CN100461755C - 基于mpls te隧道的数据报文传输方法和节点设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法和节点设备，其核心均为：确定需要进行MPLS TE隧道交换的交换节点，在交换节点处设置不同MPLS TE隧道进行隧道交换的路由转发信息，交换节点根据路由转发信息将数据报文在不同的MPLS TE隧道中交换传输。本发明能够使整网边缘带宽资源的总和远远高于网络核心处的带宽资源，使网络资源层层收敛，并且有效避免了隧道数量N平方的问题，缓解了大量隧道对网络核心节点产生的压力、及RSVP-TE的状态刷新压力；本发明设置MPLS TE隧道交换的路由转发信息的方法简单、易于实现；从而实现了满足网络资源层层收敛的需求、提高带宽资源利用率、提高网络可扩展性的目的。

Description

基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法和节点设备

技术领域

本发明涉及流量工程技术领域，具体涉及一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法和节点设备。

背景技术

MPLS TE(多协议标签交换流量工程)技术通过扩展IGP协议收集整网的链路带宽信息，并且采用CSPF(约束最短路径优先)算法，计算出一条符合若干约束条件的端到端的隧道连接，比如通过指定带宽信息，MPLS TE技术就可以计算出一条端到端的满足带宽要求和业务类型要求的隧道，并且在隧道沿途节点进行带宽资源预留。在资源紧张的情况下，MPLS TE能够抢占低优先级LSP隧道带宽资源，满足大带宽LSP或重要用户的需求。同时，基于MPLS TE的FRR(快速重路由)技术可以实现当LSP隧道故障或网络中某一节点发生拥塞时，通过FRR链路或是节点保护来提供保护，以达到小于50ms的故障倒换。

从上述描述可知，MPLS TE技术是一种真正的端到端的QOS解决方案，MPLS TE技术已成为IP技术中解决QOS和可靠性等问题的重要解决方案，MPLS TE技术正在被广泛部署。

当前，MPLS TE技术的部署都是采用端到端部署的方法，如在一个网络中的任何两个PE设备之间部署MPLS TE隧道，MPLS TE技术可以和MPLS VPN等结合起来，以获得高QOS保证和高可靠性保证。

当MPLS TE技术和MPLS VPN等结合时，MPLS TE隧道是作为MPLS VPN的外层隧道来使用的，MPLS TE隧道不是由IGP(内部网关协议)驱动而建立的隧道，而是由LDP(标签分发协议)创建的LSP(标签交换路径)隧道等。

当MPLS TE技术和MPLS VPN等结合时，MPLS TE的应用存在如下缺陷：

MPLS TE隧道提供的是一种端到端的带宽恒定的隧道，其本身没有带宽收敛能力，如果在整网部署，那么对于一个网络来说，整网边缘的带宽资源的总和与网络核心处的网络资源等值或接近，从而，不能满足网络资源层层收敛的需求。由于MPLS TE隧道是端到端部署，因此，随着网络节点的增多，会存在隧道数量N平方的问题，如整网有100个节点，任意两节点之间只建一条隧道，那么整网的隧道数量大约是：100×(100-1)，如果再加上TE FRR的保护隧道，整网的隧道数量又将增加很多。这些大量的隧道会对网络核心节点产生很大的压力，而且，MPLS TE的主要承载信令RSVP-TE(资源预留协议-流量工程)是一种软状态刷新的协议，隧道数量的增多会对协议的状态刷新产生很大的压力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法和节点设备，通过使各MPLS TE隧道具有隧道交换能力，以实现网络资源层层收敛的目的。

为达到上述目的，本发明提供的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，包括：

a、根据网络层次将网络划分为多个区域网络，并在各区域网络中的节点间设置端到端的MPLS TE隧道；

确定需要将不同区域网络中的MPLS TE隧道进行隧道交换的交换节点；

b、在所述交换节点处设置所述不同MPLS TE隧道进行隧道交换的路由转发信息，所述路由转发信息包含所述不同MPLS TE隧道进行隧道交换的内层标签和外层标签；

c、交换节点根据所述路由转发信息将数据报文在所述不同MPLS TE隧道中交换传输。

所述MPLS TE隧道包括：基于MPLS VPN的MPLS TE隧道。

所述步骤a具体包括：

根据网络层次将网络划分为多个区域网络，并在各区域网络中的节点间设置端到端的MPLS TE隧道；

确定需要将不同区域网络中的MPLS TE隧道进行隧道交换的交换节点。

所述步骤a中区域网络包括：多个接入网络、及核心网络。

所述路由转发信息包括：下一跳节点、出标签、入标签和出接口。

所述出标签、入标签包括：MPLS TE标签和VPN标签。

所述交换节点为：基于BGP路由反射器的节点；

且所述步骤b具体包括：

交换节点接收基于BGP的路由消息；

所述交换节点根据路由消息中承载的信息修改路由转发信息中对应路由转发项中的内层标签和下一跳节点，并修改基于BGP的路由消息中的内层标签、下一跳节点，同时，扩散所述修改后的路由消息。

所述步骤c具体包括：

所述交换节点从MPLS TE隧道中接收数据报文，并根据其存储的路由转发信息确定与该数据报文中承载的内层标签匹配的路由转发信息；

所述交换节点根据该匹配的路由转发信息修改该数据报文中的内层标签信息，并将该数据报文通过该匹配路由转发信息中的出接口传输至对应的MPLS TE隧道。

本发明还提供一种节点设备，包括：数据报文转发模块，所述节点设备用于连接不同区域网络中的端到端的MPLS TE隧道，所述节点设备还包括：

路由转发信息存储模块：存储有不同MPLS TE隧道交换的路由转发信息，所述路由转发信息包含所述不同MPLS TE隧道进行隧道交换的内层标签和外层标签；

所述数据报文转发模块：根据路由转发信息存储模块中存储的路由转发信息将数据报文在不同MPLS TE隧道中交换传输。

所述节点设备中还包括：

路由转发信息更新模块：根据其接收的路由消息更新路由转发信息存储模块中存储的路由转发信息，并相应更新路由消息中的信息，同时，将更新的路由消息扩散传输。

此外，本发明还提供了一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输***，包括至少两个区域网络，每个区域网络内的节点间部署端到端的MPLS TE隧道，所述MPLS TE隧道呈网状全连接，所述区域网络之间由交换节点来连接，所述交换节点处设置不同区域网络中的MPLS TE隧道进行隧道交换的路由转发信息。

通过上述技术方案的描述可知，通过在需要进行MPLS TE隧道交换的交换节点处设置MPLS TE隧道交换的路由转发信息，使MPLS TE隧道具有隧道交换能力；通过在各区域网络中设置端到端的MPLS TE隧道，并使各区域网络中的MPLS TE隧道具有隧道交换能力，使整网边缘带宽资源的总和远远高于网络核心处的带宽资源，使网络资源能够层层收敛，减少带宽资源恒定的端到端MPLSTE隧道对整网带宽资源的消耗；本发明能够使整网隧道数量、尤其是网络核心处的隧道数量不会随着网络节点数量的增多而成N平方增长，有效避免了隧道数量N平方的问题，缓解了大量隧道对网络核心节点产生的压力、及RSVP-TE的状态刷新压力；通过在交换节点设置基于BGP的路由反射器，使路由反射器能够对路由消息中的下一跳节点、入标签、出标签等进行修改并扩散传输，在对原有BGP协议改变不大的情况下，简化了MPLS TE隧道交换的路由转发信息设置过程，增强了BGP协议；从而通过本发明提供的技术方案实现了满足网络资源层层收敛的需求、提高带宽资源利用率、提高网络可扩展性的目的。

附图说明

图1是本发明的MPLS TE隧道交换体系结构示意图；

图2是本发明的MPLS VPN使用MPLS TE隧道交换的控制流程图；

图3是本发明的MPLS VPN使用MPLS TE隧道交换的转发流程图。

具体实施方式

端到端MPLS TE隧道仅仅是一种端到端的隧道功能，不能具有隧道交换能力，因此，端到端MPLS TE隧道的网络部署是单层的，不是层次化的。如果MPLS TE隧道能够进行隧道交换，则能够实现层次化的MPLS TE隧道，使整个网络中的带宽资源层层收敛。

因此，本发明的核心是：确定需要进行MPLS TE隧道交换的交换节点，在交换节点处设置不同MPLS TE隧道进行隧道交换的路由转发信息，交换节点根据所述路由转发信息将数据报文在不同的MPLS TE隧道中交换传输。

下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

当一个节点既是一条端到端的MPLS TE隧道的起始节点，又是另一条端到端的MPLS TE隧道的终止节点时，将该节点称为不同MPLS TE隧道交换的交换节点。为了使网络具有层次性，本发明可以根据网络的层次化需要将网络划分为多个区域网络。

网络的层次应至少为两层，如将网络划分为接入网络和核心网络两个层次。当网络被划分为接入网络和核心网络时，本发明中的区域网络对应为两类，即接入网络区域和核心网络区域，接入网络区域的数量可以为多个，核心网络区域的数量可以为1个。

本发明的每个区域网络中都部署有区域网络内的端到端的MPLS TE隧道，如核心网络区域中部署有核心网络区域内节点的端到端的MPLS TE隧道，各接入网络区域中均部署有接入网络区域内节点的端到端的MPLS TE隧道。

每个区域网络中的MPLS TE隧道成网状全连接状态，针对每个区域网络中的每条MPLS TE隧道，都可以为其提供端到端的QOS保证和TE FRR可靠性保护等。由于每个区域网络中的节点数量不是很多，因此，不会存在MPLS TE隧道数量N平方问题、及网络带宽资源利用率低等问题。

分别属于不同区域网络中的端到端的MPLS TE隧道具有隧道交换能力，该交换能力由分别与不同区域网络中的端到端的MPLS TE隧道相关的节点来实现，本发明将这个的节点称为Tnode(Transit node，交换节点)，Tnode是本发明为实现MPLS TE隧道交换而引入的。

本发明的MPLS TE隧道交换体系结构如附图1所示。

图1中，整个网络被划分为多个区域网络，其中，区域网络1和区域网络3为接入网络区域，区域网络2为核心网络区域，每个区域网络中都设置有该区域节点之间的端到端MPLS TE隧道，如图1中黑粗的虚线所示。

在这个体系结构中，区域1中的PE和区域3中的PE之间没有部署一条端到端的MPLS TE隧道，如PE1和PE2之间没有端到端的MPLS TE隧道。每个区域网络中的节点间部署了MPLS TE隧道，每个区域网络中部署的MPLS TE隧道可呈网状分布。这样，区域1中的PE和区域3中的PE可以通过区域1、区域2、区域3中的多条MPLS TE隧道衔接起来，以达到一条端到端的MPLS TE隧道的效果，如PE1与PE2之间可通过PE1与Tnodel之间的L1隧道、Tnode1与Tnode2之间的L2隧道、Tnode2与PE2之间的L3隧道衔接起来，从而，达到一条PE1和PE2的端到端的MPLS TE隧道的效果。

具体的说，区域网络1中的端到端的MPLS TE隧道经过Tnode1实现和区域网络2中的端到端的MPLS TE隧道进行隧道交换，使数据报文能够从区域网络1中的端到端的MPLS TE隧道达到Tnode2，然后，Tnode2再进行区域网络2中的端到端的MPLS TE隧道和区域网络3中的端到端的MPLS TE隧道进行隧道交换。这样，Tnode1和Tnode2充当了隧道交换的交换节点的角色。当然，不仅仅是L1隧道经过Tnode1和区域网络2中的L2隧道进行交换，区域网络1中的其他MPLS TE隧道也会经过Tnode1和区域网络2中的L2隧道进行交换。

由此可以看出，区域网络2中的L2隧道是一种更高层次的交换隧道，或者说区域网络2和区域网络1、区域网络3相比，是一个更高层次的区域网络，区域网络2中的隧道也是一种更高层次的隧道，L2隧道为区域网络1、区域网络2中的MPLS TE隧道提供了隧道交换的通道，区域网络2可以看作是MPLS TE隧道交换区域，而区域网络1、区域网络3可以称为MPLS TE隧道接入区域。从而，本发明通过使MPLS TE隧道具有隧道交换能力，将一个部署了MPLS TE隧道的扁平化的网络改造为层次化的网络。

由于MPLS TE隧道本身并不能提供隧道交换功能，它仅仅提供了一种简单的隧道功能，不能解决几个MPLS TE隧道之间的隧道交换关系，因此，隧道交换必须依赖其他控制层面来实现。

下面以在MPLS VPN应用中实现基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法为例，对本发明的技术方案进行说明。

MPLS VPN应用包括：MPLS L3VPN、MPLS L2VPN如PWE3，VPLS应用等，它们之间有一个共同之处就是都需要一条连接两个PE的隧道，为了保证QOS和高可靠性，MPLS TE隧道是这些VPN应用的理想隧道选择。

从上述对MPLS TE隧道交换框架的描述中可以得知，本发明必须依赖其他控制层面来实现MPLS TE隧道交换，通过控制层面在不同MPLS TE隧道交换的交换节点中设置隧道交换的路由转发信息，如图1中，需要在Tnode1和Tnode2中设置路由转发信息。在MPLS VPN应用中，需要借助于MPLS VPN的控制层面信令，如BGP等来实现。

在MPLS VPN应用中，广泛采用BGP协议作为控制信令来承载MPLS VPN路由信息，用MPLS VPN路由信息中的下一跳来选择MPLS TE隧道，实现原理如下：

在MPLS VPN网络中选择Tnode，同时在Tnode中配置BGP的路由反射器。Tnode中的BGP路由反射器可以修改其接收的基于BGP路由消息中的下一跳，将路由消息中的下一跳信息改为相应的Tnode的地址，由于Tnode也可能同时充当其他正常控制流程的路由反射点，因此，Tnode可以根据BGP携带的控制信息中的VPN信息来识别。

基于BGP的路由消息中携带的下一跳被改变后，路由消息中携带的标签信息也将被替换成新的MPLS TE隧道标签信息、VPN标签信息，并且，Tnode中的BGP会将携带有新的下一跳信息和新的标签信息的路由消息继续向其他的Tnode或PE扩散。其他Tnode在接收到该路由消息后，可根据需要进行与上述描述相同的操作。

在经过上述路由消息的扩散后，Tnode中会存储有MPLS TE隧道交换的路由转发信息，Tnode在从一条隧道中接收到数据报文后，根据该数据报文中承载的MPLS TE隧道标签信息、VPN标签信息等与其存储的路由转发信息中的记录匹配，并根据匹配记录中的出标签进行标签交换，然后，根据该匹配记录中的出接口、下一跳节点等将该数据报文继续在相应的MPLS TE隧道中传输。

本发明的MPLS TE隧道交换的控制流程如附图2所示。MPLS TE隧道交换的控制流程即在Tnode中设置路由转发信息的流程。

图2中，PE1扩散的路由消息中的VPN标签为L1，该路由消息通过隧道A扩散到Tnode1，Tnode1根据路由消息中的VPN标签L1更新隧道A的路由转发信息VPN标签为L1，将隧道A的路由转发信息中的下一跳节点更新为PE1，并将路由消息中的VPN标签改变为L2，将路由消息中的MPLS TE隧道标签改变为隧道B，将路由消息中的下一跳修改为Tnode1，并扩散该路由消息。

Tnode1扩散的路由消息通过隧道B扩散到Tnode2，Tnode2根据路由消息中的VPN标签L2更新隧道B的路由转发信息中出标签的VPN标签为L2，将隧道B的路由转发信息中的下一跳节点更新为Tnode1，并将路由消息中的VPN标签、MPLS TE隧道标签、下一跳分别修改为L3、隧道C、Tnode2，并扩散该路由消息。

Tnode2扩散的路由消息通过隧道C扩散到PE2，PE2终结该路由消息。

在经过上述路由消息的扩散后，数据报文的传输过程如附图3所示。

图3中，PE2需要传输承载有负载的数据报文，PE2根据该数据报文中的VPN标签，将该数据报文的MPLS TE隧道标签、VPN标签、下一跳节点分别设置为隧道C、L3、Tnode2，然后，根据MPLS TE隧道标签、VPN标签、下一跳节点将其通过隧道C传输至Tnode2；Tnode2将数据报文中的MPLS TE隧道标签、VPN标签、下一跳节点分别修改为隧道B、L2、Tnode1，然后，将该数据报文通过隧道B传输至Tnode1；Tnode1将数据报文中的MPLS TE隧道标签、VPN标签、下一跳节点分别修改为隧道A、L1、PE1，并将该数据报文通过隧道A传输至PE1。

这样，在PE2、Tnode1和Tnode2上选择的TE隧道都将是一个本区域网络内的MPLS TE隧道，而不会是不同区域网络的PE之间的端到端的隧道。

本发明提供的节点设备包括：数据报文转发模块、路由转发信息存储模块和路由转发信息更新模块。

路由转发信息存储模块主要用于存储有不同MPLS TE隧道进行隧道交换的路由转发信息，该路由转发信息由路由转发信息更新模块来设置。路由转发信息存储模块中存储的路由转发信息包括：下一跳节点、入标签、出标签、出接口等。

数据转发模块主要用于根据路由转发信息存储模块中存储的路由转发信息将数据报文在不同MPLS TE隧道中交换传输。数据转发模块使数据报文在不同MPLS TE隧道中交换传输的方法如上述方法中的描述。

路由转发信息更新模块主要用于根据其接收的路由消息更新路由转发信息存储模块中存储的路由转发信息，并相应更新路由消息中的信息，同时，将更新的路由消息扩散传输。路由转发信息更新模块实现MPLS TE隧道交换的控制过程，具体如上述方法中的描述。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，本发明的申请文件的权利要求包括这些变形和变化。

Claims (9)

1.一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，包括：

a、根据网络层次将网络划分为多个区域网络，并在各区域网络中的节点间设置端到端的MPLS TE隧道；

确定需要将不同区域网络中的MPLS TE隧道进行隧道交换的交换节点；

b、在所述交换节点处设置所述不同MPLS TE隧道进行隧道交换的路由转发信息，所述路由转发信息包含所述不同MPLS TE隧道进行隧道交换的内层标签和外层标签；

c、所述交换节点根据所述路由转发信息将数据报文在所述不同MPLS TE隧道中交换传输。

2.如权利要求1所述的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，所述MPLS TE隧道包括：基于MPLS VPN的MPLS TE隧道。

3.如权利要求1所述的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，所述步骤a中区域网络包括：多个接入网络、及核心网络。

4.如权利要求1或2所述的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，所述路由转发信息包括：下一跳节点、出标签、入标签和出接口。

5.如权利要求4所述的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，所述出标签、入标签均包括：MPLS TE隧道标签和VPN标签。

6.如权利要求4所述的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，所述交换节点为：基于BGP路由反射器的节点；

且所述步骤b具体包括：

交换节点接收基于BGP的路由消息；

所述交换节点根据路由消息中承载的信息修改路由转发信息中对应路由转发项中的内层标签和下一跳节点，并修改基于BGP的路由消息中的内层标签、下一跳节点，同时，扩散所述修改后的路由消息。

7.如权利要求4所述的一种基于MPLS TE隧道的数据报文传输方法，其特征在于，所述步骤c具体包括：

所述交换节点从MPLS TE隧道中接收数据报文，并根据其存储的路由转发信息确定与该数据报文中承载的内层标签匹配的路由转发信息；

所述交换节点根据该匹配的路由转发信息修改该数据报文中的内层标签信息，并将该数据报文通过该匹配路由转发信息中的出接口传输至对应的MPLS TE隧道。

8.一种节点设备，包括：数据报文转发模块，其特征在于，所述节点设备用于连接不同区域网络中的端到端的MPLS TE隧道，所述节点设备还包括：

路由转发信息存储模块：存储有不同MPLS TE隧道交换的路由转发信息，所述路由转发信息包含所述不同MPLS TE隧道进行隧道交换的内层标签和外层标签；

所述数据报文转发模块：根据所述路由转发信息将数据报文在不同MPLSTE隧道中交换传输。

9.如权利要求8所述的一种节点设备，其特征在于，所述节点设备中还包括：

路由转发信息更新模块：根据其接收的路由消息更新路由转发信息存储模块中存储的路由转发信息，并相应更新路由消息中的信息，同时，将更新的路由消息扩散传输。

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