CN102594580A - 提高虚拟专用网中业务可靠性的方法及***、接入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高虚拟专用网中业务可靠性的方法，在VPN中设置主用BNG以及备用BNG，用户通过接入网络及主用BNG接入VPN；包括：在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息；所述备用BNG根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述主用BNG；所述主用BNG确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述备用BNG发布的VPN用户路由信息，通过所述备用BNG发送下行流量。本发明同时公开了一种实现上述方法的***，以及虚拟专用网中的接入装置。本发明实现了VPN用户的业务连续性，同时无需更改VPN中的VPN用户路由信息、避免了路由震荡。

Description

提高虚拟专用网中业务可靠性的方法及***、接入装置
技术领域
本发明涉及虚拟专用网(VPN，Virtual Private Network)中宽带网络网关BNG的冗余技术，尤其涉及一种提高虚拟专用网(VPN，Virtual Private Network)中业务可靠性的方法及***，以及，虚拟专用网中的接入装置。
背景技术
在传统的企业网络配置中，要进行异地局域网之间的互连，传统的方法是租用数字数据网(DDN，Digital Data Network)专线或帧中继，这样的通讯方案必然导致高昂的网络通讯/维护费用。虚拟专用网指的是依靠Internet服务提供商(ISP，Internet Service Provider)和其它网络服务提供商(NSP，NetworkService Provider)，在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。在虚拟专用网中，任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用某种公众网的资源动态组成。因特网工程任务组(IETF，InternetEngineering Task Force)将基于因特网协议(IP，Internet Protocol)的虚拟专用网(VPN，Virtual Private Network)定义为：“使用IP机制仿真出一个私有的广域网”是通过私有的隧道技术在公共数据网络上仿真一条点到点的专线技术。所谓虚拟，是指用户不再需要拥有实际的长途数据线路，而是使用Internet公众数据网络的长途数据线路。所谓专用网络，是指用户可以为自己制定一个最符合自己需求的网络。
对于移动办公人员与远端个人用户而言，一般通过拨号方式接入就近的运营商网关设备，并进入企业的虚拟专用网，该网关设备统称为宽带网络网关(BNG，Broadband Network Gateway)，包括宽带接入服务器(BAS，BroadbandAccess Server)、宽带远程接入服务器(BRAS，Broadband Remote Access Server)、宽带网络接入服务器(BNAS，Broadband Network Access Server)、二层隧道协议网络服务器(LNS，L2TP Network Server)、业务路由器(SR，Service Router)、LTE业务网关(SGW，Serving Gateway)等设备。BNG在对用户的拨号请求进行认证、授权之后，将用户的路由加入该用户对应的VPN路由表中，使该用户能够访问对应的VPN网络。
VPN业务是运营商利润率较高的业务之一，是需要重点保障高可靠性的业务。目前，在三层VPN网络中网络故障保护的手段有多种，例如VPN快速重路由(FRR，Fast Reroute)等，但在VPN用户采用拨号方式通过二层网络接入BNG的场景下，目前IETF并没有相应的标准。现有技术中较为可行的是设置两台BNG并在两台BNG间建立信息同步通道、用以同步VPN用户信息，包括用户路由、服务质量(QoS，Quality of Service)参数、访问控制列表(ACL，Access Control List)、策略路由等等，同时在两台BNG上运营主备协商协议(如虚拟路由器冗余协议(VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol)等)和快速检测机制(如双向路径检测(BFD，Bidirectional Forwarding Detection)等)，通过BNG及时上下行链路的故障快速检测来切换BNG的主备状态，以实现VPN用户业务在故障情况下的快速切换。备份BNG需要在切换为主用状态后向上层网络刷新用户路由或用户地址池路由，在路由刷新生效之前上层网络发往用户的流量都会仍旧发往原主用BNG，产生短时间的流量中断。当主用BNG或其上行链路发生故障时无法避免流量中断的问题，而当主用BNG下行链路故障发生时，当前的优化方案是主用BNG将收到的从上层网络发往用户的流量转发到备用BNG并经备用BNG发往用户，而BNG可选是否向网络侧发布用户路由或用户地址池路由，即主用BNG故障发生后的网络侧发往用户流量可以在路由刷新之后改为直接经过备用BNG发往用户或始终保持经主用BNG、备用BNG发往用户的方式转发。这种主备BNG间的用户流量转发的路径可以采用BNG经上层网络的隧道(如通用路由封装(GRE，Generic RoutingEncapsulation)隧道等)或BNG间的直连物理链路。
为了实现在主备BNG间基于隧道或直连链路的不同VPN用户流量转发，目前采用的方式是为每个VPN配置静态路由，即在每个VPN的路由表中加入一条隧道路由或直连路由作为默认路由，主用BNG下行链路故障导致用户路由不可达时，通过默认路由将用户流量转发到备用BNG，但这种方式配置维护复杂对维护人员要求较高且配置量大，对每个VPN都要单独配置，存在错配漏配的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高虚拟专用网中业务可靠性的方法及***，以及，虚拟专用网中的接入装置，能提高VPN中的业务可靠性，保证了用户接入网络的成功率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种提高虚拟专用网中业务可靠性的方法，在VPN中设置主用BNG以及备用BNG，用户通过接入网络及主用BNG接入VPN；所述方法包括：
在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息；
所述备用BNG根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述主用BNG；
所述主用BNG确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述备用BNG发布的VPN用户路由信息，通过所述备用BNG发送下行流量。
优选地，在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息具体为：
所述主用BNG实时地、或周期性地、或确定自身的下行链路故障后，将当前在线的VPN用户信息发送给所述备用BNG。
优选地，所述主用BNG确认自身下行链路故障后，设置所接收到的所述备用BNG发布的VPN用户路由信息的优先级，高于自身本地的用户路由信息的优先级。
优选地，所述方法还包括：
所述备用BNG转发所述主用BNG的VPN用户的下行流量时，向所述VPN发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
优选地，所述方法还包括：
所述VPN接收到所述备用BNG发布的VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息后，通过所述备用BNG直接发送VPN用户的下行流量。
优选地，所述备用BNG通过多协议扩展边界网关协议MG-BGP向所述主用BNG发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
优选地，所述备用BNG根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息具体为：
所述备用BNG根据所接收到的VPN用户信息中的地址信息，生成目的地址为VPN用户的地址的转发路由列表。
所述备用BNG分别通过下层网络和VPN网络、或下层网络和备用BNG与主用BNG之间的直连链路，与主用BNG建立链路检测机制，以区分主用BNG下行链路故障、主用BNG整机故障或主用设备上行链路故障。
一种提高虚拟专用网中业务可靠性的***，包括VPN、BNG和接入网络，其中，用户通过接入网络以及BNG接入到VPN；其特征在于，所述***包括：
设置单元，用于设置主用BNG以及备用BNG；其中，用户通过所述接入网络及主用BNG接入VPN；
备份单元，用于实现在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息；
备用BNG，用于根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述主用BNG；
主用BNG，用于确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述备用BNG发布的VPN用户路由信息，通过所述备用BNG发送下行流量。
优选地，所述主用BNG还用于，实时地、或周期性地、或确定自身的下行链路故障后，将当前在线的VPN用户信息发送给所述备用BNG。
优选地，所述主用BNG，还用于在确认自身下行链路故障后，设置所接收到的所述备用BNG发布的VPN用户路由信息的优先级，高于自身本地的用户路由信息的优先级。
优选地，所述备用BNG还用于，在转发所述主用BNG的VPN用户的下行流量时，向所述VPN发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
优选地，所述VPN还用于，在接收到所述备用BNG发布的VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息后，通过所述备用BNG直接发送VPN用户的下行流量。
一种虚拟专用网中的接入装置，至少包括第一接入设备以及第二接入设备；所述第一接入设备以及所述第二接入设备之间实现VPN用户信息的备份；
第一接入设备，用于根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述第二接入设备；
第二接入设备，用于确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述第一接入设备发布的VPN用户路由信息，通过所述第一接入设备发送下行流量。
本发明采用备用BNG向主用BNG发布用户VPN路由的方式，以便在主用BNG的下行链路发生故障时，用户的下行流量经由主用BNG发往备用BNG，并最终转发给VPN用户，从而实现了VPN用户的业务连续性，同时无需更改VPN中的VPN用户路由信息、避免了路由震荡。本发明中设置的备用BNG对用户不透明，提升了用户体验。
附图说明
图1为本发明提高虚拟专用网中业务可靠性的***的结构示意图；
图2为本发明实施例一的提高虚拟专用网中业务可靠性的方法的流程图；
图3为本发明实施例二的提高虚拟专用网中业务可靠性的方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例的基本思想为，采用备用BNG向主用BNG发布用户VPN路由的方式，以便在主用BNG的下行链路发生故障时，用户的下行流量经由主用BNG发往备用BNG，并最终转发给VPN用户，从而实现了VPN用户的业务连续性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明提高虚拟专用网中业务可靠性的***的结构示意图，如图1所示，本发明提高虚拟专用网中业务可靠性的***具体包括VPN、BNG和接入网络，其中，本发明中设置了主用BNG以及备用BNG，用户通过接入网络以及主用BNG接入到VPN，主用BNG和备用BNG之间通过有线或无线链路连接(为保证主用BNG和备用BNG之间的数据流量，优选使用有线线路连接)；接入网络包括互联网等网络，只要能实现与BNG之间的连接即可。另外，本发明提高虚拟专用网中业务可靠性的***中还包括设置单元以及备份单元等处理单元，这些单元分布于***中的相关网元中，并不限定这些处理单元的连接位置，只要能实现本发明设定的相关功能即可。
当主用BNG以及备用BNG之间的连接链路不足以支持VPN到用户的下行流量时，需要备用BNG将自身存储的VPN用户路由信息对VPN公布，由VPN直接通过备用BNG将发送给用户的下行流量发送给各用户。此时，备用BNG完全实现了主用BNG的功能。
其中，设置单元，用于设置主用BNG以及备用BNG；其中，用户通过所述接入网络及主用BNG接入VPN；本发明中的设置单元，可通过相应的主用及备用身份设置的相关协议而实现对BNG身份的配置。
备份单元，用于实现在主用BNG和备用BNG之间备份VPN用户信息；本发明中的备份单元只要能实现主用BNG将通过自身接入VPN的用户信息发送给备用BNG即可。
在本发明提高虚拟专用网中业务可靠性的***中，备用BNG以及主用BNG执行下述功能。
备用BNG，用于根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述主用BNG；
主用BNG，用于确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述备用BNG发布的VPN用户路由信息，通过所述备用BNG发送下行流量。
主用BNG，实时地、或周期性地、或确定自身的下行链路故障后，将当前在线的VPN用户信息发送给备用BNG。
需要说明的是，本发明中，主用BNG只要在确认下行链路故障时或之前将当前在线的VPN用户信息同步到备用BNG即可。当然，最好在确认下行链路故障之前即实现备用BNG、主用BNG之间的路由信息确认，一旦确认主用BNG下行链路出现故障，即可根据备用BNG公布的路由信息实现下行数据流的转发。
备用BNG分别通过下层网络和VPN网络、或下层网络和备用BNG与主用BNG之间的直连链路，与主用BNG建立链路检测机制，以区分主用BNG下行链路故障、主用BNG整机故障或主用设备上行链路故障。
主用BNG进一步确认自身下行链路故障后，设置所接收到的所述备用BNG发布的VPN用户路由信息的优先级，高于自身本地的用户路由信息的优先级。
备用BNG转发主用BNG的VPN用户的下行流量时，向VPN发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
VPN，进一步在接收到备用BNG发布的VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息后，通过备用BNG直接发送VPN用户的下行流量。
备用BNG通过多协议扩展边界网关协议(BGP-Mp，Multi-protocolExtension for Border Gateway Protocol)向主用BNG发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
备用BNG根据所接收到的VPN用户信息中的地址信息，生成目的地址为VPN用户的地址的转发路由列表。
本领域技术人员应当理解，本发明提高虚拟专用网中业务可靠性的***与现有网络结构的区别是增设了备用BNG，以下结合下述实施例，进一步阐明本发明技术方案的实质。
本发明还记载了一种虚拟专用网中的接入装置，所述装置至少包括第一接入设备以及第二接入设备；所述第一接入设备以及所述第二接入设备之间实现VPN用户信息的备份；
第一接入设备，用于根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述第二接入设备；
第二接入设备，用于确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述第一接入设备发布的VPN用户路由信息，通过所述第一接入设备发送下行流量。
上述的第一接入设备的结构及其功能，可参照本发明上文以及下文中述及的备用BNG的结构及其功能而理解，第二接入设备的结构及其功能，可参照本发明上文以及下文中述及的主用BNG的结构及其功能而理解。这里不再赘述。
实施例一
图2为本发明实施例一的提高虚拟专用网中业务可靠性的方法的流程图，如图2所示，两台BNG(主用BNG和备用BNG)之间以双向转发检测(BFD，Bidirectional Forwarding Detection)协议进行链路状态检测，以虚拟路由器冗余协议(VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol)协议进行B NG主备状态协商，在主用设备与备用设备间进行用户信息备份，其中BNG1为主用设备，BNG2为备用设备。本示例中，备用BNG在主用BNG的下行链路故障前对主用BNG发布路由信息。本示例提高虚拟专用网中业务可靠性的方法具体包括以下步骤：
步骤201，在BNG1与BNG2之间建立一个TCP连接作为消息通道，用以备份在线用户信息(包括VPN用户信息)；
步骤202，分别在主备BNG上运行BFD协议，以检测主备BNG之间、BNG1设备与下层设备之间、BNG2设备与下层设备之间、两台BNG与上层网络设备之间的网络连通性；
步骤203，在BNG1与BNG2之间运行VRRP协议，以协商BNG1与BNG2的主备状态，配置VRRP协议参数实现BNG1为主用BNG，BNG2为备用BNG。
步骤204，BNG1通过上述消息通道将在线用户信息(包括VPN用户信息)发送给BNG2。
步骤205，BNG2根据BNG1同步过来的VPN用户信息，通过MP-BGP协议将VPN用户的路由发送给向BNG1。
步骤206，BNG1通过MP-BGP协议收到从BNG2发来的路由之后，将该路由作为用户的备份路由。
步骤207，当BNG1的下行链路故障时，BNG1上VPN用户的主用路由失效，BNG1匹配到上述用户备份路由，将下行流量发送给BNG2；
步骤208，BNG2收到BNG1发来的用户流量后，根据BNG1同步过来的用户信息，将流量转发给对应的用户。
实施例二
图3为本发明实施例二的提高虚拟专用网中业务可靠性的方法的流程图，如图3所示，两台BNG之间以BFD协议进行链路状态检测，以虚拟路由器冗余协议(VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol)协议进行B NG主备状态协商，在主用设备与备用设备间进行用户信息备份，其中BNG1为主用设备，BNG2为备用设备。本示例与上述示例的区别是，备用BNG在主用BNG的下行链路故障后对主用BNG发布路由信息。本示例提高虚拟专用网中业务可靠性的方法具体包括以下步骤：
步骤301，在BNG1与BNG2之间建立一个TCP连接作为消息通道，用以备份在线用户信息(包括VPN用户信息)；
步骤302，分别在主备BNG上运行BFD协议，以检测主备BNG之间、BNG1设备与下层设备之间、BNG2设备与下层设备之间、两台BNG与上层网络设备之间的网络连通性。
步骤303，在BNG1与BNG2之间运行VRRP协议，以协商BNG1与BNG2的主备状态，配置VRRP协议参数实现BNG1为主用BNG，BNG2为备用BNG。
步骤304，BNG1通过上述消息通道将在线用户信息(包括VPN用户信息)发送给BNG2。
步骤305，当BNG1的下行链路故障时，BNG2根据BNG1同步过来的VPN用户信息，通过MP-BGP协议将VPN用户的路由发送给向BNG1。
步骤306，BNG1通过MP-BGP协议收到从BNG2发来的路由之后，将流量发送给BNG2。
步骤307，BNG2收到BNG1发来的用户流量后，根据BNG1同步过来的用户信息，将流量转发给对应的用户。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种提高虚拟专用网中业务可靠性的方法，其特征在于，在虚拟专用网VPN中设置主用宽带网络网关BNG以及备用BNG，用户通过接入网络及主用BNG接入VPN；所述方法包括：
在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息；
所述备用BNG根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述主用BNG；
所述主用BNG确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述备用BNG发布的VPN用户路由信息，通过所述备用BNG发送下行流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息具体为：
所述主用BNG实时地、或周期性地、或确定自身的下行链路故障后，将当前在线的VPN用户信息发送给所述备用BNG。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主用BNG确认自身下行链路故障后，设置所接收到的所述备用BNG发布的VPN用户路由信息的优先级，高于自身本地的用户路由信息的优先级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述备用BNG转发所述主用BNG的VPN用户的下行流量时，向所述VPN发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述VPN接收到所述备用BNG发布的VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息后，通过所述备用BNG直接发送VPN用户的下行流量。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述备用BNG通过多协议扩展边界网关协议MG-BGP向所述主用BNG发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备用BNG根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息具体为：
所述备用BNG根据所接收到的VPN用户信息中的地址信息，生成目的地址为VPN用户的地址的转发路由列表。
8.一种提高虚拟专用网中业务可靠性的***，所述***包括VPN、BNG和接入网络，其中，用户通过接入网络以及BNG接入到VPN；其特征在于，所述***包括：
设置单元，用于设置主用BNG以及备用BNG；其中，用户通过所述接入网络及主用BNG接入VPN；
备份单元，用于实现在所述主用BNG和所述备用BNG之间备份VPN用户信息；
备用BNG，用于根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述主用BNG；
主用BNG，用于确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述备用BNG发布的VPN用户路由信息，通过所述备用BNG发送下行流量。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述主用BNG还用于，实时地、或周期性地、或确定自身的下行链路故障后，将当前在线的VPN用户信息发送给所述备用BNG。
10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述主用BNG，还用于在确认自身下行链路故障后，设置所接收到的所述备用BNG发布的VPN用户路由信息的优先级，高于自身本地的用户路由信息的优先级。
11.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述备用BNG还用于，在转发所述主用BNG的VPN用户的下行流量时，向所述VPN发布VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息。
12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述VPN还用于，在接收到所述备用BNG发布的VPN用户路由信息或VPN用户地址池路由信息后，通过所述备用BNG直接发送VPN用户的下行流量。
13.一种虚拟专用网中的接入装置，其特征在于，所述装置至少包括第一接入设备以及第二接入设备；所述第一接入设备以及所述第二接入设备之间实现VPN用户信息的备份；
第一接入设备，用于根据VPN用户信息生成VPN用户的路由信息，并发送给所述第二接入设备；
第二接入设备，用于确认VPN用户下行链路故障后，接收到VPN用户的下行流量时，根据所述第一接入设备发布的VPN用户路由信息，通过所述第一接入设备发送下行流量。
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