行硬件/固件中提供的指令的处理器)进行实现。通过利用硬件、软件和/或固件的所需混合来实现MPLS设备，可平衡成本和性能。以下描述基本上在软件中实现的实施例。
6.软件实现方式
图5的框图示出本发明的实施例中的ASBR 150的细节。ASBR 150被示为包括处理单元510、随机访问存储器(RAM)520、存储装置530、输出接口560、分组存储器570、网络接口580和输入接口590。以下进一步详细描述每个组件。
输出接口560提供输出信号(例如向显示单元(未示出)提供显示信号)，这些输出信号可形成适当的用户接口的基础，该用户接口可被管理员用于与ASBR 150交互(例如在不使用网络的情况下提供配置数据)。输入接口590(例如与键盘和/或鼠标(未示出)的接口)使得管理员能够为这种用户接口提供任何必要输入。
网络接口580使得ASBR 150能够利用MPLS协议在通信网络上发送和接收数据。网络接口580、输出接口560和输入接口590可以按已知方式来实现。
RAM 520接收路径550上的来自存储装置530的指令，并将指令提供给处理单元510以便执行。分组存储器570对等待在不同端口/接口上被转发(或者以其他方式被处理)的多标签分组进行存储(排队)。RAM 520可用于存储与标签表和配置表相对应的各种数据。RAM 520和分组存储器570各自可实现为存储器的多个单元和/或共享相同的存储器单元。
存储装置530可包括诸如硬件驱动器535和可移动存储驱动器537这样的单元。次级存储装置530可存储软件指令和数据，这些软件指令和数据使得ASBR 150能够提供根据本发明的几个特征。在一个实施例中，标签表435和配置表455是用RAM 520和存储装置530来实现的。
数据和指令中的某些或全部可以在可移动存储单元540上提供，并且数据/指令可被可移动存储驱动器537读取并提供到处理单元510。软盘驱动器、磁带驱动器、CD_ROM驱动器、DVD驱动器、闪存、可移动存储器芯片(PCMCIA卡、EPROM)是这种可移动存储驱动器537的示例。
处理单元510可包括一个或多个处理器。其中某些处理器可以是执行从RAM 520提供的指令的通用处理器。某些可以是适用于特定任务(例如用于存储器/队列管理)的专用处理器。专用处理器也可被提供来自RAM 520的指令。
一般而言，处理单元510读取来自各种存储器介质(包括RAM 520、存储装置530和可移动存储单元540)的指令序列，并且执行这些指令以提供本发明的各种特征。虽然上述描述基本上是参考自治系统边界路由器(ASBR)来提供的，但是应当理解，本发明的各种特征也可在标签交换路由器(LSR)中执行。
7.结论
虽然以上已描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，它们只是以示例方式而不是以限制方式给出的。从而，本发明的宽度和范围不应该被任何上述示例性实施例所限制，而是应当仅根据所附权利要求书及其等同物来限定。

Claims (22)

1.一种在多协议标签交换(MPLS)设备中处理MPLS分组的方法，该方法包括：
接收配置数据，该配置数据标识多标签分组的群组和所述多标签分组群组的低级别栈条目的相应的所需EXP值；
接收多标签分组，该多标签分组包括数据分组和多个栈条目，所述多个栈条目包括在所述低级别处的低栈条目；
确定所述多标签分组是否落在所述群组中；
如果所述多标签分组落在所述群组中，则将所述低栈条目的EXP比特设置为所述相应的所需值；并且
转发在所述低栈条目中的EXP比特中包括所述所需值的所述多标签分组。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述MPLS设备包括位于由服务提供商所管理的网络的边缘处的自治系统边界路由器(ASBR)，其中所述服务提供商通过设置所述EXP比特来控制沿着路径进一步转发所述多标签分组时的服务级别。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述多标签分组群组是由特定栈条目的EXP比特中的值来标识的，其中所述确定步骤包括检查接收到的所述多标签分组，以查明所述特定栈条目的EXP比特是否有所述值。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述数据分组是以因特网协议(IP)的形式被接收到的。
5.一种携带一个或多个用于致使多协议标签交换(MPLS)处理分组的指令序列的机器可读介质，其中所述MPLS设备中包括的一个或多个处理器对所述一个或多个指令序列的执行致使所述一个或多个处理器执行以下动作：
接收配置数据，该配置数据标识多标签分组的群组和所述多标签分组群组的低级别栈条目的相应的所需EXP值；
接收多标签分组，该多标签分组包括数据分组和多个栈条目，所述多个栈条目包括在所述低级别处的低栈条目；
确定所述多标签分组是否落在所述群组中；
如果所述多标签分组落在所述群组中，则将所述低栈条目的EXP比特设置为所述相应的所需值；并且
转发在所述低栈条目中的EXP比特中包括所述所需值的所述多标签分组。
6.如权利要求5所述的机器可读介质，其中所述MPLS设备包括位于由服务提供商所管理的网络的边缘处的自治系统边界路由器(ASBR)，其中所述服务提供商通过设置所述EXP比特来控制沿着路径进一步转发所述多标签分组时的服务级别。
7.如权利要求6所述的机器可读介质，其中所述多标签分组群组是由特定栈条目的EXP比特中的值来标识的，其中所述确定步骤包括检查接收到的所述多标签分组，以查明所述特定栈条目的EXP比特是否有所述值。
8.如权利要求5所述的机器可读介质，其中所述数据分组是以因特网协议(IP)的形式被接收到的。
9.一种处理多协议标签交换(MPLS)分组的MPLS设备，所述MPLS设备包括：
存储器，其存储配置数据，该配置数据标识多标签分组的群组和所述多标签分组群组的低级别栈条目的相应的所需EXP值；
进入接口，其接收多标签分组，该多标签分组包括数据分组和多个栈条目，所述多个栈条目包括在所述低级别处的低栈条目；
标签处理块，其确定所述多标签分组是否落在所述群组中；并且如果所述多标签分组落在所述群组中，则将所述低栈条目的EXP比特设置为所述相应的所需值；以及
外出接口，其转发在所述低栈条目中的EXP比特中包括所述所需值的所述多标签分组。
10.如权利要求9所述的MPLS设备，其中所述MPLS设备包括位于由服务提供商所管理的网络的边缘处的自治系统边界路由器(ASBR)，其中所述服务提供商通过设置所述EXP比特来控制沿着路径进一步转发所述多标签分组时的服务级别。
11.如权利要求10所述的MPLS设备，其中所述多标签分组群组是由特定栈条目的EXP比特中的值来标识的，其中所述标签处理块检查接收到的所述多标签分组，以查明所述特定栈条目的EXP比特是否有所述值。
12.如权利要求9所述的MPLS设备，其中所述数据分组是以因特网协议(IP)的形式被接收到的。
13.一种处理多协议标签交换(MPLS)分组的MPLS设备，所述MPLS设备包括：
用于接收配置数据的装置，该配置数据标识多标签分组的群组和所述多标签分组群组的低级别栈条目的相应的所需EXP值；
用于接收多标签分组的装置，该多标签分组包括数据分组和多个栈条目，所述多个栈条目包括在所述低级别处的低栈条目；
用于确定所述多标签分组是否落在所述群组中的装置；
用于在所述多标签分组落在所述群组中的情况下将所述低栈条目的EXP比特设置为所述相应的所需值的装置；以及
用于转发在所述低栈条目中的EXP比特中包括所述所需值的所述多标签分组的装置。
14.如权利要求13所述的MPLS设备，其中所述MPLS设备包括位于由服务提供商所管理的网络的边缘处的自治系统边界路由器(ASBR)，其中所述服务提供商通过设置所述EXP比特来控制沿着路径进一步转发所述多标签分组时的服务级别。
15.如权利要求14所述的MPLS设备，其中所述多标签分组群组是由特定栈条目的EXP比特中的值来标识的，其中所述用于确定的装置检查接收到的所述多标签分组，以查明所述特定栈条目的EXP比特是否有所述值。
16.如权利要求13所述的MPLS设备，其中所述数据分组是以因特网协议(IP)的形式被接收到的。
17.一种提供商网络，包括：
处理多协议标签交换(MPLS)分组的MPLS设备，所述MPLS设备包括：
存储器，其存储配置数据，该配置数据标识多标签分组的群组和所述多标签分组群组的低级别栈条目的相应的所需EXP值；
进入接口，其接收多标签分组，该多标签分组包括数据分组和多个栈条目，所述多个栈条目包括在所述低级别处的低栈条目；
标签处理块，其确定所述多标签分组是否落在所述群组中，并且如果所述多标签分组落在所述群组中，则将所述低栈条目的EXP比特设置为所述相应的所需值；以及
外出接口，其转发在所述低栈条目中的EXP比特中包括所述所需值的所述多标签分组。
18.如权利要求17所述的提供商网络，还包括边缘设备，该边缘设备接收来自专用网络的所述多标签分组并将所述多标签分组转发到所述MPLS设备。
19.如权利要求18所述的提供商网络，其中所述MPLS设备包括位于由服务提供商所管理的网络的边缘处的自治系统边界路由器(ASBR)，其中服务提供商通过设置所述EXP比特来控制沿着路径进一步转发所述多标签分组时的服务级别。
20.如权利要求19所述的提供商网络，其中所述多标签分组群组是由特定栈条目的EXP比特中的值来标识的，其中所述标签处理块检查接收到的所述多标签分组，以查明所述特定栈条目的EXP比特是否有所述值。
21.如权利要求19所述的提供商网络，其中所述数据分组是以因特网协议(IP)的形式被接收到的。
22.如权利要求19所述的提供商网络，还包括多个核心设备，用于将来自所述边缘设备的所述多标签分组转发到所述ASBR。
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