TWI586131B - 使用標籤分配協定之多重協定標籤交換技術快速重路由（ｌｄｐ－ｆｒｒ） - Google Patents

使用標籤分配協定之多重協定標籤交換技術快速重路由（ｌｄｐ－ｆｒｒ） Download PDF

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Description

使用標籤分配協定之多重協定標籤交換技術快速重路由(LDP-FRR)
本發明之實施例係關於網路連結之領域；且更具體而言，係關於MPLS(多重協定標籤交換技術)快速重路由。
本申請案主張2011年3月6日提出申請之美國臨時申請案第61/449,696號及2011年2月28日提出申請之美國臨時申請案第61/447,671號之權益，該等申請案以引用方式併入本文中。
以最小損耗恢復訊務係電信公司級(carrier-class)網路中之一基本要求。快速重路由(FRR)係一種在一網路中發生失效條件下以最小損耗恢復訊務之技術。
RFC 5036中所定義之LDP(標籤分配協定)係一種用以設置MPLS(多重協定標籤交換技術)(RFC 3031及3032中所定義)實施方案中之標籤交換路徑(LSP)之廣泛部署之協定。LDP建立沿著由IGP(內部閘道器協定)(舉例而言，RFC 2328中所定義)設置之路由路徑的LSP。因此，由LDP在失效條件下建立之LSP之收斂受IGP收斂閘控。
基於RSVP-TE(資源保留協定-訊務工程)之FRR已經標準化(RFC 4090)且實施於數個廠商平臺中。某些營運商及廠商已嘗試藉由使用RSVP-TE來解決LDP之快速收斂。此特徵通常稱為經由RSVP之LDP。
由於LDP遵循由IGP設置之路由路徑，因此其收斂受IGP收斂閘控。然而，IGP收斂慣例上已為慢。對該問題之一 良好闡述係在RFC 5714之章節4中。舉例而言，此等理由包含：偵測失效所花費之時間、本端路由器對失效作出反應之時間量、將關於該失效之資訊傳輸至網路中之其他路由器之時間量、重新計算轉發表之時間量及將重新計算之轉發表下傳至轉發硬體中之時間量。數種方法已嘗試將FRR引入IGP中以改良IGP收斂，但該等方法中之每一者皆受數個問題紛擾。舉例而言，例如draft-ietf-rtgwg-ipfrr-notvia-addresses-0X之解決此問題之方法具有部署及實施複雜性且因此尚未被選用。例如自由循環交替(RFC 5286中所闡述)之方法不具有完全涵蓋，因此電信公司在部署自由循環交替上有所保留。
提供LDP LSP之FRR之另一方法係使用RSVP-TE作為一失效繞過機制(經由RSVP之LDP)。然而，電信公司由於數個原因而不輕易部署RSVP-TE，包含由於使用一額外相當複雜之協定(例如，RSVP-TE)所致的廣泛組態及維護經歷要求，從而導致運作費用增加。經由RSVP之LDP亦要求廠商支援RSVP-TE中在眾多實施方案中不存在的眾多特徵(例如，高有效性及可靠性)。
本發明闡述使用LDP(標籤分配協定)之MPLS(多重協定標籤交換技術)快速重路由。計算在一潛在失效條件下到達一目的地網路元件之一LDP LSP(標籤交換路徑)。彼所計算LDP LSP與一當前最短路徑LDP LSP在係沿著該所計算LDP LSP之具有至該當前最短路徑LDP LSP之下一躍點 的複數個網路元件中之第一網路元件之彼網路元件處合併。
在一項實施例中，一MPLS網路中之一第一網路元件接收自該MPLS網路中之一第二網路元件通告之一第一標籤。該第一網路元件計算在一潛在失效條件下到達一目的地網路元件之一最短路徑樹(SPT)。該第二網路元件係該所計算SPT中該第一網路元件之下一躍點且不在該潛在失效條件之上游。該第一網路元件將在該潛在失效條件實現時將充當一備用路徑之一備用LDP LSP之一第二標籤通告至一或多個第三網路元件。該(等)第三網路元件係該所計算SPT上相對於該第一網路元件之上游相鄰者。該第一網路元件將一調換動作自該第二標籤安裝至該第一標籤。在此實施例中，該第一網路元件係一備用交換路徑合併點。
在一項實施例中，一MPLS網路中之一第一網路元件計算在一潛在失效條件下到達一目的地網路元件之一SPT。該第一網路元件自在該潛在失效條件實現時將充當一備用路徑之一備用LDP LSP之一第二網路元件接收一標籤。該第二網路元件係該所計算SPT上相對於該第一網路元件之一上游相鄰者。該第一網路元件針對該潛在失效條件安裝一失效觸發動作以致使在該潛在失效條件實現時在將訊務發送至該第二網路元件時使用該所接收標籤以便繞過該失效重路由訊務。回應於偵測到與該潛在失效條件對應之一失效條件，使用該備用LDP LSP之該所接收標籤將自該第二網路元件接收去往該目的地網路元件之訊務重路由回至 該第二網路元件。在此實施例中，該第一網路元件係一區域修復點。
可藉由參照以下闡述及附圖最佳地理解本發明，以下附圖用於圖解說明本發明之實施例。
在以下闡述中，闡明瞭大量具體細節。然而，應理解，可在沒有此等具體細節之情形下實踐本發明之實施例。在其他例項中，為不使對本闡述之理解模糊，未詳細展示眾所周知之電路、結構及技術。藉助所包含之闡述，熟習此項技術者將能夠在不進行過多實驗之情形下實施適當功能，性。
說明書中提及之「一項實施例」、「一實施例」、「一實例性實施例」等指示所闡述之實施例可包含一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可不必包含該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必指同一實施例。此外，當結合一實施例闡述一特定特徵、結構或特性時，應認為：無論是否明確闡述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性在熟習此項技術者之知識範圍內。
在以下闡述及申請專利範圍中，可使用術語「經耦合(coupled)」及「經連接(connected)」連同其衍生詞。應瞭解，此等術語並非旨在彼此同義。「經耦合」用於指示兩個或兩個以上元件，其可或可不彼此直接實體或電接觸、彼此協作或互動。「經連接」用於指示彼此耦合之兩個或兩個以上元件之間的通信之建立。
在本發明之一項實施例中，不相依於IGP快速收斂、IP-FRR或基於RSVP-TE之FRR提供LDP LSP之快速重路由。由於LDP具有已導致其當前廣泛選用之極簡單且容易之組態程序，因此選用本發明之實施例之一實施方案可保留簡單組態模型。在大多數情形下，一電信公司將不必改變本發明之實施例之一實施方案之任何操作程序。因此，本發明之實施例保留操作LDP之簡單性且克服IP-FRR及經由RSVP之LDP之複雜性，同時在所有故障情形中提供涵蓋。
在一項實施例中，一網路元件計算在一潛在失效條件下到達目的地之一LSP。此LSP與當前最短路徑LSP在沿著該路徑之其中合併係可能之第一節點處合併。此最小化所需之額外標籤之數目且亦確保當IGP重新收斂時不存在訊務擾動。
以下術語用於闡述本發明之實施例。一PLR(區域修復點)係一備用交換路徑(BSP)LSP之頭端LSR(標籤交換路由器)。PLR係偵測一失效且藉由在一替代路線(BSP LSP)上發送訊務來修復鏈路或節點之該失效之節點。BSP LSP係針對最短路徑LDP LSP上之一特定失效實體提供一備用路徑之一LDP LSP。該失效實體可係一鏈路、一節點或一SRLG。BSP LSP源自PLR。一備用交換路徑合併點(BSP-MP)係在彼處將BSP LSP標籤交換至針對最短路徑LDP LSP配置之一標籤的一LSR。BSP-MP不需要在潛在失效之下游。一排除SPT(最短路徑樹)係在將一特定失效點自該網路排除時自一PLR至一FEC(轉發等效類別)之最短路徑 樹。
對於在朝向一FEC之最短路徑樹上之一給定失效點，若在彼失效點之上游之一LSR在自該失效點之一PLR去往彼FEC之一排除SPT上且彼LSR屬於不穿過該失效點之至彼FEC的最短路徑LDP LSP上，則彼LSR充當一BSP-MP且通告BSP LSP之一標籤(本文中稱為一替代標籤，乃因除非發生失效否則將不採用該LSP)。BSP-MP通告沿著排除SPT之BSP LSP之替代標籤。
若自PLR至BSP-MP之最短路徑不包含在排除SPT中，則中間LSR中之每一者針對BSP LSP配置一替代標籤且將標籤調換操作安裝在其轉發結構(例如，其ILM(傳入標籤映射))中。
PLR安裝一失效動作，以使得在發生失效時，將LSP交換至去往彼FEC之BSP LSP。在一項實施例中，與一鏈路失效相比，一節點失效優先。若針對該失效，不存在去往該FEC之一BSP LSP，但存在至下一躍點或再下一躍點之一BSP LSP，則藉由將對應標籤推至標籤堆疊上來使用該BSP LSP。
在一項實施例中，在一失效之後，應在一短暫延遲之後移除對應於失效之前之拓撲之BSP LSP。
圖1圖解說明根據一項實施例之使用LDP-FRR之一實例性MPLS網路。圖1中所圖解說明之網路包含網路元件110A至110G。該等網路元件中之每一者充當一LSR。網路元件110A分別經由鏈路122、121及120與網路元件110B、110D 及110E耦合。網路元件110B進一步經由鏈路123與網路元件110C耦合。網路元件110C進一步經由鏈路124與網路元件110F耦合。網路元件110F進一步分別經由鏈路125及127與網路元件110E及110G耦合。鏈路121、122、123、124及125各自具有一成本1。鏈路120具有一成本5且鏈路126具有一成本3。
圖1圖解說明已在網路元件之間建立之若干LSP段。在一項實施例中，使用LDP建立LSP段。舉例而言，網路元件110A將一標籤L4通告至網路元件110D作為建立LSP段131之部分。網路元件110B將一標籤L3通告至網路元件110A作為建立LSP段139之部分。網路元件110C將一標籤L2通告至網路元件110B作為建立LSP段138之部分。網路元件110F將一標籤L1通告至網路元件110C作為建立LSP段137之部分且將一標籤L6通告至網路元件110E作為建立LSP段134之部分。網路元件110G將一標籤L8通告至網路元件110F作為建立LSP段136之部分且將一標籤L7通告至網路元件110E作為建立LSP段135之部分。網路元件110E將一標籤L5通告至網路元件110作為建立LSP段133之部分。網路元件110F將一標籤L6通告至網路元件110E作為建立LSP段134之部分。
圖1亦圖解說明一最短路徑樹。舉例而言，自網路元件110D至網路元件110G之訊務採用以下路徑：110D→110A→110B→110C→110F→110G。自網路元件110D至網路元件110G之訊務不經過網路元件110E，乃因鏈路120之成 本(其係5)致使其成為一較不佳之路徑。因此，已將鏈路120及LSP段133圖解說明為虛線，乃因其不係至網路元件110G之SPT之部分。亦將鏈路126及LSP段135圖解說明為虛線，乃因其不係自網路元件110E至網路元件110G之一SPT之部分。
網路元件包含轉發結構以執行標籤交換。舉例而言，網路元件110A包含規定當其自網路元件110D接收到具有標籤L4之一封包時，其欲將標籤L4與標籤L3調換且將該封包傳輸至網路元件110B之轉發結構。在一項實施例中，轉發結構包含ILM(傳入標籤映射)及NHLFE(下一躍點標籤轉發進口)資料結構。
在一項實施例中，圖1中所圖解說明之網路元件計算針對若干個潛在失效之BSP LSP，以防發生失效。將經創建用於替代路徑之BSP LSP之數目保持在一最小值，乃因可使用某些規則LSP段(針對非失效情形建立之LSP段)。舉例而言，針對一特定失效充當一BSP-MP之一網路元件可合併一BSP-LSP與一經建立LSP以重路由該失效。
以下術語用於闡述由網路元件執行以建立LDP FRR之操作。
1. 一有向圖可由G表示。節點由S、D、N、M、O及P表示。鏈路由L、K、J及I表示。
2. G中之所有鏈路具有成本>0。
3. 節點(G，D)指示圖G中之一節點D。
4. SPT代表最短路徑樹(舉例而言，藉由Dijkstra之演算 法所計算)。
5. SPT(G，S)表示自節點S(圖G中)至G中之所有其他節點之一SPT。注意SPT(G，D)係一有向非循環圖(DAG)且當然亦係一圖。
6. PairSPT(G，S，D)表示圖G中自S至D一對節點之間的SPT。
7. PairSPT(G，S，D、D1、D2、...)表示自S到達D、D1、D2、...中之任一者之最短路徑。
8. ToSPT(G，D)係自G中之所有其他節點至圖G中之一節點D之最短路徑樹(舉例而言，藉由Dijkstra之演算法所計算)。注意toSPT(G，D)亦係類似於SPT(G，S)之一DAG，且當然亦係一圖。
9. 鏈路(G，L)表示圖G中之一有向鏈路L。
10. UpNode(G，L)表示圖G中在鏈路L之上游端處之一節點。
11. DnNode(G，L)表示圖G中在L之下游端處之一節點。
12. 注意UpNode(toSPT(G，D)，L)將係將藉由在一替代路線上發送訊務來修復L中之一故障之一節點。此通常稱為用於修復L中之一故障之區域修復點(PLR)。亦注意DnNode(toSPT(G，D)，L)將係當PLR針對直接連接之LDP同級進行鏈路保護且使用標籤堆疊時訊務向後合併之一節點。
13. Upstr(G，D，L)表示由toSPT(G，D)中在L之上游之所有節點及彼等節點之間的所有鏈路組成之一G之一子 樹。若L不屬於toSPT(G，D)，則其係一NULL圖。注意upstr係一圖，但不一定係一DAG。
14. G-L表示不具有鏈路L之圖G。
15. G-F表示圖G之一子組。此處F係來自G之一組鏈路及節點(連同其所附接鏈路)。自G移除F以給出G-F。
在一連接圖G中，對於toSPT(G，D)中之任一鏈路L(對於任一D)，若在G-L中存在自UpNode(L)至D之一路徑，則在upstr(G，D，L)中存在具有至G中但不在upstr(G，D，L)中之一節點之除L之外的一鏈路之一節點。若不存在此一節點，則鏈路L係圖G之一切邊，且在G-L中不存在自UpNode(G，L)至D之路徑。目標係給經創建用於替代路徑之新LSP編號且保持沿著最短路徑路由之LDP哲理。
在一項實施例中，網路元件110A至110G中之每一者執行以下操作以在一單一鏈路失效情況下建立LDP LSP之快速路由。
1. 針對G中之每一D，進行以下操作
a. 計算toSPT(G，D)
b. 針對toSPT(G，D)中之每一鏈路L，進行以下操作：
i. 計算toSPT(G-L，D)；
ii. 若一節點在upstr(G，D，L)中且屬於pairSPT(G-L，UpNode(G，D，L)，D)，則將D之一標籤(稱作替代標籤或AL)配置(且分配)給pairSPT中之上游相鄰者。如下設置ILM(傳入標籤映射)項目：
1. 若此節點在上述pairSPT中具有不在上述upstr中之下一躍點，則其將針對所配置AL之一調換動作安裝至自同級接收之標籤
2. 否則其將一調換動作自其已配置之AL配置至自pairSPT中之下游LDP同級接收之AL
3. 係PLR之UpNode(G，D，L)安裝針對L之一失效觸發動作，其中若鏈路L失效，則替代使用由DnNode(G，D，L)所配置之標籤，其使用AL且如ILM所指示轉發封包。
4. 若針對D未接收到AL，但已針對DnNode(G，D，L)之回送位址接收到AL，則設置該失效動作以堆疊彼標籤且相應地轉發封包。
上文關於一單一鏈路失效所闡述之程序之複雜性係O(N^4)，但據信其可以O(N^3)完成。
圖2圖解說明圖1之網路，其中網路元件組態經由鏈路124之一潛在失效到達目的地網路元件110G之一BSP LSP。將關於圖3闡述圖2，圖3係圖解說明根據一項實施例用於組態LDP FRR之實例性操作之一流程圖。在一項實施例中，網路元件110A至110G中之每一者執行圖3中所闡述之操作。
在操作310處，選擇節點中之一者(網路元件110A至110G中之一者)。關於圖2，選定節點係網路元件110G。然後，流程移動至操作315，且計算自網路中之所有其他節點至選定節點110G之一SPT。然後，流程移動至操作320且選 擇一鏈路自所計算SPT排除。關於圖2，欲排除之選定鏈路係鏈路124。然後，流程移動至操作325且在排除選定鏈路之情形下計算至選定節點之SPT。因此，假設選定鏈路不為網路之部分來計算至選定節點之SPT。
然後，流程移動至操作330，其中作出執行計算之網路元件是否在選定鏈路之上游且在排除選定鏈路之情形下是否屬於自區域修復點(PLR)至選定節點之SPT的一判定。關於圖3之操作，在排除選定鏈路之情形下自PLR至選定節點之SPT本文中稱為排除SPT。
參考圖2，PLR係網路元件110C。在選定鏈路上游之節點包含網路元件110A、110B及110D。屬於排除SPT之節點係網路元件110A及110B(網路元件110D不係排除SPT之部分)。若執行計算之網路元件在選定鏈路之上游且在排除選定鏈路之情形下屬於自PLR至第二節點之SPT，則流程移動至操作335；否則流程移動至操作350。
在操作335處，執行計算之網路元件將至選定節點之一BSP-LSP之一標籤配置且分配(例如，使用LDP)至排除SPT中之上游相鄰者。舉例而言，參考圖2，網路元件110A配置且分配替代標籤AL1至網路元件110B作為建立BSP-LSP段240之部分，且網路元件110B配置且分配替代標籤AL2至網路元件110C作為建立BSP-LSP段241之部分。然後，流程移動至操作340
在操作340處，若正執行操作之網路元件在排除SPT中具有不在選定鏈路(已被排除之鏈路)之上游之下一躍點，則 流程移動至操作345(該網路元件係合併點)，否則流程移動至操作360。換言之，若該網路元件在排除SPT上且屬於不穿過失效點之至選定節點的最短路徑LDP LSP上，則其係一合併點且流程將移動至操作345。關於圖2，網路元件110A在排除SPT中具有不在鏈路124之上游之下一躍點(其係網路元件110E)。
在操作345處，網路元件將針對其已配置且分配之替代標籤之一調換動作安裝至自彼下一躍點網路元件接收之標籤。舉例而言，關於圖2，網路元件110E將針對替代標籤AL1之一調換動作安裝至先前自網路元件110E接收之標籤L5。因此，網路元件110E(在此實例中，其正充當BSP-MP)合併正被建立以繞過鏈路124之失效重路由之BSP-LSP與當前最短路徑LSP。此最小化所需之額外替代標籤之數目且亦確保當IGP重新收斂時不存在訊務擾動。流程自操作345移動至操作365。
在操作350處，若正執行操作之網路元件係PLR，則流程移動至操作355，否則流程移動至操作365。在操作355處，網路元件針對選定鏈路(其被排除)安裝一失效觸發動作以致使使用其自一上游相鄰者接收之替代標籤。舉例而言，關於圖2，網路元件110C(其正充當PLR)安裝一失效觸發動作以使得在發生鏈路124之失效時，網路元件110C將致使沿著BSP LSP段241發送自網路元件110B到來的具有標籤L2之訊務(例如，藉由改變其轉發結構中之一或多個項目)。在一項實施例中，僅PLR需要在發生一失效時藉由 致使沿著BSP LSP發送訊務來採取動作。流程自操作355移動至操作365。
在操作360處，由於該網路元件不係BSP-MP，但在選定鏈路之上游且屬於排除SPT，因此其係沿著排除SPT之一中間節點且因此將一調換動作自其針對BSP-LSP配置且分配之替代標籤安裝至自排除SPT中之一下游LDP同級接收之BSP-LSP之替代標籤。舉例而言，關於圖2，網路元件110B將一調換動作自其已配置且分配至網路元件110C之替代標籤AL2安裝至其已自網路元件110A接收之替代元件AL1。流程自操作360移動至操作365。
在操作365處，判定在至選定節點之所計算SPT中是否存在另一鏈路。若存在另一鏈路，則流程移動回至操作320且選擇另一鏈路自所計算SPT排除。若不存在另一鏈路，則流程移動至操作370，其中判定在網路中是否存在另一節點。若在該網路中確實存在另一節點，則流程移動回至操作310，其中選擇另一節點。若不存在另一節點，則流程移動至操作375且程序退出。
在一項實施例中，不針對選定節點分配替代標籤而是針對在選定鏈路之下游端處之節點之回送位址分配替代標籤。舉例而言，參考圖2，可針對在選定鏈路之下游端處之網路元件110F分配替代標籤。在此等情形下，設置失效動作以堆疊彼標籤且相應地轉發封包。
在一項實施例中，一網路元件在一節點失效情況下如下執行LDP LSP之快速重路由：
節點失效情況：
1. 針對G中之每一D，進行以下操作：
a. 計算toSPT(G，D)
b. 讓F表示G中之一節點M連同其所有鏈路。讓M1、M2、...Mn表示在toSPT(G，D)中之M上游之直接連接之節點。讓N1、N2、...Nn表示在toSPT(G，D)中之M下游之直接連接之節點。針對每一此F，進行以下操作：
i. 計算toSPT(G-F，D)
ii. 若一節點在upstr(G，D，F)中且屬於pairSPT(G-F，Mi，D))，則針對任一i(1、...、n)，將D之一標籤(稱為替代標籤或AL)配置(且分配)至PairSPT中之上游相鄰者。如下設置ILM項目：
1. 若此節點在上述pairSPT中具有不在上述Upstr中之下一躍點，則其將針對所配置AL之一調換動作安裝至自同級接收之標籤。
2. 否則其將一調換動作自其已配置之AL配置至自pairSPT中之下游LDP同級接收之AL
3. 係PLR之UpNode(G，D，F)針對L安裝一失效觸發動作，其中若鏈路L失效，則替代使用由DnNode(G，D，L)配置之標籤，其使用AL且如ILM所指示轉發封包。
4. 若尚未針對D接收到AL，但已針對再下一躍點LSR回送位址(再下一躍點可自toSPT推斷 出)接收到AL，則將該標籤與由再下一躍點配置之標籤調換(稍後定義針對此之發信擴展)且然後堆疊再下一躍點之AL。
圖4圖解說明圖1之網路，其中網路元件組態經由網路元件110F之一潛在失效到達目的地網路元件110G之一BSP LSP。將關於圖5闡述圖4，圖5係圖解說明根據一項實施例用於在一單一節點失效之情況下組態LDP FRR之實例性操作之一流程圖。在一項實施例中，網路元件110A至110G中之每一者執行圖5中所闡述之操作。
在操作510處，選擇節點中之一者(網路元件110A至110G中之一者)。關於圖4，選定節點係網路元件110G。然後，流程移動至操作515且計算自網路中之所有其他節點至選定節點110G之一SPT。然後，流程移動至操作520且選擇一節點自所計算SPT排除。關於圖4，欲排除之選定節點係網路元件110F，其在本文中稱為排除節點。然後，流程移動至操作525且在排除排除節點之情形下計算至選定節點之SPT。因此，假設排除節點不係網路之部分來計算至選定節點之SPT。
然後流程移動至操作530，其中作出執行計算之網路元件是否在排除節點之上游且在排除排除節點之情形下是否屬於自一上游節點至選定節點之SPT的一判定。關於圖5之操作，在排除排除節點之情形下自一上游節點至選定節點之SPT本文中稱作排除SPT。參考圖4，一上游節點係網路元件110C。若執行計算之網路元件係此一節點，則流程流 動至操作535；否則流程移動至操作550。
在操作535處，執行計算之網路元件將至選定節點之一BSP-LSP之一標籤配置且分配(例如，使用LDP)至排除SPT中之上游相鄰者。舉例而言，參考圖4，網路元件110A將替代標籤AL1配置且分配至網路元件110B作為建立BSP-LSP段440之部分，且網路元件110B將替代標籤AL2配置且分配至網路元件110C作為建立BSP-LSP段441之部分。然後流程移動至操作540。
在操作540處，若正執行操作之網路元件在排除SPT中具有不在所排除節點之上游之下一躍點，則流程移動至操作545(該網路元件係合併點)，否則流程移動至操作560。換言之，若該網路元件在排除SPT上且屬於不穿過失效點之至選定節點之最短路徑LDP LSP上，則其係一合併點且流程將移動至操作545。關於圖4，網路元件110A在排除SPT中具有不在網路元件110F之上游之下一躍點(其係網路元件110E)。
在操作545處，網路元件將針對其已配置且分配之替代標籤之一調換動作安裝至自彼下一躍點網路元件接收之標籤。舉例而言，關於圖4，網路元件110E將針對替代標籤AL1之一調換動作安裝至先前自網路元件110E接收之標籤L5。因此，網路元件110E(在此實例中正充當BSP-MP)合併正建立以繞過節點110F之失效重路由之BSP-LSP與當前最短路徑LSP。此最小化所需之額外替代標籤之數目且亦確保當IGP重新收斂時不存在訊務擾動。流程自操作545移 動至操作565。
在操作550處，若正執行操作之網路元件係PLR，則流程移動至操作555，否則流程移動至操作565。在操作555處，該網路元件針對選定鏈路安裝一失效觸發動作以致使使用其已自一上游相鄰者接收之替代標籤。舉例而言，關於圖4，正充當PLR之網路元件110C安裝一失效觸發動作以使得在發生節點110F之失效之後，網路元件110C將致使沿著BSP LSP段441發送自網路元件110B到來的具有標籤L2之訊務(例如，藉由改變其轉發結構中之一或多個項目)。在一項實施例中，僅PLR需要在發生一失效時藉由致使沿著BSP LSP發送訊務來採取動作。流程自操作555移動至操作565。
在操作560處，由於網路元件不係BSP-MP，而係在選定節點之上游且屬於排除SPT，因此，其係沿著排除SPT之一中間節點且因此將一調換動作自其針對BSP-LSP配置且分配之替代標籤安裝至自排除SPT中之一下游LDP同級接收之BSP-LSP之替代標籤。舉例而言，關於圖4，網路元件110B將一調換動作自其已配置且分配至網路元件110C之替代標籤AL2安裝至其已自網路元件110A接收之替代標籤AL1。流程自操作560移動至操作565。
在操作565處，判定在至選定節點之所計算SPT中是否存在可潛在失效之另一節點。若存在此一節點，則流程移動回至操作520且選擇另一節點自所計算SPT排除。若不存在另一節點，則流程移動至操作570，其中判定在網路中是 否存在另一目的地節點。若在網路中確實存在另一目的地節點，則流程移動回至操作510，其中選擇另一節點。若不存在另一目的地節點，則流程移動至操作575且程序退出。
在一項實施例中，不針對選定目的地節點而針對再下一躍點LSR中之任一者之回送位址分配替代標籤。在此等情形下，調換由彼再下一躍點配置之標籤且堆疊再下一躍點之替代標籤。
在一項實施例中，以與節點失效類似之一方式解決SRLG(共用風險鏈路群組)失效。
在某些情形下，可存在鏈路屬於具有不可推斷出已失效之特定SRLG之一關係之多個SRLG卻仍存在一替代路徑但並未計算出之複雜情況。此等複雜情況並不能藉由以上闡述得以解決。
在某些情形下，可存在一異質網路，其中不同LSR可具有不同標籤轉發表容量限制。在此等情形下，某些LSR可能不具有足夠標籤轉發項目來容納此等程序所需要之額外標籤(AL)。在此情況下，僅針對回送位址分配AL，且使用標籤堆疊來將封包標籤交換至下一躍點。
LSP設置模式
1. 所有節點進行計算且配置下游主動提供之標籤。
2. PLR進行Alt-LSP之計算且經由顯式路徑信號通知LSP。上游按需模式。
在一項實施例中，定義發信擴展以建立LDP FRR。發信 擴展允許BSP-MP信號通知PLR需要設置一BSP LSP且當發生一特定失效時該BSP LSP支援。因此，發信擴展識別至其之備用LSP欲設置且識別針對其設置該備用LSP之一失效之一節點。
舉例而言，以下發信擴展經定義以建立LDP FRR：
1. 定義一新TLV(必須與路徑向量TLV一起啟用)。此新TLV類似於路徑向量TLV如何記錄沿著路徑之LSR Id來記錄LSP之標籤。該新TLV可稱為「標籤向量TLV」。
2. 含有首碼(涵蓋鏈路(p2p及多重存取)及節點)與SRLG之一清單之一新可選TLV。此新可選TLV用在標籤映射及標籤請求訊息中。該新可選TLV可稱為「拓撲排除TLV」。
選用本文中所闡述之LDP FRR程序之實施例之一實施方案可保留LDP之簡單組態模型。因此，本發明之實施例保留操作LDP之簡單性且克服IP-FRR及經由RSVP之LDP之複雜性，同時在所有故障情形中提供涵蓋。
圖6圖解說明根據一項實施例實施LDP FRR之一實例性網路元件。網路元件600包含控制平面610及資料平面650(有時稱作一轉發平面或一媒體平面)。控制平面610判定如何路由資料(例如，封包)(例如，資料之下一躍點及資料之傳出埠)且資料平面650負責轉發彼資料。控制平面610包含IGP(內部閘道器協定)模組615及LDP(標籤分配協定)模組620。IGP模組615可執行一鏈路狀態協定，例如， OSPF(開放最短路徑優先)或IS-IS(中間系統至中間系統)或執行另一協定，例如RIP(路由資訊協定)。IGP模組615與其他網路元件通信以交換路線且基於一或多個路由度量來選擇彼等路線。將選擇之IGP路線儲存在RIB(路由資訊庫)625中。IGP模組615亦可致使將未選擇且未儲存在RIB 625中之路線項目儲存在一區域RIB(例如，一IGP區域RIB)中。
LDP模組620與其同級(LDP同級)交換標籤映射資訊。舉例而言，LDP模組620可產生標籤映射訊息且自其同級接收標籤映射訊息。LDP模組620依靠由IGP模組615提供至RIB 625之基本路由資訊以便轉發標籤封包。LDP模組620配置標籤且將與轉發標籤封包相關之其他資訊(例如，NHLFE資訊、ILM(傳入標籤映射)資訊、FTN資訊)儲存在MPLS資訊庫630中。LDP模組620包含擴展LDP模組620之功能性以支援本文中所闡述之LDP-FRR程序之LDP-FRR模組622。在一項實施例中，LDP-FRR模組622執行圖3及/或圖5中所闡述之操作。
控制平面610基於RIB 625及MPLS資訊庫630用路線資訊程式化資料平面650。具體而言，將來自RIB 625之某些資訊程式化至FIB(轉發資訊庫)655且將來自MPLS資訊庫630之某些資訊程式化至ILM結構660、NHLFE結構665及FTN結構670。舉例而言，按需要將BSP LSP之替代標籤程式化至資料平面650之ILM結構660及NHLFE結構665中之一或多者，以使得若發生失效，則可根據BSP LSP迅速地(例 如，以線路速率)重路由訊務。
在一項實施例中，網路元件600包含一組一或多個線路卡(有時稱為轉發卡)及一組一或多個控制卡。該組線路卡及控制卡透過一或多個機構(例如，耦合該等線路卡之一第一完整網及耦合所有該等卡之一第二完整網)耦合在一起。該組線路卡通常組成資料平面且可分別儲存在轉發封包時將使用之FIB 655、ILM 660、NHLFE 665及FTN 670。具體而言，FTN 670用於轉發未被加標籤(例如，其係自入口LSR處之MPLS域外部接收)但在轉發之前欲加標籤之封包。ILM 660用於轉發經加標籤封包。控制卡通常執行包含IGP模組615、LDP模組620之協定，且儲存RIB 625及MPLS資訊庫630。
如本文中所使用，一網路元件(例如，一路由器、交換器、橋接器)係以通信方式互連網路上之其他設備(例如，其他網路元件、終端站)之一件網路連結設備，包含硬體及軟體。某些網路元件係「多重服務網路元件」，其提供對多重網路連結功能(例如，路由、橋接、交換、第2層彙聚、通訊期邊界控制、服務品質及/或用戶管理)之支援及/或對多重應用服務(例如，資料、語音及視訊)之支援。用戶終端站(例如，伺服器、工作站、膝上型電腦、小筆電、掌上型電腦、行動電話、智慧電話、多媒體電話、網際網路協定上之語音(VOIP)電話、使用者設備、終端機、可攜式媒體播放器、GPS單元、遊戲系統、視訊轉換器)存取經由網際網路提供之內容/服務及/或在覆疊在網際網路 上(例如，穿隧通過網際網路)之虛擬專用網路(VPN)上之內容/服務。該內容及/或服務通常係由屬於一服務或內容提供商之一或多個終端站(例如，伺服器終端站)或參與一同級間服務之終端站提供，且可包含(舉例而言)公用網頁(例如，免費內容、店面、搜尋服務)、專用網頁(例如，提供電子郵件服務之使用者名稱/密碼存取之網頁)及/或經由VPN之企業網路。通常，用戶終端站耦合(例如，透過耦合至一存取網路(有線或無線地)之用戶端設備)至邊緣網路元件，該等邊緣網路元件耦合(例如，透過一或多個核心網路元件)至其他邊緣網路元件，該等其他邊緣網路元件耦合至其他終端站(例如，伺服器終端站)。
如本文中所闡述，指令可指代特定硬體組態，例如經組態以執行某些操作或具有一預定功能性或儲存在體現於一非暫時電腦可讀媒體上之軟體指令之特殊應用積體電路(ASIC)。因此，圖中所展示之技術可使用在一或多個電子裝置(例如，一終端站、一網路元件)上儲存並執行之程式碼及資料來實施。此等電子裝置使用電腦可讀媒體儲存並傳遞(內部地及/或在一網路上與其他電子裝置)程式碼及資料，例如非暫時電腦可讀儲存媒體(例如，磁碟；光碟；隨機存取記憶體；唯讀記憶體；快閃記憶體裝置；相變記憶體)及暫時電腦可讀通信媒體(例如，電、光、聲或其他形式之傳播信號-例如載波、紅外線信號、數位信號)。另外，此等電子裝置通常包含耦合至一或多個其他組件之一組一或多個處理器，例如一或多個儲存裝置(非暫時機器 可讀儲存媒體)、使用者輸入/輸出裝置(例如，一鍵盤、一觸控螢幕及/或一顯示器)及網路連接件。該組處理器與其他組件之耦合通常係透過一或多個匯流排及橋接器(亦稱作匯流排控制器)。因此，一給定電子裝置之儲存裝置通常儲存用於在彼電子裝置之該組一或多個處理器之上執行之程式碼及/或資料。當然，本發明之一實施例之一或多個部件可使用不同軟體、韌體及/或硬體組合來實施。
雖然已就數個實施例來闡述本發明，但熟習此項技術者將認識到本發明並不限於所闡述之實施例，而可藉助隨附申請專利範圍之精神及範疇內之修改及更改來實踐本發明。因此，將該說明視為說明性而非限制性。
110A‧‧‧網路元件
110B‧‧‧網路元件
110C‧‧‧網路元件
110D‧‧‧網路元件
110E‧‧‧網路元件
110F‧‧‧網路元件
110G‧‧‧網路元件
120‧‧‧鏈路
121‧‧‧鏈路
122‧‧‧鏈路
123‧‧‧鏈路
124‧‧‧鏈路
125‧‧‧鏈路
126‧‧‧鏈路
127‧‧‧鏈路
131‧‧‧標籤交換路徑段
133‧‧‧標籤交換路徑段
134‧‧‧標籤交換路徑段
135‧‧‧標籤交換路徑段
136‧‧‧標籤交換路徑段
137‧‧‧標籤交換路徑段
138‧‧‧標籤交換路徑段
139‧‧‧標籤交換路徑段
240‧‧‧備用交換路徑標籤交換路徑段
241‧‧‧備用交換路徑標籤交換路徑段
440‧‧‧備用交換路徑標籤交換路徑段
441‧‧‧備用交換路徑標籤交換路徑段
610‧‧‧控制平面
615‧‧‧內部閘道器協定模組
620‧‧‧標籤分配協定模組
622‧‧‧標籤分配協定快速重路由模組
625‧‧‧路由資訊庫
630‧‧‧多重協定標籤交換技術資訊庫
650‧‧‧資料平面
655‧‧‧轉發資訊庫
660‧‧‧傳入標籤映射結構
665‧‧‧下一躍點標籤轉發進口結構
670‧‧‧FTN結構
AL1‧‧‧替代標籤
AL2‧‧‧替代標籤
L1‧‧‧標籤
L2‧‧‧標籤
L3‧‧‧標籤
L4‧‧‧標籤
L5‧‧‧標籤
L6‧‧‧標籤
L7‧‧‧標籤
L8‧‧‧標籤
圖1圖解說明根據一項實施例使用LDP-FRR之一實例性MPLS網路；圖2圖解說明圖1之網路，其中根據一項實施例網路元件組態經由一鏈路之一潛在失效到達一給定目的地網路元件之一BSP LSP；圖3係圖解說明根據一項實施例用於組態針對一單一鏈路失效之LDP-RFF之實例性操作之一流程圖；圖4圖解說明圖1之網路，其中根據一項實施例網路元件組態經由一網路之一潛在失效到達一給定目的地網路元件之一BSP LSP；圖5係圖解說明根據一項實施例用於組態針對一單一節點失效之LDP-FRR之實例性操作之一流程圖；及 圖6圖解說明根據一項實施例實施LDP FRR之一實例性網路元件。
110A‧‧‧網路元件
110B‧‧‧網路元件
110C‧‧‧網路元件
110D‧‧‧網路元件
110E‧‧‧網路元件
110F‧‧‧網路元件
110G‧‧‧網路元件
120‧‧‧鏈路
121‧‧‧鏈路
122‧‧‧鏈路
123‧‧‧鏈路
124‧‧‧鏈路
125‧‧‧鏈路
126‧‧‧鏈路
127‧‧‧鏈路
131‧‧‧標籤交換路徑段
133‧‧‧標籤交換路徑段
134‧‧‧標籤交換路徑段
135‧‧‧標籤交換路徑段
136‧‧‧標籤交換路徑段
137‧‧‧標籤交換路徑段
138‧‧‧標籤交換路徑段
139‧‧‧標籤交換路徑段
L1‧‧‧標籤
L2‧‧‧標籤
L3‧‧‧標籤
L4‧‧‧標籤
L5‧‧‧標籤
L6‧‧‧標籤
L7‧‧‧標籤
L8‧‧‧標籤

Claims (20)

  1. 一種在一第一網路元件中用於使用標籤分配協定(LDP)之多重協定標籤交換技術(MPLS)快速重路由之方法，其中該第一網路元件係一MPLS網路中之複數個網路元件中之一者，該方法包括以下步驟：接收自該MPLS網路中之一第二網路元件通告(advertised)之一第一標籤；計算在可潛在地(potentially)於該MPLS網路上發生之一選定失效(selected failure)條件下到達一目的地網路元件之一最短路徑樹(SPT)，其中該第二網路元件係該所計算SPT中該第一網路元件之下一躍點(nexthop)且不在該選定失效條件之上游；將在該選定失效條件實現時將充當一備用路徑之一備用LDP標籤交換路徑(LSP)之一第二標籤通告至一組一或多個第三網路元件，其中該組第三網路元件係該所計算SPT上相對於該第一網路元件之上游相鄰網路元件；及將一調換動作(swap action)自該第二標籤安裝至該第一標籤。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括以下步驟：自包含該第二標籤之該組第三網路元件中之一者接收一封包；將該第二標籤與該第一標籤調換；及藉助該第一標籤將該封包傳輸至該第二網路元件。
  3. 如請求項1之方法，其中該選定失效條件係在該第一網路元件之下游之一鏈路及在該第一網路元件之下游之一網路元件中之一者之一失效。
  4. 如請求項1之方法，其中該第一網路元件係一備用交換路徑合併點。
  5. 如請求項1之方法，其中該第二網路元件係在穿過該選定失效條件之一當前最短路徑LSP上自該第一網路元件之一第一躍點。
  6. 如請求項1之方法，其中自該第二網路元件通告之該第一標籤係由該第一網路元件在不顧預期失效條件而將封包傳輸至該第二網路元件時使用。
  7. 一種用於參與一多重協定標籤交換技術(MPLS)網路中使用標籤分配協定(LDP)之MPLS快速重路由之第一網路元件，其包括：一組一或多個處理器；及一控制平面，其包含一LDP模組，該LDP模組在由該組處理器執行時致使該組處理器執行以下操作：接收自該MPLS網路中之一第二網路元件通告之一第一標籤，計算在可潛在地於該MPLS網路上發生之一選定失效條件下到達一目的地網路元件之一最短路徑樹(SPT)，其中該第二網路元件係該所計算SPT中該第一網路元件之下一躍點且不在該選定失效條件之上游，將在該選定失效條件實現時將充當一備用路徑之一 備用LDP標籤交換路徑(LSP)之一第二標籤通告至一組一或多個第三網路元件，其中該組第三網路元件係該所計算SPT上相對於該第一網路元件之上游相鄰網路元件，及將一調換動作自該第二標籤安裝至該第一標籤於該第一網路元件之一資料平面中之一或多個轉發資料結構中。
  8. 如請求項7之網路元件，其進一步包括：該資料平面，其在由該組處理器執行時進一步致使該組處理器執行以下操作：自包含該第二標籤之該組第三網路元件中之一者接收一封包；使用該一或多個轉發結構將該第二標籤與該第一標籤調換；及藉助該第一標籤將該封包傳輸至該第二網路元件。
  9. 如請求項7之網路元件，其中該選定失效條件係在該第一網路元件之下游之一鏈路及在該第一網路元件之下游之一網路元件中之一者之一失效。
  10. 如請求項7之網路元件，其中該第一網路元件係一備用交換路徑合併點。
  11. 如請求項7之網路元件，其中該第二網路元件係在穿過該選定失效條件之一當前最短路徑LSP上自該第一網路元件之一第一躍點。
  12. 如請求項7之網路元件，其中自該第二網路元件通告之 該第一標籤係由該第一網路元件在不顧預期失效條件而將封包傳輸至該第二網路元件時使用。
  13. 一種在一第一網路元件中用於使用標籤分配協定(LDP)之多重協定標籤交換技術(MPLS)快速重路由之方法，其中該第一網路元件係一MPLS網路中之複數個網路元件中之一者，該方法包括以下步驟：計算在可潛在地於該MPLS網路上發生之一選定失效條件下到達一目的地網路元件之一最短路徑樹(SPT)；自一第二網路元件接收在該選定失效條件實現時將充當一備用路徑之一備用LDP標籤交換路徑(LSP)之一標籤，其中該第二網路元件係該所計算SPT上相對於該第一網路元件之一上游相鄰網路元件；及針對該選定失效條件安裝一失效觸發動作以致使在該選定失效條件實現時使用該所接收標籤來將訊務發送至該第二網路元件。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括以下步驟：偵測與該選定失效條件對應之一失效條件；回應於該偵測步驟，使用該備用LDP LSP之該所接收標籤將自該第二網路元件接收且去往該目的地網路元件之訊務重路由至該第二網路元件。
  15. 如請求項13之方法，其中該選定失效條件係在該第一網路元件之下游之一鏈路及在該第一網路元件之下游之一網路元件中之一者之一失效。
  16. 如請求項13之方法，其中該第一網路元件係一區域修復 點。
  17. 一種用於參與一多重協定標籤交換技術(MPLS)網路中使用標籤分配協定(LDP)之MPLS快速重路由之第一網路元件，其包括：一組一或多個處理器；及一控制平面，其包含一LDP模組，該LDP模組在由該組處理器執行時致使該組處理器執行以下操作：計算在可潛在地於該MPLS網路上發生之一選定失效條件下到達一目的地網路元件之一最短路徑樹(SPT)；自一第二網路元件接收在該選定失效條件實現時將充當一備用路徑之一備用LDP標籤交換路徑(LSP)之一標籤，其中該第二網路元件係該所計算SPT上相對於該第一網路元件之一上游相鄰網路元件；及針對該選定失效條件在該第一網路元件之一資料平面中之一組一或多個轉發結構中安裝一失效觸發動作以致使在該選定失效條件實現時使用該所接收標籤來將訊務發送至該第二網路元件。
  18. 如請求項17之網路元件，其進一步包括：該資料平面，其在由該組處理器執行時進一步致使該組處理器執行以下操作：回應於與該選定失效條件對應之一失效條件之一偵測，使用該備用LDP LSP之該所接收標籤將自該第二網路元件接收之訊務重路由回至該第二網路元件。
  19. 如請求項17之網路元件，其中該選定失效條件係在該第一網路元件之下游之一鏈路及在該第一網路元件之下游之一網路元件中之一者之一失效。
  20. 如請求項17之網路元件，其中該第一網路元件係一區域修復點。
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