CN104871495B - 用于叠加网络的虚拟叠加网关 - Google Patents

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Abstract

一种用于在包含多种数据平面封装的虚拟叠加网络(OVN)的隧道端点上进行通信的方法，包括：通过第一叠加隧道接收数据包，其中，所述数据包包括第一封装类型的封装报头和内部目的地址；基于所述内部目的地址确定出口隧道端点和所述出口隧道端点支持的第二封装类型；通过把所述第一封装类型的封装报头替换为所述第二封装类型的封装报头形成转换包，对所述数据包进行封装转换；通过第二叠加隧道将所述转换包转发至所述出口隧道端点，其中，所述第一封装类型和所述第二封装类型是不同的封装类型，所述数据包是指向所述出口隧道端点的。

Description

用于叠加网络的虚拟叠加网关
相关申请案交叉申请
本发明申请要求由Lucy Yong于2012年9月26日递交的发明名称为“一种网络虚拟叠加网关用于多种数据平面封装的***和方法”的第61/706,067号美国临时申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文。
关于由联邦政府赞助研究或开发的声明
不适用。
参考缩微胶片附录
不适用。
背景技术
在提供新应用和/或服务的效率、成本和速度方面，计算机虚拟化显著且迅速地改变着信息技术(Information Technology，IT)行业。这种趋势继续朝着网络虚拟化发展，其中，一组虚拟机(Virtual Machine，VM)或服务器可以在虚拟网络环境下进行通信，其中，所述虚拟网络环境与数据中心(Data Center，DC)中的底层物理网络解耦。虚拟叠加网络(Overlay Virtual Network，OVN)是向一组VM或服务器提供网络虚拟化服务的一种途径。虚拟叠加网络使得可以在一个普通网络架构上建立许多虚拟租户网络，其中，每个虚拟租户网络可以有独立的地址空间、独立的网络配置和相互之间的业务隔离，所述虚拟租户网络都与所述基本网络架构解耦。另外，由于不再受物理网络的限制，虚拟叠加网络可以支持VM的迁移。进一步地，虚拟叠加网络可以加快多租户云应用和虚拟DC的配置，这将带来软件定义DC等潜在的全新DC应用。
虚拟叠加网络可以提供一组租户***(Tenant System，TS)间的通信，其中，所述TS可以是服务器或物理服务器上的VM。虚拟叠加网络可以通过网络虚拟边缘节点(NetworkVirtualization Edge，NVE)向所述连接的TS提供二层(L2)或三层(L3)业务，其中，NVE可作为虚拟机监视器内部的虚拟交换机和/或物理交换机或路由器的一部分实现。NVE封装入口租户流量，并且跨过底层网络在隧道上把封装的流量发送到出口NVE。把原始数据包传送给合适的TS前，隧道远端端点上的出口NVE将所述流量去封装。目前，业界有许多封装协议，例如，虚拟扩展局域网(Virtual eXtensible Local Area Network，VXLAN)封装、微软的基于通用路由封装协议的网络虚拟化(Network Virtualization over Generic RoutingEncapsulation，NVGRE)封装、因特网协议(Internet Protocol，IP)通用路由封装(GenericRouting Encapsulation，GRE)等。在某些情况下，虚拟叠加网络实例中的多个NVE可以采用不同的封装协议。另外，虚拟叠加网络可以与虚拟局域网等虚拟非叠加网络互相配合。因此，现有技术中需要一种方案，可以通过自动映射业务和标识以及转换不同封装协议之间的封装语义来实现虚拟叠加网络中的多种数据平面封装。
发明内容
在一个示例性实施例中，隧道端点通过以下方式实现在包含多种数据平面封装的虚拟叠加网络(Overlay Virtual Network，OVN)中进行通信：加入OVN；发布支持的路由和多种支持的包括叠加和非叠加封装的封装类型；追踪其他OVN成员的路由和对应的封装类型；维护包含OVN中的路由和对应的封装类型的转发表；当接收到第一封装类型的数据包，而该数据包是指向第二封装类型的出口隧道端点时，进行封装转换；根据从所述转发表表项中提取的路由和出口隧道端点，转发所述数据包至目的端。
在另一示例性实施例中，一种计算机程序产品包括存储在非瞬时性介质中的多条计算机可执行指令，所述多条指令在被处理器执行时能够使隧道端点在包含多种数据平面封装的OVN中执行控制面功能。在本示例性实施例中，所述控制面功能包括：加入OVN；发布支持的路由和支持的封装类型；获取其他OVN成员的路由和对应的封装类型；维护包含OVN中的路由和对应的封装类型的转发表；向封装类型与所述支持的封装类型相同的对等体建立叠加隧道。
在又一示例性实施例中，通过扩展边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)来自动支持包括多种数据平面封装的OVN中的控制信令。在本示例性实施例中，所述自动控制信令包括：加入OVN；通过BGP开放消息发布支持的能力和通过BGP更新消息发布支持的路由和支持的隧道封装属性；获取OVN成员的能力、路由和对应的隧道封装属性；维护包含OVN成员的路由和对应的隧道封装属性的转发表。
以下结合附图和权利要求对上述以及其他特征做更清晰详细的描述。
附图说明
为了更完整地理解本发明，请结合附图和详细说明参考以下简单描述，其中，相同图例编号代表相同部分。
图1为本发明实施例可操作的叠加网络***的示例性实施例的示意图；
图2为包含多种数据平面封装的叠加网络***的示例性实施例的示意图；
图3为在支持相同封装的一对NVE隧道间传输的数据包报头的示例性实施例的示意图；
图4为在NVE和虚拟叠加网关(Overlay Virtual Gateway，OVG)隧道间传输的数据包报头的示例性实施例的示意图；
图5为封装转换后由OVG传输的数据包报头的示例性实施例的示意图；
图6为封装转换后由OVG传输的数据包报头的另一示例性实施例的示意图；
图7为在包含多种数据平面封装的OVN中执行控制面功能的方法的示例性实施例的流程图；
图8为在OVN中的NVE上执行控制面功能的方法的示例性实施例的流程图；
图9为在OVN中的OVG上执行控制面功能的方法的示例性实施例的流程图；
图10为包含OVG能力的BGP开放消息的示例性实施例的示意图；
图11为封装子类型长度值(Type-Length-Value，TLV)的示例性实施例的示意图；
图12为网络层可达信息(Network Layer Reachability Information，NLRI)类型子类型长度值(sub-Type-Length-Value，sub-TLV)的示例性实施例的示意图；
图13为业务功能sub-TLV的示例性实施例的示意图；
图14为包含隧道封装属性的BGP更新消息的示例性实施例的示意图；
图15为VXLAN的封装sub-TLV的示例性实施例的示意图；
图16为NVGRE的封装sub-TLV的示例性实施例的示意图；
图17为基于IP的多协议标记交换的封装sub-TLV的示例性实施例的示意图；
图18为网元实施例的示意图。
具体实施方式
首先应理解的是，尽管下文提供了一个或多个实施例的说明性实施方式，但所述公开的***和/或方法可通过任意数量的技术来实现，而不管这些技术是否当前已知或存在。本发明绝不应该受限于下文所描述的说明性实施方式、附图和技术，包括这里示出和描述的优选设计和实施方式，但在附带的权利要求的范围内及其等效内容的完整范围内，可进行修改。
此处公开了在支持多种数据平面封装的OVN上进行通信的方法、装置和/或计算机程序产品。当对等体NVE采用相同的封装类型时，一个NVE可与所述对等体NVE直接通信，而当所述对等体NVE采用不同的封装类型时，所述NVE自动选择可进行封装转换的OVG。OVN中的OVG或NVE可执行控制面功能，例如，发布自身支持的数据平面封装类型和路由，追踪相同OVN中其他OVG和/或对等体NVE支持的封装类型、维护转发路由以到达相同OVN中的其他OVG和/或对等体NVE等。在一个示例性实施例中，可以通过扩展BGP来自动促进OVN中多种数据平面封装的控制信令。应当说明的是，其它控制面协议也可以用来实现本发明的实施例。
应当说明的是，本发明中的术语“底层网络”、“基础网络”和“DC网络”都是指实际物理网络且可互换使用。所述术语“虚拟叠加网络(OVN)”、“租户网络”、“叠加实例”、“叠加网络”和“网络虚拟叠加实例”指的是互联网工程任务小组(IETF)文档draft-narten-nvo3-arch-00中所描述的网络虚拟化叠加，这些术语以引入的方式并入本文且可互换使用。然而，“租户网络”也可包括一个或多个OVN。所述术语“租户***(TS)”和“端点”指的是在OVN中产生数据或从OVN接收数据的实体且可互换使用。
图1为本发明实施例可操作的一种叠加网络***100的示例性实施例的示意图。叠加网络***100可包括底层网络130、多个NVE 120、叠加隧道140和多个TS 110。在一个虚拟叠加网络实例中，任意一对NVE 120可通过叠加隧道140直接连接，可以是点对点(Point-to-Point，P2P)、点对对多点(Point-to-MultiPoint，P2MP)或多点对点(MultiPoint-to-Point，MP2P)连接。所述叠加隧道140可以跨过底层网络130在这对NVE 120之间传输封装的数据流量。
图1示出了位于TS 110和由这对NVE 120组成的OVN之间的边界的所述NVE 120。每个NVE 120可与多个TS 110关联，且可向所述关联的TS 110提供网络虚拟化服务。网络虚拟化实例可作为IETF文档draft-narten-nvo3-arch-00中所描述的L2或L3，其中，租户流量可分别基于所述TS 110的媒体接入控制(Media Access Control，MAC)地址或所述TS 110的IP地址通过隧道到达远端NVE 120。基于数据包的外部地址，所述数据包可以在所述底层网络130中的NVE 120之间转发，以下结合图3至图6进行更详细的描述。
所述NVE 120可通过软件组件、硬件、或两者的结合实现，也可位于虚拟机监视器的虚拟交换机上、物理交换机或服务器上。所述这对NVE 120可执行路由、桥接、转发功能和/或虚拟叠加网络功能。虚拟叠加网络功能可包括OVN状态的建立和维护、数据平面封装/去封装、叠加隧道发起/建立/拆除和叠加隧道的自动选择。
TS 110可包括但不限于VM，所述VM位于可通过一个NVE 120在叠加网络中产生数据或从叠加网络中接收数据的其他类型的终端设备上，如服务器、主机、物理服务器等。TS110可包括L2以太网接口，所述L2以太网接口用于TS 110与相关联的NVE 120进行通信。TS110可能察觉不到所述叠加网络。TS 110通过直接向与其相连接的NVE 120发送数据包可以实现与在相同租户网络中的远端TS 110通信。
所述底层网络130是为NVE 120之间提供连接的物理网络，但可能会完全察觉不到所述叠加数据包、叠加隧道140和OVN。例如，所述底层网络130可以是DC物理网络，所述DC物理网络包括架顶式(Top of Rack，ToR)交换机、汇聚交换机、核心交换机和/或DC网关路由器。或者，所述底层网络130可以是多个相互连接的DC网络，其中，NVE 120可能位于相同或不同的DC网络上。另外，所述底层网络130可支持多个独立的OVN。
典型地，大型的数据中心可部署不同容量和/或特征的服务器，且所述服务器可在不同时间运行。例如，数据中心可包括虚拟服务器和物理服务器的组合，所述服务器可以配有虚拟转换机。配有基于虚拟转换机的虚拟机监视器的服务器可支持不同的封装协议，如VXLAN封装、微软的NVGRE、IP GRE、多协议标记交换(Multiprotocol Label Switching，MPLS)或其他封装协议。为实现在包含多种数据平面封装的OVN上的NVE 120之间的通信，需要一个网关上的实体或一个独立的实体，所述实体可以映射网络服务和网络标识且可以修改不同封装的数据包封装语义。
图2示出了包含有不同数据平面封装的OVN 230的叠加网络***200的另一个实施例的例子。在叠加网络***200中，NVE 120a和120b可以支持VXLAN封装，NVE 120c可以支持NVGRE封装但不能支持VXLAN封装。为促进NVE 120a-c间的通信，同时支持VXLAN和NVGRE封装的OVG 220可以用来转换不同封装之间的封装语义。例如，NVE 120a可以建立直接叠加隧道140a以与支持相同VXLAN封装的对等体NVE 120b进行通信。然而，NVE 120a可能不能与支持不同封装的对等体NVE 120c之间建立直接叠加隧道，而是需要通过能同时支持VXLAN和NVGRE封装的叠加隧道140b把数据包转发至OVG 220。同样地，NVE 120b可以通过叠加隧道140c把指向NVE 120c的数据包转发至OVG 220。当OVG 220从NVE 120a接收到指向NVE 120c的VXLAN封装数据包时，OVG 220可以进行从VXLAN到NVGRE的封装转换。OVG 220和NVE 120c之间可以建立叠加隧道140d，使得OVG 220把所述NVGRE封装数据包转发至NVE 120c。本领域普通技术人员意识到NVE 120可以支持包含叠加和非叠加封装的一种或多种封装类型，且可用来支持多个独立网络叠加的实例。同样地，OVG 220可以支持包含叠加和非叠加封装的多种封装类型，且可用来支持多个独立网络叠加的实例。另外，封装净荷类型可以是L2、L3或其他净荷类型。然而，图2描述的基于OVN 230中的多种封装类型的叠加隧道选择过程仍然适用。
在一个示例性实施例中，DC操作员可以在网络叠加实例中配置若干OVG 220来实现负载均衡。OVN 230中的OVG 220可以相互之间建立隧道，还可以对一个或多个OVG 220实现负载均衡。另外，DC操作员可以配置OVG 220或NVE 120来支持多个OVN 230。然而，图7的方法700所述的控制面功能和图8和图9的方法800和方法900所述的控制面功能仍然全都适用。方法700、方法800和方法900稍后讨论。在NVE 120或OVG 220支持多个OVN 230的情况下，应该检查所述数据包的虚拟网络标识(VNID)并相应地转发所述数据包。
OVN 230也可支持广播和/或组播流量。广播和/或组播流量可以用来分别传送普通数据包至OVN 230中的所有隧道端点和/或OVN 230中的一组隧道端点。在一个示例性实施例中，作为广播和/或组播数据包的入口点的NVE 120可以把所述广播和/或组播数据包复制至其他支持相同数据平面封装的对等体NVE 120或OVG 220。在另一个示例性实施例中，NVE 120可以先把所述广播和/或组播数据包传输至OVG 220，所述OVG 220可以通过P2MP叠加隧道140把所述广播和/或数据包发送到其他NVE 120。为避免包含多个OVG 220的OVN 230中的数据包重复，DC操作员可以配置一个OVG 220作为指定的网关来转发所有或一组组播和/或广播流量。所述指定的OVG可以确定可以接收所述组播和/或广播数据包的一组隧道端点。所述指定的OVG可以确定这组接收隧道端点支持的封装类型并把所述数据包封装为对应的相同或不同封装类型。然后所述指定的OVG把对应的封装的数据包转发至所述接收隧道端点。当非指定的OVG 220接收到组播和/或广播数据包时，所述非指定的OVG220可以丢弃所述数据包。
叠加隧道140a-d可以通过包含内部地址域、封装报头和外部地址域的数据包报头来传输数据包。在一个示例性实施例中，所述内部地址域可包括所述数据包指向的远端TS的MAC地址和产生所述数据包的源TS的MAC地址。所述封装报头可包括VNID和/或其他封装类型特定信息。所述外部地址域可包括源TS和出口隧道端点(如NVE 120a-c或OVG 220)的IP地址，因此所述外部地址域也可以称为隧道报头。图3至图6描述了当一对NVE(如NVE120a和NVE 120b)支持相同的封装类型时和当一对NVE(如NVE 120a和NVE 120c)支持不同的封装类型并需要一个OVG 220来进行封装转换时，发送的不同数据包报头。图3至图6用来说明在NVE 120或OVG 220上执行的数据平面封装和/或封装转换的过程。因此，关于所述内部地址域的详情未示出。下面将更加详细地说明图3至图6。
在一个示例性实施例中，所述内部地址域可能由发端TS(图2未示出)提供，并嵌入到数据包中发送到相关联的NVE 120。所述内部地址域可以当作NVE 120或OVG 220上的数据包净荷的一部分。从TS 110中接收入口流量的NVE 120可以把封装报头和外部地址域添加到所述数据包净荷中，接收端NVE 120可以移除所述封装报头和所述外部地址域。OVG220可以根据出口NVE 120支持的封装类型通过把接收到的数据包中的封装报头替换为新的封装报头来实现封装转换，也可以修改所述外部地址域。
图3示出了通过图2所示的叠加隧道140a直接把数据包中的数据包报头300从NVE120a发送到对等体NVE 120b的示例性实施例，其中，NVE 120a和120b支持相同的VXLAN封装类型。所述数据包报头300可包括内部地址域330、VXLAN封装报头320和外部地址域310。所述内部地址域330可包括目的MAC(D-MAC)地址331和源MAC(S-MAC)地址332。所述VXLAN封装报头320和所述外部地址域310可由NVE 120a添加。所述外部地址域310可包括源IP地址和目的IP地址，其中，所述源IP地址设置为NVE 120a的IP地址312，所述目的IP地址设置为NVE120b的IP地址311。
如上文所述，NVE 120a可能不把数据包直接发送给支持不同封装协议的对等体NVE 120c。而是可以先把VXLAN封装的数据包发送到OVG 220。图4示出了通过图2所示的叠加隧道140b把指向NVE 120c的数据包中的数据包报头400从NVE 120a发送到OVG 220的示例性实施例。除了把所述外部地址域310中的目的IP地址通过OVG 220设置为OVG 220的IP地址411外，所述据包报头400与所述据包报头300相似。
图5示出了通过图2所示的叠加隧道140d把数据包中的数据包报头500从OVG 220转发至NVE 120c的示例性实施例。当OVG 220从NVE 120a接收到VXLAN封装的数据包时，OVG220可以进行从VXLAN到NVGRE的封装转换。即，OVG 220可以移除原来的VXLAN封装报头320并添加新的NVGRE封装报头520。OVG 220还可以把所述外部地址域310中的目的IP地址设置为NVE 120c的IP地址511，然后保持所述外部地址域310中的源IP地址为NVE 120a的IP地址312。需要说明的是，OVG 220可以不修改所述数据包中的净荷。
如图6示出了数据包报头500的另一示例性实施例，数据包报头600。所述数据包报头600与所述数据包报头500相似。然而，在本实施例中，OVG 220也可以把所述外部地址域310中的NVE 120a的IP地址312替换为OVG 220的IP地址612。然后OVG 220把所述数据包转发至NVE 120c。
为了便于OVN中的多种数据平面封装，OVN 230可以采用无需人工配置的控制面协议，如BGP和内部网关协议(IGP)。控制面功能可包括：建立OVN 230、发布封装类型和隧道路由、追踪对等体的路由和相应的封装类型以及维护路由和转发的查找表。典型地，DC操作员可以把多个NVE 120和/或一个或多个OVG 220配置为OVN 230的成员。后续叠加功能可以由所述NVE 120和/或所述OVG 220通过一些控制面协议执行。
图7示出一种在OVN中执行控制面功能的方法700的示例性实施例的流程图。方法700可通过如图2所示的NVE 120或OVG 220来实现。步骤710，在方法700中，发布支持的数据平面封装类型和路由。属于同一OVN的任一对等体(如图2所示的NVE 120或OVG 220)都可接收到所述发布的消息。在虚拟叠加网络实例中，其他对等体也可以发布自身支持的封装类型和路由。步骤720，在方法700中，检查是否从OVN中接收到数据包。步骤730，在方法700中，检查所述数据包是否是从其他对等体接收到的关于其他对等体支持的数据封装类型和路由的发布消息。步骤740，在方法700中，当从对等体中接收到发布消息时，更新转发表中的所述对等体的封装类型和路由。
步骤750，在方法700中，检查所述对等体是否支持相同的封装类型。如果所述对等体支持相同的封装类型，在方法700中，执行步骤760以检查所述对等体中是否之前已经建立叠加隧道。当所述对等体中还未建立叠加隧道，在方法700中，继续执行步骤770并建立叠加隧道；否则，当所述对等体中之前已经建立叠加隧道，在方法700中，从步骤760返回到步骤720。如图2中所述，OVG 220可以在与NVE 120间建立叠加隧道140，其中，所述NVE 120已经发布所述OVG 220支持的一种封装类型。需要说明的是，叠加隧道的建立可能需要与所述对等体进行多个协商步骤，方法700中并未描述。当完成步骤770后，在方法700中，返回步骤720以继续监听数据包。可替代地，步骤750，在方法700中，当所述对等体支持不同的封装时，返回到步骤720。在另一个示例性实施例中，在方法700中，可以省略如步骤760和步骤770中建立叠加隧道的操作，并且在需要路由的时候动态建立叠加隧道。
返回步骤730，当在方法700中未接收到表示所述对等体支持的封装类型和路由的对等体的发布消息时，在方法700中，执行步骤780。步骤780，在方法700中，判断所述数据包是TS附着消息还是TS脱离消息。当TS附着或脱离NVE时，NVE可以分别发布所述附着或脱离消息。当接收到所述TS附着或脱离消息时，在方法700中，继续执行步骤790，并在地址映射表中更新TS和相关联的NVE的地址(如MAC地址或IP地址)。当完成步骤790后，在方法700中，返回步骤720继续监听数据包。可替代地，步骤780，在方法700中，当所述接收的数据包不是TS附着或脱离消息时，返回到步骤720。在另一个示例性实施例中，方法700可以省略步骤780和步骤790中进行地址映射的操作，可以通过采用其他如地址解析协议(ARP)等地址映射协议来获取TS到NVE的地址映射关系。
图8示出了一种在NVE上路由数据流量的方法800的示例性实施例的流程图，所述方法可以通过图2所示的NVE 120实现。步骤810，在方法800中，首先接收数据包。步骤820，在方法800中，检查所述数据包是从附着的TS还是叠加隧道接收到的。如果所述数据包是从附着的TS接收到的，方法800可以在入口NVE上执行。步骤831，在方法800中，从所述数据包中提取目的TS地址。步骤832，在方法800中，在地址映射表项中提取目的TS地址和与TS地址相关联的NVE地址(如出口NVE地址)的映射关系。所述地址映射表可以通过图7中方法700中所述的控制面，以及网络节点和/或其他一些地址解析协议事先建立。步骤833，在方法800中，提取带有出口NVE的路由和封装类型的转发表项。所述转发表可以通过图7中方法700中所述的控制面，以及网络节点和/或其他一些权威机构事先建立。步骤834，在方法800中，根据入口NVE支持的封装类型封装所述数据包(例如，添加图4所示的封装报头)。
步骤835，在方法800中，检查所述出口NVE是否支持和入口NVE一样的封装类型。如果所述出口NVE支持相同的封装类型，在方法800中，执行步骤836，在所述封装的数据包中添加隧道报头。所述隧道报头可包括所述出口NVE的IP地址和所述入口NVE的IP地址，如图3中所示的数据包报头300。步骤837，在方法800中，直接向所述出口NVE发送所述封装的数据包。
返回步骤835，如果所述出口NVE支持不同的封装类型，如步骤838所示，在方法800中，选择通向OVG的叠加隧道，所述OVG可以支持入口NVE和出口NVE的封装类型。步骤839，在方法800中，向所述封装的数据包添加隧道报头，所述隧道报头可包括OVG的IP地址和所述入口NVE的IP地址，如图4中所描述的数据包报头400。步骤840，在方法800中，向OVG发送所述数据包。
返回步骤820，NVE也可以通过叠加隧道从OVG或对等体NVE中接收数据包，所述数据包是指向与NVE关联TS中的一个。在这种情况下，方法800可以在出口NVE上执行。步骤851，在方法800中，把所述隧道报头从所述接收到的数据包中移除。步骤852，在方法800中，对所述接收到的数据包去封装(例如，移除所述封装报头)。步骤853，在方法800中，把所述数据包传送到所述目的TS。
图9示出了一种在OVG上执行数据面功能的方法900的示例性实施例的流程图。方法900可以通过如图2所述的OVG 200来实现。如步骤910所示，在方法900中，首先通过叠加隧道接收叠加数据包。在一个示例性实施例中，当在OVG上接收到所述叠加数据包时，所述叠加隧道就可能会终断。所述叠加数据包可以指向与远端NVE相关联的TS，所述远端NVE可能与入口NVE支持不同的封装类型。步骤920，在方法900中，根据所述入口NVE使用的封装类型给所述数据包进行去封装(例如，移除封装报头)。
步骤930，在方法900中，提取带有目的TS地址和与TS相关联的NVE地址(如出口NVE地址)的映射关系的地址映射表项。所述目的TS地址可以从所述数据包的内部地址域中获取。所述地址映射表可以通过图7中方法700中所述的控制面，以及网络节点和/或其他一些地址解析协议事先建立。步骤940，在方法900中，基于所述出口NVE的IP地址提取转发表表项，其中，所述转发表表项可包括所述出口NVE的路由和支持的封装类型。步骤950，在方法900中，根据所述出口NVE支持的封装类型封装所述数据包(例如，添加封装报头)。步骤960，在方法900中，通过把所述目的IP地址设置为所述出口NVE的IP地址和保持源IP地址为所述入口NVE的IP地址，更新所述数据包的隧道报头，如图5中所述的数据包报头500。步骤970，在方法900中，发送所述数据包到所述出口NVE。可替换地，步骤960，在方法900中，也可以把所述隧道报头中的所述源IP地址设置为OVG的IP地址，如图6中所述的数据包报头600。
图7方法700中所述的控制面功能可以通过利用和/或扩展任何现有的控制面协议实现。以下示例性实施例描述BGP。请求注解(RFC)5512的各种扩展，其内容以引入的方式并入本文，明确了BGP对等体进行隧道端点信息交换的协议和机制。所述扩展可能在RFC 5512的基础上建立，且可包括：在BGP开放消息中添加附加能力域来指示当通过BGP更新消息发布路由时支持OVG能力和NLRI中附加的封装属性。
在一个示例性实施例中，NVE和/或OVG可以通过BGP开放消息发布其自身的能力，也可以通过BGP更新消息发布其路由和相应的封装类型。当OVG接收到路由信息时，所述OVG可能不需要把所路由重新分配给其他NVE。然而，如果所述OVG是边缘节点(如位于网络的边缘或边界)，所述OVG可以把所述路由信息发布到外部域。
图10说明了包含OVG能力的BGP开放消息1000的示例性实施例。所述BGP开放消息1000在RFC 4271中定义，其内容以引入的方式并入本文。在底层传输控制协议(TransportControl Protocol，TCP)建立后，BGP发言者把所述BGP开放消息1000发送给BGP对等体。所述BGP开放消息1000可包括头域1010、版本域1020、自治***(Autonomous System，AS)域1030、保持时间域1040、BGP标识域1050、可选参数长度域1060和可变大小可选参数1070。所述头域1010可包括可用来指示消息类型的报头类型域、可用来指示报头长度的报头长度域和可用来指示所述消息总长度的报头标记域。在其他实施例中，BGP消息类型可包括开放消息、更新消息、保活消息和通知消息。所述报头类型域、报头长度域和报头标记域长度分别大约为1字节、2字节和16字节。
所述版本域1020大约是1字节长，也可以是用来指示所述消息的BGP版本的无符号整数。所述AS域1030大约是2字节长且可指示发送BGP的AS号。所述保持时间域1040大约是2字节，也可以是无符号整数，用来指示发送BGP消息时，计时器上计算传输连续保持时间和/或更新消息最大时长的秒数值。所述BGP标识域1050大约是4字节长且可以用来标识指定给所述发送BGP的IP地址。所述可选参数长度域1060大约是1字节长且可以用来指示所述可选参数域1070的总长度的无符号整数。所述可选参数域1070可包括多个可选参数且长度可变。所述可选参数域1070是TLV编码的。TLV编码的消息可包括用来指示消息类型的类型域，其次包括可以指示所述消息值的大小长度域，且可变大小字节序列可以承载所述消息的数据。
在一个示例性实施例中，可以把OVG能力TLV 1080添加到所述BGP开放消息1000的可选参数域1070来指示支持包含多种数据平面封装的OVN 230。所述OVG能力TLV 1080可包括能力码1081、长度域1082和OVG能力消息值1083。所述能力码1081可以由互联网号码分配局(IANA)指定。所述长度域1082可指示所述OVG能力消息值1083的大小。所述OVG能力消息值1083可包含支持的封装sub-TLV 1091、支持的NLRI类型sub-TLV 1092和支持的业务功能sub-TLV 1093。由于能力通知消息在BGP中是可选的，当BGP对等体不支持OVG能力时，所述BGP对等体无需OVG能力TLV 1080就可以发送OPEN通知。只有当BGP对等体同意所述支持的功能时，BGP会话才可以开始。如果BGP对等体支持所述能力却不支持同一套机制，响应BGP可以设置标志以使会话中的BGP对等体都支持所述机制。在一个示例性实施例中，所述支持的机制在每个方向也可以不同。
图11更详细描述了图10中所述支持的封装sub-TLV 1091的示例性实施例。所述支持的封装sub-TLV 1091可包括类型域1110、长度域1120和支持的封装消息值1130。所述类型域1110可指示所述消息是支持的封装消息。所述长度域1120可指示所述支持的封装消息值1130的大小。所述支持的封装消息值1130可包括BGP发言者可以支持的多种隧道类型。每种隧道类型大约为2字节长。所述隧道类型是RFC 5512中的BGP隧道封装属性类型定义的值。为支持本发明中描述的示例性实施例，另外三种隧道封装属性类型VXLAN、NVGRE和MPLS也可以是指定值。
图12更详细描述了图10中所述支持的NLRI类型sub-TLV 1092的示例性实施例。所述支持的NLRI类型sub-TLV 1092可包括类型域1210、长度域1220和支持的NLRI类型消息值1230。所述类型域1210可指示所述消息是支持的NLRI类型消息。所述长度域1220可指示所述支持的NLRI类型消息值1230的大小。所述支持的NLRI类型消息值1230可包括多个地址族标识(Address Family Identifier，AFI)和子地址族地址标识(Subsequent AddressFamily Identifier，SAFI)，所述标识可指示所述路由类型。每个AFI或SAFI大约为2字节长。当前，如RFC 5512定义，AFI可以是第四版互联网协议(IPv4)、第六版因特网协议(IPv6)或二层虚拟专用网(Layer 2Virtual Private Network，L2VPN)，SFI可以是IPv4、IPv6或以太网虚拟专用网(Ethernet Virtual Private Network，EVPN)。
图13更详细描述了图10中所述支持的业务功能sub-TLV 1093的示例性实施例。所述支持的业务功能sub-TLV 1093可包括类型域1310、长度域1320和支持的业务功能值1330。所述类型域1310可以指示所述信息是支持的业务功能信息。所述长度域1320可以指示所述支持的业务功能信息值1330的大小。所述支持的业务功能消息值1330可包括多种支持的业务功能类型。每种支持的业务功能类型大约为2字节长。所述支持的业务功能消息值1330可包括业务功能类型，如防火墙、侵入保护业务、侵入检查业务、负载均衡、网络地址转换(Network Address Translation，NAT)和其他业功能类型。
图14描述了包含隧道封装属性的BGP更新消息1400的示例性实施例。所述BGP更新消息1400在RFC 4271中定义且在RFC 4760中扩展，其内容以引入的方式并入本文。所述BGP更新消息1400可以用来向BGP对等体发送路由更新，以发布可行路由和撤销的路由。所述BGP更新消息1400可包括头域1010、可变大小多协议可达网络层可达信息(MultiprotocolReachable Network Layer Reachable Information，MP_REACH_NLRI)域1420、可变大小多协议不可达网络层可达信息(Multiprotocol Unreachable Network Layer ReachableInformation，MP_UNREACH_NLRI)域1450。所述头域1010可指示报头类型域1010中的BGP更新消息类型。所述MP_REACH_NLRI域1420可发布所述可行路由且包括AFI域1431、SAFI域1432、下一跳网络地址域1433的长度、下一跳域1434的网络地址和NLRI域1435。所述NLRI域1435可包括RFC 5512中定义的可选过渡隧道封装属性TLV 1440。所述MP_UNREACH_NLRI域1450可以发布所述撤销的路由且可包括AFI域1451、SAFI域1452和撤销的路由域1453。
当NVE或OVG发布自己的路由时，所述一种或多种支持的封装类型也会通过所述隧道封装属性TLV 1440发布。所述隧道封装属性TLV 1440可包括封装sub-TLV 1441、协议类型sub-TLV 1442、颜色sub-TLV 1443。当前，所述封装sub-TLV 1441中定义的该封装类型可以仅包括第三版第二层隧道协议(Layer Two Tunneling Protocol Version 3，L2TPv3)、GRE和互联网协议里面封装互联网协议(Internet Protocol in Internet Protocol，IPinIP)。为支持此处描述的封装类型，可以添加VXLAN、NVGRE和MPLS的三种封装sub-TLV。所述协议类型sub-TLV 1442可以被编码用来指示将要封装的净荷数据包。当所述封装类型是VXLAN、NVGRE或MPLS时，所述净荷可以承载以太网帧、IP数据包等。所述颜色sub-TLV 1443可以被编码用来给相应的隧道TLV上色。
图15是包含大约3字节长的VXLAN网络标识1510的VXLAN封装sub-TLV值1500的示例性实施例的示意图。图16是包含大约3字节长的虚拟子网标识(Virtual Subnetidentifier，VSID)1610的NVGRE封装sub-TLV值1600的示例性实施例的示意图。图17是包含大约4字节长的MPLS标记1710的基于IP的MPLS封装sub-TLV值1700的示例性实施例的示意图。
BGP扩展可以促进本发明中描述的包含多种数据平面封装的OVN上的控制面功能的实现。所述隧道发起/终止、隧道选择、数据平面封装/去封装和封装转换可以独立于所采用的控制面协议。所述控制面协议可能只需向OVN中的对等体(如图2所示的NVE120和OVG220)提供自动信令机制来发现路由和封装类型。
图18为网元(NE)1800实施例的示意图，例如，图1中的NVE 120可在OVN 230中与TS110相连接，图2中的NVE 120可以自动选择叠加隧道，或图2中的OVG 220可以提供包含多种数据平面封装的OVN 230中的封装转换。在一些实施例中，NE 1800在所述网络中也可以充当其他节点。本领域技术人员会意识到所述术语NE包含各种设备，其中NE 1800仅仅是个例子。所述包括的NE 1800只是为了让讨论更加清晰，而绝不是为了把本发明的应用限于特定的NE实施例或NE实施例的类别。本发明所述的至少部分特征/方法可在如NE1800等网络装置或部件中实现。例如，本发明的特征/方法可通过硬件、固件、和/或安装的在硬件上运行的软件来实现。所述NE 1800可以是通过网络传递帧的任何设备，如交换机、路由器、桥、服务器、客户端等。如图18所示，所述NE 1800可包括收发器(Tx/Rx)1810，所述收发器可以是发射机、接收器、或者二者的组合。Tx/Rx 1810分别可耦合至多个下行端口1820以传输和/或从其他节点接收帧，Tx/Rx 1810也可分别耦合至多个上行端口1850以传输和/或从其他节点接收帧。处理器1830可耦合至所述Tx/Rx 1810以处理所述帧和/或确定发送帧至哪个节点。所述处理器1830可包括一个或多个多核处理器和/或存储器设备1832，可用作数据存储器、缓冲区等。处理器1830可作为通用处理器实现，或作为一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)和/或数字信号处理器(DigitalSignal Processors，DSP)的一部分。处理器1830可包括控制模块1833，所述控制模块可实现方法700中所述的控制面功能。处理器1830还可包括数据平面封装模块1834，所述数据平面封装模块可实现方法800中所述的数据面功能或方法900中所述的数据平面封装转换。处理器1830还可包括路由模块1835，所述路由模块可实现转发表的更新和维护以获取TS地址到NVE地址的映射或NVE封装类型、路由选择和隧道选择。在一个替代实施例中，所述控制模块1833和/或数据封装模块1834和/或路由模块1835可作为存储器1832中存储的指令得以实现，所述指令可由处理器1830执行。所述存储器模块1832可包括用于暂时存储内容的缓存，如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)。另外，所述存储器模块1832可包括用于较长时间存储内容的长期存储器，如只读存储器(Read Only Memory，ROM)。例如，所述缓存和所述长期存储器可包括多个动态随机存取存储器(Dynamic Random-Access Memory，DRAM)、固态磁盘(Solid-State Drive，SSD)、硬盘、或其组合。
可以理解的是，通过编程和/或加载可执行指令至所述网元1800，所述处理器1830、所述缓存、所述长期存储器中至少有一个会发生改变，将所述网元1800部分转变为拥有本发明所述新颖功能的某种机器或装置，如多核转发架构。对于电气工程和软件工程技术至关重要的是，能够按照公认的设计规则转换功能为硬件实现方式，所述功能可通过加载可执行软件至计算机中来实现。在软件还是硬件中实现某一构思通常取决于对待生产单元设计稳定性和数量的考虑，而并非考虑任何涉及从所述软件领域至所述硬件领域的转换问题。通常，仍会发生经常性变化的设计更适合在软件中实现，因为重新设计硬件实现方式要比重新设计软件更加昂贵。通常，稳定性好且大批量生产的设计更适合在硬件中实现，例如在ASIC中，因为大批量生产运行使得硬件实现方式比软件实现方式更低廉。通常，一项设计以软件的形式进行开发和测试，之后根据公认的设计规则转变为专用集成电路中等效的硬件实现方式，在专用集成电路中用硬件来控制所述软件的指令。按照相同的方式，由新型ASIC控制的机器即为一种特定机器或装置，同样地，已被编程和/或加载可执行指令的计算机也可被视为一种特定的机器或装置。
至少一个实施例已公开，本领域普通技术人员做出的关于本实施例和/或本实施例的特征的变形、组合、和/或修改都应属于本发明的保护范围。通过组合、集成、和/或省略本实施例的特征而得到的替代实施例也应属于本发明的保护范围。其中，已明确表述了数值范围或限制，应当理解，此类明确表述的范围或限制应包括具有相似等级的迭代范围或限制，且均属于所述明确表述的范围或限制(例如，约从1到10中包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，无论何时公开下限为Rl、上限为Ru的数值范围，所述范围内的任何数字也应视为已明确公开。尤其是该范围内的以下数字均已明确公开：R＝Rl+k*(Ru–Rl)，其中，k是变量，范围是从1％到100％，增量为1个百分点，即k为1％、2％、3％、4％、5％、......、50％、51％、52％、……、95％、96％、97％、98％、99％或者100％。此外，上文定义的任何由两个R值定义的数值范围也都明确公开。除非另有说明，否则根据所述后续数值10％的上下浮动来使用相关术语。在有关权利要求的任何要素中使用术语“可选地”，意味着该要素为必需要素，或者意味着该要素不为必需要素，两种情况均属于所述权利要求保护的范围。应该理解，广义词的使用，例如“包括”、“包含”、“拥有”，均支持狭义词的含义，例如“由……组成”，“基本由……组成”以及“大体由……组成”。此处所描述的所有文件都在此处引用以供参考。

Claims (16)

1.一种用于在包含多种数据平面封装的虚拟叠加网络OVN的隧道端点上进行通信的方法，其特征在于，包括：
通过第一叠加隧道接收数据包，其中，所述数据包包括第一封装类型的封装报头和内部目的地址；
基于所述内部目的地址确定出口隧道端点和所述出口隧道端点支持的第二封装类型；
通过把所述第一封装类型的封装报头替换为所述第二封装类型的封装报头形成转换包，对所述数据包进行封装转换；
通过第二叠加隧道把所述转换包转发至所述出口隧道端点；
其中，所述第一封装类型和所述第二封装类型是不同的封装类型；
其中，所述数据包是指向所述出口隧道端点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
从多个对等体中获取相应的封装类型；
维护包含所述对等体的相应封装类型的转发表，其中，所述对等体是该OVN的成员。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定出口隧道端点和所述出口隧道端点支持的第二封装类型包括：
从所述数据包中提取所述内部目的地址；
从转发表中获取所述内部目的地址与所述第二封装类型的所述出口隧道端点的地址之间的映射关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收到的数据包包括隧道报头，所述隧道报头包括源互联网协议IP地址和目的IP地址，其中，所述方法还包括：把所述隧道报头中的目的IP地址设为所述出口隧道端点的IP地址。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：把所述隧道报头中的源IP地址设为所述隧道端点的IP地址。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
发布一种或多种支持的封装类型；
向具有上述支持封装类型中的一种封装类型的对等体建立叠加隧道，其中，建立的叠加隧道可以为所述第一叠加隧道或所述第二叠加隧道。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收的数据包还包括封装净荷，其中，所述封装净荷的数据类型为以下类型中的至少一种：二层类型和三层类型。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过所述第一叠加隧道接收指向一个以上接收隧道端点的普通数据包；
确定所述接收隧道端点；
提取所述接收隧道端点支持的封装类型；
利用所述接收隧道端点支持的每种封装类型重封装所述普通数据包；
转发所述普通数据包至所述接收隧道端点，其中，每个接收隧道端点支持相同或不同的封装类型。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道端点是虚拟叠加网关OVG，所述OVG支持一个或多个OVN，所述方法还包括：当接收到所述数据包时，检查标识对应OVN的标识。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：从非叠加网络接收非叠加数据包，并在所述隧道端点支持的封装类型中的一种封装类型和所述非叠加网络的封装类型之间进行数据包封装转换。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：发布一种或多种支持的封装类型，其中，所述发布一种或多种支持的封装类型包括：发送包含所述支持的封装类型的边界网关协议BGP开放消息和发送包含所述支持的封装类型和对应的封装属性的BGP更新消息，其中，所述第一封装类型和所述第二封装类型是虚拟扩展局域网VXLAN封装类型、基于通用路由封装协议的网络虚拟化NVGRE封装类型或多协议标记交换MPLS封装类型。
12.一种在支持多种数据平面封装的虚拟叠加网络OVN上进行通信的装置，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，
所述存储器，用于存储指令；
所述处理器，用于执行存储器中的指令使所述装置执行以下操作：
接收数据包；
确定第一出口隧道端点的第一封装类型；
根据所述装置支持的封装类型封装所述数据包，把所述支持的封装类型的封装报头添加到所述数据包中；
当所述装置不支持所述第一封装类型时，选择第二出口隧道端点，其中，所述第二出口隧道端点支持所述第一封装类型和该装置支持的封装类型；
在所述封装的数据包中添加第一隧道报头以形成第一叠加数据包；
转发所述第一叠加数据包至所述第二出口隧道端点。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
所述处理器，还用于根据所述指令使所述装置执行以下操作：
从多个对等体中获取相应的封装类型；
维护包含所述对等体的相应封装类型的转发表；
当所述第一封装类型和所述支持的封装类型相同时，向所述第一出口隧道端点发送所述第一叠加数据包；
其中，所述确定第一出口隧道端点的第一封装类型包括：
从所述数据包中提取目的地址；
获取所述目的地址与所述第一封装类型的所述第一出口隧道端点的地址之间的映射关系。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置支持一种以上封装类型，其中，
所述处理器，还用于根据所述指令使所述装置执行以下操作：
接收第二叠加数据包，其中，所述第二叠加数据包包括第二封装类型的封装报头和第二隧道报头，其中，所述第二叠加数据包是指向第三出口隧道端点；
获取所述第三出口隧道端点的第三封装类型；
更新所述第二隧道报头为所述第三出口隧道端点的地址；
通过把所述第二封装类型的封装报头替换为所述第三封装类型的封装报头形成转换后的数据包，对所述第二叠加数据包进行封装转换；
转发所述转换后的数据包至所述第三出口隧道端点。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置是网络虚拟边缘节点NVE、虚拟叠加网关OVG或者二者的组合，其中，所述装置支持一个或多个虚拟叠加网络OVN，其特征在于，当从叠加隧道接收到数据包时，所述指令还能够使所述装置检查标识对应OVN的标识。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
所述处理器，还用于根据所述指令使所述装置发布所述支持的封装类型，其中，所述发布所述支持的封装类型包括：发送包含所述支持的封装类型的边界网关协议BGP开放消息和发送包含所述支持的封装类型和对应的封装属性的BGP更新消息。
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