承载控制层设备间动态路由的实现方法
技术领域
本发明涉及通讯领域,尤其涉及一种承载控制层设备间动态路由的实现方法。
背景技术
随着Internet(因特网)规模的不断增大,包括宽带多媒体业务在内的各种各样的网络服务争相涌现,比如:为普通住宅用户提供的Video/Audio(视频/声频)流、VOD(视频点播)、视频组播、多媒体交互、高带宽需求的网络游戏;为商业用户提供的视频会议、远程教育、VPN(虚拟专用网)、具有QoS(服务质量)保障的数据专线、IPHotel(数字酒店)等。
上面所述各种网络服务中包括很多实时业务,由于实时业务对网络传输时延、延时抖动等特性较为敏感,因此,当网络上有突发性高的FTP(文件传送协议)或者含有图像文件的HTTP(超文本传输协议)等业务时,实时业务的传输性能就会受到很大影响;另一方面,由于多媒体业务需要占用大量的带宽,这样,网络中其它必须保证的关键业务就难以得到可靠地传输。于是,为满足各种商业用户和普通住宅用户QoS(服务质量)的需求,各种QoS技术应运而生。
为满足各种商业用户QoS的需求,IETF(互联网工程任务组)建议了很多服务模型和机制。现有技术中一种常用的QoS技术为:在网络的接入和边缘使用Int-Serv(综合业务)模型,在网络的核心使用Diff-serv(区分业务)模型。
Diff-serv模型采用设定用户优先等级来保障用户的QoS,该模型具有线路利用率高的特点。为了推动Diff-Serv模型的应用,目前业界普遍采用为骨干网的Diff-Serv模型引入一个独立的承载控制层,为Diff-Serv模型专门建立一个资源管理层来管理网络的拓扑资源,并为Diff-Serv模型建立一套专门的Diff-Serv的QoS信令机制。如在IETF和一些厂商以及研究机构共同推动的Qbone(服务骨干试验网)上,使用Bandwidth Broker(带宽代理器)模型或者采用QoS服务器/资源管理器技术来实现Diff-Serv网络的资源和拓扑管理,协调各个Diff-Serv区域的QoS能力。由于传统的Diff-Serv定义具有局限性,为了不引起混淆,本发明将上述资源管理Diff-Serv模型改称为具有独立的承载控制层(或集中资源控制层)的网络模型,具有独立的承载控制层的网络模型示意图如图1所示。
在具有独立的承载控制层的网络模型中,承载控制层设备(包括Bandwidth Broker或者QoS服务器/资源管理器等)配置了管理规则和网络拓扑规则,并根据所配置的规则为客户的业务带宽申请分配资源。每个管理域的承载控制层设备相互之间通过信令传递客户的业务带宽申请请求和结果,以及承载网资源管理器为业务申请分配的路径信息等信息。
现有的IP网络中一种数据转发的路由的计算方法为:每个路由器事先根据动态路由算法如OSPF(开放式最短路径优先协议)、IS-IS(中间系统到中间系统协议)等,按照Hop by Hop(逐个跳段)的方式计算路由,并生成路由表。当路由器接收到IP数据包时,就根据该IP数据包的目的地址,在其生成的路由表中独立地选择一条到目的地最短的路径,根据该路径进行数据转发。
上面所述现有的IP网络中一种数据转发的路由的计算方法的缺点为:该方法虽然非常简单,容易实现大型的网络互联,但通过该方法选择出来的路径并不总是最优的,随着网络状态和通信量的变化,原先选择出来的甚佳的路线可能发生严重的拥塞,大量的数据包将被丢失;该方法无法有效地实现网络的负荷均匀,该方法将导致有的路线很繁忙,有的路线很空闲,在繁忙的路线上就会发生拥塞现象;该方法不能识别业务流的优先级等,没有区分业务的能力,因此,该方法不能提供可靠的业务QOS保证。
现有的IP网络中另一种数据转发的路由的计算方法为:采用MPLS(多协议标签交换)流量工程技术,通过有效管理带宽资源实现Interne网络负载均衡分配,优化网络性能,解决网络拥塞问题,间接改善网络服务质量。由于在两个Internet节点之间可能有多条路径,它们的带宽、延时、当前的负载各不相同。MPLS流量工程通过受限路由计算自动搜索其中满足流量中继的一套约束参数(比如带宽,亲和属性等)要求的路径,然后,建立一条符合条件的路径。
该方法的缺点为:MPLS流量工程计算受限路由时,由于资源不能基于分类,资源只能针对所有的业务(DF,AF,EF等),不能根据运营商的特定的路由策略进行规划,造成的结果是不能合理的利用网络资源。
现有的具有独立的承载控制层的网络中一种数据转发的路由的计算方法为:
RM(资源管理器)采用分区分级方式管理承载网,在基础物理网络上叠加一张业务承载逻辑网,将静态配置或动态收集的LSP(标签交换路径)作为中继资源。该方法在为业务流选择路由时,先选择该业务流的主路由,再选择该主路由的子路由,然后再选择该子路由的LSP中继。同时该方法在每一步选路过程中,可以根据运营商业务需求以及运营成本的综合考虑,加入一些相应的路由控制策略,从而满足运营商根据某一策略进行业务路由调度管理的需求。RM除了保存管理域内的承载网拓扑和LSP中继信息之外,为了实现跨管理区的业务选路,RM还记录跨区LSP中继的信息。
上述所提到的主路由表示到达目的用户的所有子路由的集合,一主路由可包含多条子路由;子路由则表示到达目的用户可分别经过的多条不同LSP路径集合,一子路由可包含多条LSP路径,同一子路由的LSP具有某种相同的属性,如入口的LSR相同。
在图2所示的具有独立的承载控制层的组网中,ER1归属于RM1管理区域内,ER2归属于RM2的管理区域,ER1到ER2的主路由中包括两条不同的子路由SUBRT1(ER1-BR1-BR3-ER2)和SUBRT2(ER1-BR2-BR4-ER2),每个子路由中包含多条LSP路径。
当ER1下的一用户A呼叫ER2下的另一用户B时,承载控制层为该业务选择路由时按照以下步骤进行:
1、首先根据该业务五元组信息中的源IP和目的IP,查询RM上配置的路由分析表来确定该业务的源路由号和目的路由号,确定该业务的主路由;
2、然后根据指定的路由策略(如轮选或负荷分担、VIP优先等)选择一具体的子路由;
3、根据一定的策略从该子路由所属的LSP路径集合中,选择一可用的LSP,若找到,则业务选路结束;否则重复步骤2在其余的子路由中选择。
上面所述现有的具有独立的承载控制层的网络中一种数据转发的路由的计算方法的缺点为:当网络规模比较大,情况比较复杂时,该方法的数据配置量非常大。该方法需要配置相当数量的静态路由和子路由信息,该方法的另一个缺点是该方法的配置方案比较固定,不太灵活,一旦承载网有新的边缘路由器加入或者有新的用户网络加入,扩展性不是很强,需要增加配置路由或者子路由等静态数据信息。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题,本发明的目的是提供一种承载控制层设备间动态路由的实现方法,从而减少了承载控制层设备的静态配置量,增强了承载控制层对逻辑承载层网络的变化的适应能力,可以为业务流选择合适的路经。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种承载控制层设备间动态路由的实现方法,包括:
A、在承载控制层设备上静态配置其管理域内的用户网络的归属信息;
B、所述承载控制层设备根据域内路由器和标签交换路径LSP链路的拓扑信息,以及承载控制层设备静态配置的用户网络的归属信息,计算出其管理域内两两路由器之间是否有路径可达,并将可达的路径保存起来构成该承载控制层设备的路径集表;
所述承载控制层设备根据查询其路径集表,确定与域内用户网络的归属路由器可达的其它边缘路由器,并将该其它边缘路由器和归属路由器作为到达该用户网络的下一跳,生成目的网络归属本域、下一跳IP地址是本域的边缘路由器的IP地址的域内路由信息;
所述承载控制层设备根据域间LSP的情况,确定所述域内路由信息中的下一跳对于相邻的其它承载控制层设备是可达的路由信息后,将该域内路由信息发布给相邻的其它承载控制层设备;所述承载控制层设备根据域间LSP的情况,确定其管理域内的路由器中与其它域发布来的域内路由信息中的下一跳有LSP连接的边缘路由器;
所述承载控制层设备将所述边缘路由器作为到达所述其它域发布过来的域内路由信息中的用户网络的下一跳,生成该承载控制层设备可能向相邻域发布的目的网络归属其它域、下一跳是本域的边缘路由器的IP地址的域间路由信息;
所述承载控制层设备根据域间LSP的情况,确定生成的域间路由信息中的下一跳对于相邻的其它承载控制层设备是可达的路由信息,并将该本域进行路由中转的路由信息发布给所述相邻的除了生成该间接路由的直接路由的来自域之外的其它承载控制层设备;
所述承载控制层设备根据生成的域内路由信息和域间路由信息为业务流选择路径。
所述的步骤B还包括:
每一个承载控制层设备与相邻的承载控制层设备建立起信令连接后,通过发布信令把各自知道的路由信息发布给相邻的承载控制层设备。
所述的步骤B具体包括:
承载控制层设备在其路由发生变化时实时向相邻的其它承载控制层设备发布路由信息,或者周期性定时向相邻的其它承载控制层设备发布路由信息,其发布路由的方法包括开放式最短路径优先协议的发布方法。
所述的步骤B还包括:
当用户网段信息分散并且网段信息有规则时,承载控制层设备可以采用路由聚合的方式对其发布路由的过程进行优化。
所述的步骤B具体包括:
承载控制层设备所生成的路由信息包括目的地归属本域的域内路由信息和目的地归属它域的域间路由信息,承载控制层设备根据域内路由信息为域内的业务流选择路径,根据域间路由信息为域间的业务流选择路径。
所述的域内路由信息或域间路由信息中包括:该路由的目的网络的IP地址、该路由的子网掩码、该路由的下一跳的IP地址和该路由的优先级。
所述的步骤B还包括:
承载控制层设备给每条路由信息设置不同的优先级并且还确定每条路由信息是处于激活状态或非激活状态,从生成的处于激活状态的域内和域间路由信息中,按照优先级的高低为域内或域间的业务流选择路径。
所述的域内路由器和LSP链路的拓扑信息在承载控制层设备上静态配置,或者根据协议动态获得。
所述的承载控制层设备包括资源管理器或带宽代理器或服务质量服务器。
所述的方法适用于具有独立的承载控制层的网络,承载控制层所控制的承载网络包括多协议标签交换MPLS网络。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明通过在资源管理器等承载控制层设备之间采用动态路由机制来发布路由信息,从而减少了承载控制层设备中的域间路由的静态配置数据量,增强了承载控制层对逻辑承载层网络的变化(例如扩展)的适应能力,可以为业务流选择合适的路经,并且可以保证业务端到端QoS的质量。
附图说明
图1为本发明所述具有独立的承载控制层的网络模型示意图;
图2为本发明所述一种具有独立的承载控制层的组网示意图;
图3为本发明所述的另一种具有独立的承载控制层的组网示意图;
图4为本发明所述方法的具体处理流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种承载控制层设备间动态路由的实现方法。本发明的核心为:在承载控制层设备中只需要配置归属本域的网段信息,不配置归属它域的网段信息,并且在承载控制层设备之间动态交互域间路由信息,即到它域的域间路由通过相邻承载控制层设备发布的路由得到,从而实现每个承载控制层设备都不但能够为本域业务流选路,而且能够为跨域的业务流选路。
下面结合附图来详细描述本发明,我们以图3所示的一种具有独立的承载控制层的组网示意图为例。本发明所述方法的具体处理流程图如图4所示,包括如下步骤:
步骤4-1、在RM上静态配置域内用户网络的归属路由信息。
本发明首先需要在每个RM中静态配置域内用户网络的归属路由信息,归属路由的优先级高于相邻域发布过来的直接路由和间接路由的优先级。
在每个RM中还可以静态配置域内和域间路由器和LSP链路的拓扑信息,也可以通过拓扑收集协议得到这些路由器和LSP链路的拓扑信息。RM可以根据这些信息计算出域内的路径集表,从而实现域内路由自动计算。
比如,在图3所示的组网中,由三个承载控制层设备(资源管理器RM1,RM2,RM3)分别管理三个域,这三个域分别由不同的承载物理设备路由器组成,承载物理设备路由器包括ER(边缘路由器)和CN(连接节点)两种,ER和CN的物理实体可能是一样的,只是在域中处于不同的位置,ER处于域的边缘,CN处于域的中间。其中RM1管理ER1、CN9、ER2、ER7,RM1中的用户网络有两个,包括210.1.1.0和7.0.0.0,分别归属于ER1(IP:192.168.30.1)和ER2(IP:192.168.30.2)。因此,在RM1上需要静态配置两个用户网络210.1.1.0和7.0.0.0的归属路由信息。
Destination-ip | Subnet Mask | Nexthop | PRI |
2101.1.0 | 255.255.255.0 | 192.168.30.1 | 240 |
7.0.0.0 | 255.0.0.0 | 192.168.30.2 | 240 |
[0061]同样,RM2管理ER3、ER4、ER8,RM3管理ER5、ER6,在RM2和RM3中也同样需要静态配置相应的用户网络的归属路由信息。
在RM1、RM2、RM3中还可以有选择地静态配置域内和域间路由器和LSP链路的拓扑信息。
步骤4-2、RM根据其域内用户网络的归属路由信息、域内路由器和LSP链路的拓扑信息生成并发布直接路由信息。
直接路由信息是指目的地网络归属发布路由信息的域,而且下一跳IP地址也是发布路由信息的域的ER的IP地址的路由。直接路由实际是通过发布路由信息的域的哪些ER可以直接到达发布路由信息的域归属的哪些网络的路由信息,即不需要通过其它域进行路由中转就能够直接到达路由信息中的目的地,所以本发明为了形象表达,称之为直接路由。
RM根据在其内部静态配置或通过协议动态获取的域内路由器和LSP链路的拓扑信息,能够自动计算出其管理域内两两ER之间是否有路径可达,这种可达不一定是通过一条LSP直连而可达,也可能是通过几段首尾相连的LSP而构成的可达。例如,在图3所示组网中,如果ER1与CN9有至少一条LSP直连,而CN9与ER2之间又有至少一条LSP相连,那么RM1会自动算出ER1与ER2之间是可达的,并将可达的路径保存起来。依次类推RM1还会计算ER1与ER7,以及ER2与ER7之间的是否可达,并将可达的路径保存起来,由所有ER与其它ER两两之间形成的路径信息的集合就构成了RM的路径集表。
因此,对于归属本域的任一条用户网络来说,RM生成到该网络的直接路由的过程如下:RM首先根据其归属路由信息得到该网络的归属ER,然后再在其路径集表中查询与该归属ER有路径可达的其它ER。RM于是将所有符合条件的ER与归属ER均作为到该网络的直接路由的下一跳,生成若干条直接路由信息。直接路由还可以再分优先级,下一跳为归属ER的路由优先级比不是归属ER的要高。
比如,在图3所示的组网中,假定RM2域内的ER3、ER4和ER8之间都互有LSP的连接,按照上面所述的直接路由的生成原则,RM2生成直接路由信息的过程如下:
在RM2所管理的域内有两个用户网络:129.129.192.0和168.168.0.0。ER4和ER8分别是这两个网络的归属ER。RM2再通过查找其LSP拓扑配置和路径集表,可以得出ER3与ER4、ER3与ER8、ER4与ER8之间都有LSP连接。所以这三个ER应该都可以作为到两个用户网络的直接路由中的下一跳,于是,RM2将生成6条直接路由信息。另外,ER4和ER8是这两个用户网络的归属ER,所以下一跳为ER4和ER8的直接路由的优先级最高,这里假定为200,而其它的直接路由的优先级较低,假定为100,数值越大优先级越高。RM2所生成的直接路由信息如表1所示。
表1:RM2生成的直接路由信息表
Destination-ip | Subnet Mask | Nexthop | PRI |
129.129.192.0 | 255.255.255.0 | 192.168.30.8 | 200 |
129.129.192.0 | 255.255.255.0 | 192.168.30.3 | 100 |
129.129.192.0 | 255.255.255.0 | 192.168.30.4 | 100 |
168.168.0.0 | 255.255.0.0 | 192.168.30.4 | 200 |
168.168.0.0 | 255.255.0.0 | 192.168.30.8 | 100 |
168168.0.0 | 255.255.0.0 | 192.168.30.3 | 100 |
其中Destination-ip表示用户网络,Subnet Mask表示子网掩码,Nexthop表示下一跳,PRI表示该路由信息的优先级。
同样,RM1和RM3也将生成相应的直接路由信息表。
在本发明中,每一个承载控制层设备需要向相邻的承载控制层设备周期性发布路由信息,进行路由信息的刷新。路由信息变化也可以实时刷新,每一个承载控制层设备可以根据自身路由的变化实时向相邻的控制层设备发布路由信息,进行路由信息的刷新。路由刷新的方法可以采用类似Internet的动态路由的刷新方法,例如OSPF(开放式最短路径优先协议)方法。
因此,承载控制层中的RM还需要将其生成的直接路由信息表发布给承载控制层中的其它RM。上述RM1、RM2和RM3都需要将其生成的直接路由信息表互相发布给对方。
RM发布直接路由的方法是:发布域的RM根据域间LSP的拓扑关系,向相邻域的RM发布必要的路由信息,必要的路由信息是指,从直接路由挑选出来的,而且其下一跳必须满足与接收域的边缘路由器有LSP的连接关系的路由信息,即直接路由的下一跳对于被发布域来讲必须可达。
另外,RM还可以通过路由器的协议上报得到域内或域间路由器和LSP的状态信息,并根据LSP的状态信息来确定每条直接路由的状态是激活的或非激活的。
步骤4-3、RM根据域间LSP的连接关系以及它域发布过来的直接路由信息生成并发布间接路由信息。
间接路由信息是指目的地网络归属其它域,但下一跳是发布路由信息所在域的ER的IP地址的路由。间接路由信息实际是向相邻RM通告通过本域的哪些ER可以间接到达它域归属网络的路由信息,即需要通过发布域进行路由中转才能够间接到达路由信息中的目的地,所以本发明为了形象表达,称之为间接路由。
间接路由的生成方法是:承载控制层中的RM在收到其它的RM发布过来的直接路由信息之后,还需要通过对接收到的直接路由信息进行学习得到间接路由信息。学习的方法是查询本域ER中与相邻域传来的直接路由信息中的下一跳ER的LSP连接关系,如果有LSP的连接则得到本域的这些ER也可以作为到达它域归属网络的下一跳,替换直接路由信息的原来的下一跳,从而生成一条间接路由信息,否则不能生成这条间接的路由信息。
同样,RM还可以根据LSP的状态信息来确定每条间接路由的状态是激活的或非激活的。
比如,在图3所示的组网中,RM3将其如表2所示的直接路由信息发布给RM2。
表2:RM3传递给RM2的直接路由信息
Destination-ip | Submet Mask | Nexthop | PRI |
211.1.1.1 | 255.255.255.0 | 192.168.30.5 | 100 |
然后RM2根据收到RM3发布过来的直接路由信息中的下一跳:192.168.30.5来查询域间LSP的连接关系,可以查询到本域ER4和ER8与ER5(192.168.30.5)有LSP的连接关系,因此RM2会认为通过ER4和ER8也可以间接到达RM3域的211.1.1.1/24网络,于是,RM2根据接收到的该条直接路由信息,可以生成如表3所示的两条间接路由信息。并将生成的间接路由信息的优先级降低(假定为50),比直接路由的优先级低。
表3:RM2根据RM3传递过来的直接路由生成的间接路由信息
Destination-ip | Mask | Nexthop | PRI |
211.1.1.1 | 255.255.255.0 | 192.168.30.4 | 50 |
211.1.1.1 | 255.255.255.0 | 192.168.30.8 | 50 |
间接路由的发布方法:间接路由的发布方法与直接路由的发布方法基本一样,不同的是发布间接路由要避免路由环路:要排除向生成该间接路由的直接路由的来自域发布,目的是避免路由环路。
步骤4-4、RM根据直接和间接路由信息为域内和域间的业务流选择路径。
每一个RM通过发布自身的路由信息和接收相邻域发布过来的路由信息后,将得到相应的直接和间接路由信息,有了这些路由信息之后,不管是域内的请求还是跨域的请求,RM都可以根据这些路由,从生成的处于激活状态的域内路由信息和域间路由信息中,按照优先级的高低为域内和域间的业务流选择路径。同时结合RM的其它一些功能,可以保证业务流的QoS(服务质量)。
另外,在用户网段信息分散,但是网段信息有一定的规则的情况下,可以采用路由聚合的方式对上面所述的域间路由的发布过程进行优化。这样发布路由的信息量可以大大减少。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。