ES2317556T3 - Procedimiento para la facilitacion de rutas alternativas como reaccion rapida ante la falla de un enlace entre dos dominios de enrutamiento. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la facilitación de rutas alternativas como reacción rápida ante la falla de un enlace entre dos dominios de enrutamiento (AS1, AS2), en una red orientada a paquetes, en el cual asimismo: - a través de uno de los dominios de enrutamiento (AS1) se determina la falla del enlace, - se facilita una ruta alternativa al destino para, al menos, una ruta a un destino que pasa por el enlace fallado, -- notificando los dominios de enrutamiento (AS2, AS3) que se hallan en la ruta alternativa y -- por el hecho de que los dominios de enrutamiento (AS2, AS3) notificados que se encuentran en la ruta alternativa ajustan sus enrutamientos interdominio conforme a un enrutamiento al destino, a lo largo de la ruta alternativa, hasta que todos los dominios de enrutamiento (AS2, AS3) en la ruta alternativa hayan ajustado su enrutamiento interdominio conforme a un enrutamiento en la ruta alternativa hasta el destino, - la falla es determinada a través de un enrutador interdominio (R3), y - a través del enrutador interdominio (R3) se verifica si se encuentra almacenada una ruta alternativa en el enrutador, caracterizado porque - en el caso de no hallarse una ruta alternativa en el enrutador, se envía un mensaje de solicitud a, al menos, un enrutador interdominio (R2, R3) vecino, con el cual se solicita la transmisión de, al menos, una ruta alternativa, y - en el caso de hallarse una ruta alternativa en el enrutador interdominio (R2, R3) vecino, éste se informa en el marco de un mensaje de respuesta al enrutador interdominio (R1).

Description

Procedimiento para la facilitación de rutas alternativas como reacción rápida ante la falla de un enlace entre dos dominios de enrutamiento.
La presente invención comprende un procedimiento para la facilitación de rutas alternativas como reacción rápida ante la falla de un enlace entre dos dominios de enrutamiento en una red orientada a paquetes.
La presente invención se encuentra en el área de las tecnologías de Internet o, más específicamente, en el área de los procedimientos de enrutamiento en redes orientadas a paquetes, y su objetivo es la transmisión de datos en condiciones de tiempo real.
El desarrollo actual más importante en el área de las redes es, probablemente, la convergencia de redes de lenguajes y de datos. Un importante escenario del futuro es que los datos, lenguaje e información de vídeo se transmitan a través de una red orientada a paquetes, asimismo, las nuevas tecnologías de redes desarrolladas garantizan el mantenimiento de las características de exigencia para diferentes clases de tráfico. Las redes futuras para diferentes tipos de tráfico trabajarán orientadas a paquetes. Las actividades de desarrollo actuales se centran el la transmisión de informaciones de lenguaje, a través de redes convencionales para el tráfico de datos, sobre todo, redes basadas en protocolo de Internet (IP, por sus siglas en inglés, Internet Protocol).
Para posibilitar una comunicación de lenguajes a través de redes de paquetes y, especialmente, redes basadas en IP, con una calidad que corresponda a la transmisión de lenguajes a través de redes establecidas por líneas, los parámetros de calidad, por ejemplo, la demora de paquetes de datos o el jitter, deben mantenerse dentro de límites ajustados. En el caso de la transmisión de lenguajes, es de gran importancia para la calidad del servicio ofrecido que los tiempos de demora no superen de manera notable los valores de 150 milisegundos. Para obtener una demora correspondientemente reducida, se trabaja con enrutador y algoritmos de enrutamiento mejorados, que deben posibilitar una manipulación más veloz de los paquetes de datos. En el caso del enrutamiento a través de redes IP se diferencia, usualmente, entre enrutamiento intradominio y enrutamiento interdominio. En el caso de una transmisión de datos a través de Internet, usualmente están involucradas redes -en este caso también se habla de redes parciales, de dominios o de los denominados sistemas autónomos (del inglés, autonomous system)- de diferentes proveedores de red. Los proveedores de red son responsables del enrutamiento dentro de los dominios en su área de responsabilidad. Dentro de estos dominios, poseen la libertad de adaptar libremente el funcionamiento durante el enrutamiento según sus deseos, mientras se puedan mantener las características de calidad del servicio. Diferente es la situación del enrutamiento entre diferentes dominios, en cuyo caso se conectan entre sí diferentes proveedores de dominios. El enrutamiento interdominio se complica debido a que, por un lado, se deben determinar las rutas lo más optimizadas posible, a través de diferentes dominios hasta el destino, pero, por otro lado, los proveedores de dominio pueden utilizar estrategias locales que influyen en el cálculo global de rutas óptimas según criterios objetivos. Una estrategia, por ejemplo, consiste en evitar dominios de proveedores de red de determinado país para el tráfico de un origen determinado. Pero, en general, la estrategia no es conocida por todos los proveedores de red con dominios a través de los cuales se enruta el tráfico, es decir, un proveedor de red debe tomar decisiones localmente respecto de los dominios hacia los cuales conduce el tráfico, sin disponer de informaciones completas acerca de la ruta óptima en el sentido de una métrica. Las estrategias frecuentemente se denominan también con la expresión inglesa "policies".
Para el enrutamiento entre diferentes dominios se utilizan los denominados protocolos de pasarela (gateway) exterior o EGP (Exterior-Gateway-Protocol). Hoy en Internet se utiliza generalmente el protocolo de pasarela fronteriza versión 4, descrito en detalle en RFC (Request for Comments) 1771 (Border- Gateway-Protocol frecuentemente se abrevia como BGP). El protocolo de pasarela fronteriza es denominado protocolo de vector de rutas (Path-Vector-Protocol). Una instancia BGP (la expresión "BGP-Speaker" o "speaker BGP" se encuentra, frecuentemente, en la bibliografía en inglés) es informada por su vecino BGP a través de posibles rutas al destino por alcanzar a través del respectivo vecino BGP. A partir de características que también han sido transmitidas de las rutas (en inglés, path attributes) la instancia BGP obtiene la ruta óptima para el destino por alcanzar desde su punto de vista local. En el marco del protocolo BGP se intercambian cuatro tipos de mensajes entre las instancias BGP, entre ellos, un denominado mensaje de actualización o de modificación, con el cual se propaga la información de ruta a través de toda la red y que permite optimizar la red correspondientemente a modificaciones de topología. La emisión de mensajes de actualización usualmente provoca una adaptación a las informaciones de ruta en todas las instancias BGP de la red, en lo que respecta a un enrutamiento optimizado conforme a las informaciones locales presentes. Además de ello, juegan un papel los denominados mensajes keepalive o de confirmación de estado, con los cuales una instancia BGP informa a su vecino BGP acerca de su capacidad de funcionamiento. En el caso de ausencia de estos mensajes, el vecino BGP parte de la suposición de que el enlace a la instancia BGP está fallado.
La propagación de informaciones de topología mediante el protocolo BGP posee la desventaja de que, en el caso de indicaciones frecuentes de modificaciones, se presente una carga considerable de los mensajes propagados por la red para indicar las modificaciones, y que la red no desconverge en el caso de que los mensajes de modificación se suceden demasiado rápido. Este problema, que la red no desconverge o que el enrutamiento interdominio no se estabilice, fue tratado por el denominado planteamiento route-flapdamping. La idea en cuanto a este concepto es justificar con una sanción la indicación de una modificación a través de un vecino BGP. Al recibir un mensaje de modificación se incrementa el parámetro de amortiguación, y al superar un umbral por el parámetro de amortiguación, se ignoran los mensajes de modificación. El parámetro de amortiguación decrece exponencialmente con el tiempo. Como consecuencia de ello, se ignoran los mensajes de modificación de las instancias BGP, mientras el valor de amortiguación no baje por debajo del umbral inferior (umbral de reutilización). Sin embargo, el procedimiento presenta la desventaja de traer consigo el peligro de una potencial pérdida de comunicación, lo cual no es tolerable en el tráfico en tiempo real.
En la memoria EP 1453250 se describe una propuesta de complementar el protocolo BGP a través de un procedimiento para una reacción más rápida a fallas de enlace en el caso de enrutamiento interdominio. Esta propuesta prevé una facilitación de rutas alternativas, asimismo, no se requiere de una propagación previa de mensajes de modificación a través de toda la red. Una modificación del enrutamiento se lleva a cabo, solamente, a lo largo de rutas alternativas. Esta modificación limitada del enrutamiento permite una reacción rápida ante fallas. En el caso de fallas permanentes (persistent error) se puede llevar a cabo, adicionalmente, una adaptación de topología en la red mediante el protocolo BGP.
Otras propuestas están descritas en la memoria US 2002/131362.
La invención tiene como objetivo mejorar la facilitación de rutas alternativas como reacción ante fallas de enlace en el caso de enrutamiento interdominio.
Este objetivo se logra a través de un procedimiento acorde a la reivindicación 1.
La presente invención tiene como meta la disponibilidad de rutas alternativas en el caso de fallas del enrutamiento interdominio por una falla de enlace. Tales rutas alternativas pueden ser calculadas, por ejemplo, mediante un EGP (exterior gateway protocol) y puestas a disposición de enrutador interdominio. Acorde a la invención, se prevé que, tras comprobar la falla de un enlace, ante la falta de una ruta alternativa, un enrutador interdominio dirija una solicitud a un enrutador interdominio vecino.
En el caso de que al enrutador interdominio vecino se le notifique una ruta alternativa, ésta puede ser utilizada para un enrutamiento interdominio, entendido como un rodeo del enlace fallado. A su vez, el enrutamiento interdominio se ajusta a lo largo de esta ruta alternativa de modo tal que los paquetes de datos que normalmente son enrutados por el enlace fallado, sean conducidos a lo largo de la ruta alternativa hasta su destino (indicado, por ejemplo, por uno o múltiples prefijos de red de destino).
Se entiende, como falla de enlace, cada falla que interrumpe la comunicación o la conectividad entre dos dominios de enrutamiento. Un dominio de enrutamiento (en la bibliografía también se encuentran las expresiones "sistema autónomo" o "red parcial" o "subred") está caracterizado por un enrutamiento uniforme dentro de los dominios. Por ejemplo, dentro de un dominio se enrutan paquetes mediante el protocolo OSPF (open shortest path first, o primero la ruta libre más corta). A diferencia de ello, la invención comprende el enrutamiento entre dominios (enrutamiento interdominio), en el cual se parte de un procedimiento para la facilitación de rutas alternativas, para poder reaccionar ante fallas de enlace entre dominios de manera rápida y más estable (en comparación con las modificaciones de topología BGP). A su vez, la falla de enlace es determinada por un dominio de enrutamiento. Esto es llevado a cabo a través de un enrutador del dominio de enrutamiento, equipado con un software de protocolo para enrutamiento interdominio. Tales enrutadores se denominan, en adelante, enrutador interdominio, enrutador EGP (EGP: exterior gateway protocol) o instancias EGP. En el caso del protocolo BGP (BGP: border gateway protocol) también se habla de un speaker BGP o una instancia BGP. Tras la facilitación de una ruta alternativa, se propaga un mensaje sobre la falla de enlace, sin embargo, no a través de toda la red (como en el caso de BGP), sino sólo a lo largo de la ruta alternativa. Los enrutadores que reciben el mensaje ajustan su enrutamiento interdominio para un enrutamiento a lo largo de la ruta alternativa. Esto ocurre, por ejemplo, modificando las tablas de enrutamiento de los enrutadores interdominio correspondientes a los dominios que se encuentran en la ruta alternativa.
Acorde a la invención, tras comprobar la falla de enlace se verifica, a través de los enrutadores interdominio, si existe una ruta alternativa para el enrutador. En el caso de que este no sea el caso, se envía un mensaje de solicitud a un enrutador interdominio vecino, con el cual se solicita la transmisión de, al menos, una ruta alternativa. Este mensaje de solicitud contiene, por ejemplo, información acerca del enlace fallado y el destino por alcanzar, de modo que el enrutador interdominio receptor del mensaje puede buscar rutas para llegar al destino que eviten dicho enlace. Si existe una ruta alternativa en el enrutador interdominio vecino ésta es transmitida en el marco de un mensaje de respuesta. Si existen múltiples rutas alternativas pueden ser transmitidas todas o, acorde a criterios adecuados (métrica, ancho de banda, disponibilidad) las más favorables. Este concepto también puede ser ampliado si se emite un mensaje de respuesta cuando no existe una ruta alternativa, para transmitir este resultado al enrutador interdominio solicitante.
Enrutadores interdominio vecinos son, a su vez, enrutadores interdominio que se pueden comunicar entre sí sin mediación de otro enrutador interdominio. En principio los enrutadores interdominio vecinos se pueden encontrar en el mismo sistema autónomo o en diferentes sistemas autónomos. Pueden estar unidos directamente, a través de un enlace o a través de otros enrutadores que no soportan enrutamiento interdominio.
La invención amplía el concepto conocido por la memoria EP 1453250. Las rutas alternativas para un enrutamiento interdominio que evita una falla de enlace también pueden ser conservadas y utilizadas, acorde a la invención, si en el momento del reconocimiento de la falla sólo se encuentran en el enrutador interdominio vecino.
En el caso de que no exista una ruta alternativa, es adecuado enviar los mensajes de solicitud a todos los enrutadores BGP internos vecinos que estén disponibles (la falla de enlace puede conducir a una no disponibilidad de un enrutador EGP vecino).
Dado que el factor tiempo juega un papel importante en una reacción ante una falla, no se la debería postergar demasiado a causa de la espera de la notificación de una ruta alternativa. Por ello, acorde a un perfeccionamiento, se propone implementar un temporizador o timer y que se tengan en cuenta sólo las rutas alternativas ingresadas hasta expirar el timer. Por ejemplo, tras expirar el timer, se pueden seleccionar, de las rutas alternativas comunicadas, las más adecuadas, conforme a criterios como, por ejemplo, la métrica y la disponibilidad. Otro modo de proceder es utilizar la primera ruta alternativa comunicada dentro del tiempo del temporizador, para minimizar la demora originada por la falla de enlace. En el caso de que dentro del tiempo del timer no se dé a conocer ninguna ruta alternativa por enrutadores EGP vecinos, se puede llevar a cabo una reacción de falla, acorde al protocolo EGP utilizado, por ejemplo, una adaptación de topología mediante el protocolo BGP.
La invención también comprende un enrutador, acondicionado para una comunicación con otros enrutadores mediante un protocolo EGP (enrutador EGP) y que presenta medios adicionales para la realización del procedimiento acorde a la invención (especialmente para la emisión/recepción/evaluación de mensajes de solicitud y de respuesta). Estos medios pueden comprender tanto medios de hardware (CPU, ASIC) como así también medios de software (rutinas de ordenador, protocolos de comunicación).
A continuación, el objeto de la invención se detalla en el marco de un ejemplo de ejecución, y a partir de las figuras correspondientes.
Se muestra:
Figura 1 Reacción acorde al protocolo BGP en el caso de una falla de enlace con enrutamiento interdominio BGP,
Figura 2 Reacción ante una falla por facilitación de una ruta alternativa,
Figura 3 Configuración de red con enrutador interdominio BGP vecino,
Figura 4 intercambio de datos para la transmisión de rutas alternativas.
Mediante las figuras 1 y 2 se detalla el concepto de la aplicación de rutas alternativas en el caso de enrutamiento interdominio, como también se describe en la memoria EP 1453250. A su vez, se parte de la aplicación del protocolo BGP como protocolo EGP.
La figura 1 muestra once sistemas autónomos o dominios de enrutamiento AS-1 a AS-11, así como enlaces que unen los sistemas autónomos entre sí. Los sistemas autónomos se comunican mediante el protocolo BGP, asimismo, los enrutadores individuales de los sistemas autónomos están acondicionados con capacidades de protocolo correspondientes. Se habla, en este caso, de speakers BGP, o instancias BGP. Mediante estas instancias BGP, los sistemas autónomos intercambian mensajes entre sí, que, o bien, confirman el estado almacenado, o bien informan acerca de las modificaciones a tener en cuenta para el enrutamiento. En la figura 1 está indicado de qué modo el protocolo BGP reaccionará ante una falla de enlace, de manera controlada. En este caso, el enlace entre los sistemas autónomos
AS-6 y AS-8 está fallado. Como reacción a esta falla -la reacción está identificada mediante flechas- se propagan los denominados mensajes de actualización en toda la red, es decir, los once sistemas autónomos AS-1, .., AS-11 contienen mensajes de actualización que la abandonan para un nuevo cálculo de las rutas óptimas, en lo que respecta a la métrica local.
La figura 2 muestra la misma red de sistemas autónomos que la figura 1. En la figura 2 está representada una reacción rápida, facilitando una ruta alternativa, ante la falla de enlace entre los sistemas autónomos AS-6 y AS-8. Se envían mensajes a los sistemas autónomos que se encuentran en rutas alternativas para rutas que conducen por el enlace fallado. El sistema autónomo AS-8 envía mensajes acerca de la falla de enlace al sistema autónomo AS-7, éste, a su vez, al sistema autónomo AS-5. Dado que el sistema autónomo AS-8 puede alcanzar, a través de los sistemas autónomos AS-7 y AS-5, a todos los sistemas autónomos en la mitad derecha de la figura, es decir, los sistemas autónomos AS-1 a AS-4 y AS-6, no se requiere que se continúe propagando el mensaje por el sistema autónomo AS-5,
obtenido de AS-8, acerca de la falla de enlace. De manera análoga, el sistema autónomo AS-6 envía un mensaje al sistema autónomo AS-5. Éste informa entonces al sistema autónomo AS-7. Por la falla de enlace se ven afectados, por ello, los sistemas autónomos AS-5 a AS-8, que facilitan o identifican las rutas alternativas para las rutas que conducen por el enlace fallado. A diferencia de la reacción mostrada en la figura 1, mediante protocolo BGP, no es necesario propagar mensajes por toda la red. En la figura, los sistemas autónomos AS-1 a AS-4 y AS-9 a AS-11 no reciben mensajes acerca de la falla de enlace y no deben llevar a cabo ninguna adaptación.
En la figura 3 está representada una topología de Internet. En este caso, las nubes representan los sistemas autónomos (AS), a saber, AS-1, AS-2 y AS-3. Esta topología de Internet puede ser vista como recorte de las figuras 1 y 2 (asimismo, en las figuras 1 y 2 debería agregarse una unión entre los sistemas autónomos AS-1 y AS-2). Estos sistemas autónomos intercambian su información de alcance (rutas) mediante el protocolo de pasarela fronteriza. Las rutas R1, R2 y R3 en los sistemas autónomos son rutas BGP, es decir, pueden comunicarse con otras instancias BGP mediante el protocolo BGP. Si ahora falla la comunicación entre los sistemas autónomos AS-1 y AS-3, como se muestra en la representación 1, se debe encontrar una ruta nueva al sistema autónomo AS-3, para reestablecer la conectividad.
El escenario se describe desde el punto de vista del sistema autónomo AS-1. En este caso, el enrutador R3 en AS-1, que comprueba primero la falla de enlace, no conoce una ruta alternativa al sistema autónomo AS-3. A diferencia de ello, el enrutador R2 en AS-1 conoce una ruta al sistema autónomo AS-3, a través del sistema autónomo AS-2. El comportamiento BGP estandarizado propagaría la no disponibilidad y el internet global debería ser puesta en conocimiento de la falla. Con el mecanismo aquí propuesto el enrutador R3 en AS-1 puede preguntarle a los enrutadores R1 y R2 en AS-1, si conocen una ruta alternativa.
Tales solicitudes están indicadas en la figura 4 mediante flechas. A su vez, las rutas alternativas están identificadas como ruta FaSRo (Fast Scoped Rerouting Path). Como se puede observar en la figura 4, se puede preguntar a una gran cantidad de enrutador BGP vecinos por una ruta alternativa (en la figura 4, R1 a Rn). Se muestra, además, que se reenvía un mensaje de respuesta (reply for FaSRo-Path) por parte de un enrutador BGP R4 (no representado en la figura 3). Esta respuesta se lleva a cabo dentro de un intervalo de tiempo máximo, durante el cual son tenidas en cuenta sus respuestas (reply interval o intervalo de respuesta). El enrutador BGP R1 realizará, por ello, un enrutamiento correspondiente a esta ruta alternativa. Si dentro del intervalo de respuesta no se obtiene ninguna respuesta de los enrutadores, el BGP utilizaría su mecanismo inherente y propagaría la modificación en el internet global. Como se describe en la memoria EP 1453250, también puede utilizarse el mecanismo BGP de manera complementario, si el enlace falla de modo permanente (persistent error).

Claims (6)

1. Procedimiento para la facilitación de rutas alternativas como reacción rápida ante la falla de un enlace entre dos dominios de enrutamiento (AS1, AS2), en una red orientada a paquetes, en el cual
-
a través de uno de los dominios de enrutamiento (AS1) se determina la falla del enlace,
-
se facilita una ruta alternativa al destino para, al menos, una ruta a un destino que pasa por el enlace fallado,
- -
notificando los dominios de enrutamiento (AS2, AS3) que se hallan en la ruta alternativa
\hskip1.3cm
y
- -
por el hecho de que los dominios de enrutamiento (AS2, AS3) notificados que se encuentran en la ruta alternativa ajustan sus enrutamientos interdominio conforme a un enrutamiento al destino, a lo largo de la ruta alternativa, hasta que todos los dominios de enrutamiento (AS2, AS3) en la ruta alternativa hayan ajustado su enrutamiento interdominio conforme a un enrutamiento en la ruta alternativa hasta el destino,
asimismo:
-
la falla es determinada a través de un enrutador interdominio (R3), y
-
a través del enrutador interdominio (R3) se verifica si se encuentra almacenada una ruta alternativa en el enrutador,
caracterizado porque
-
en el caso de no hallarse una ruta alternativa en el enrutador, se envía un mensaje de solicitud a, al menos, un enrutador interdominio (R2, R3) vecino, con el cual se solicita la transmisión de, al menos, una ruta alternativa, y
-
en el caso de hallarse una ruta alternativa en el enrutador interdominio (R2, R3) vecino, éste se informa en el marco de un mensaje de respuesta al enrutador interdominio (R1).
2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque
-
los mensajes de solicitud son enviados a todos los enrutadores interdominio (R2, R3) vecinos disponibles.
3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque
-
al emitir, al menos, un mensaje de solicitud, se inicia un temporizador, y
-
para un enrutamiento interdominio al destino sólo se tienen en cuenta las rutas alternativas comunicadas antes de que expire el temporizador.
4. Procedimiento acorde a la reivindicación 3, caracterizado porque
-
si no se transmite ninguna ruta alternativa antes de que expire el temporizador, se lleva a cabo una adecuación del enrutamiento interdominio, teniendo en cuenta la falla de enlace, mediante un protocolo de pasarela fronteriza, o Border Gateway Protocol.
5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
-
el mensaje de solicitud contiene información acerca del enlace fallado.
6. Enrutador interdominio (R1) equipado de modo tal que se pueda realizar un procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5.
ES06763435T 2005-06-02 2006-06-01 Procedimiento para la facilitacion de rutas alternativas como reaccion rapida ante la falla de un enlace entre dos dominios de enrutamiento. Active ES2317556T3 (es)

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