CN106105114A - 多归属is‑is前缀的更好替换路径 - Google Patents

Abstract

一种方法由网络装置执行以确定IS‑IS区域或IS‑IS域中多归属前缀的无环路替换（LFA）。该方法包含从IS‑IS区域或IS‑IS域中选择下一节点以及选择所选择节点的下一前缀。进行所选择前缀是否是多归属前缀（MHP）的检查。进行如下检查：选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到选择的前缀的成本是否等于选择的前缀的SPF成本，选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同，以及选择的节点的LFA下一跳是否比选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，以及选择的节点的LFA下一跳然后被继承用于选择的前缀。

Description

多归属IS-IS前缀的更好替换路径

技术领域

本发明的实施例涉及中间***到中间***（IS-IS）路由选择协议的领域。更确切地说，实施例涉及提供更好保护的IS-IS区域或IS-IS域中多归属前缀（multi-homedprefix）的无环路替代路径的标识。

背景技术

RFC 1195[IP网络的IS-IS]是用于确定网络内的拓扑和路由选择的内部网关协议，其中网络在1级区域与连接1级区域的2级域之间划分。IS-IS与链路状态协议协同工作，该协议通告（advertise）IS-IS网络的区域或域中的每一个节点的邻近项（adjacency）。IS-IS协议利用路由计算算法（诸如最短路径优先（SPF）算法）来计算从IS-IS区域或IS-IS域中的每个网络装置到那个区域中的每个其它网络装置的路由以及到边界路由器的路由，边界路由器使数据能够被转发到IS-IS区域或IS-IS域外部的目的地。IS-IS区域或IS-IS域中的每个网络装置构造路由选择信息库，其中记录了到IS-IS区域或IS-IS域中的每个其它目的地网络装置的下一跳以用于转发数据分组。

当指定为到给定目的地网络装置的路由的下一跳的邻近路由器或到那个邻近路由器的链路故障时，业务中断将发生，直到网络重新收敛（即，重新计算到IS-IS区域或IS-IS域中每一个网络装置的路径）。这个业务中断在原理上可通过如在RFC 5286中所规定的无环路替换（LFA（loop free alternate））技术阻止。LFA是到每个网络装置的替换路由，它们可用在到给定目的地的下一跳不可用的情况中。

在许多IS-IS区域或IS-IS域中，网络装置与一组前缀（即，从网络装置可达的因特网协议地址的范围）关联。在一些情况下，前缀可与多个网络装置关联，其被称为“多归属前缀”。这增加了计算到这些多归属前缀的LFA的复杂性。规范（RFC 5286）未提供在某些情形下可用于标识最佳LFA的方法，并且具体地说，不具有能处置复杂计算的高效算法，并且没限制多归属前缀的覆盖。因此，在许多实例中，标准LFA计算过程可使每个前缀的过多且不必要的计算具有最优LFA。

发明内容

一种方法由网络装置执行以确定IS-IS区域或IS-IS域中多归属前缀的无环路替换（LFA）。该方法包含从IS-IS区域或IS-IS域中选择下一节点以及选择所选择节点的下一前缀。进行所选择前缀是否是多归属前缀（MHP）的检查。进行选择的节点的最短路径优先（SPF）成本（cost）和到选择的前缀的成本是否等于选择的前缀的SPF成本的检查。进行选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同的检查。进行选择的节点的LFA下一跳是否比选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护以及选择的节点的LFA下一跳然后被继承用于选择的前缀的检查。

网络装置配置成确定中间***—中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中多归属前缀的无环路替换（LFA）。网络装置包含用于存储IS-IS区域或IS-IS域的拓扑的数据存储和以通信方式耦合到数据存储的处理器。处理器配置成执行IS-IS模块。IS-IS模块配置成从IS-IS区域或IS-IS域中选择下一节点以及选择所选择节点的下一前缀。IS-IS模块进一步配置成检查选择的前缀是否是多归属前缀（MHP），检查所述选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于所述选择的前缀的SPF成本，检查所述选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同，检查所述选择的节点的LFA下一跳是否比所述选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，并且所述选择的节点的所述LFA下一跳被继承用于所述选择的前缀。

非暂时性计算机可读介质具有一组指令存储在其上，所述指令当由网络装置执行时确定中间***到中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中的多归属前缀的无环路替换（LFA）。所述指令当执行时使网络装置执行一组操作，包含：从IS-IS区域或IS-IS域中选择下一节点，以及选择所选择节点的下一前缀。进行所选择前缀是否是多归属前缀（MHP）的检查。进行选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到选择的前缀的成本是否等于选择的前缀的SPF成本的检查。进行选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同的检查。进行选择的节点的LFA下一跳是否比选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护并且选择的节点的LFA下一跳然后是否由选择的前缀继承的检查。

控制平面装置配置成实现软件定义的网络（SDN）的至少一个集中式控制平面。集中式控制平面配置成确定中间***到中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中多归属前缀的无环路替换（LFA）。控制平面装置包含存储集中式控制平面软件、IS-IS模块和本地路由选择信息库（RIB）的存储介质和以通信方式耦合到存储介质的处理器。处理器配置成执行集中式控制平面软件。集中式控制平面软件实现IS-IS模块。IS-IS模块配置成从IS-IS区域或IS-IS域中选择下一节点以及选择所选择节点的下一前缀。IS-IS模块进一步配置成检查选择的前缀是否是多归属前缀（MHP），检查选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到选择的前缀的成本是否等于选择的前缀的SPF成本，检查选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同。IS-IS模块配置成检查选择的节点的LFA下一跳是否比选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，并且由所述选择的前缀继承所述选择的节点的所述LFA下一跳。

计算装置实现用于实现网络功能虚拟化（NFV）的多个虚拟机，其中来自所述多个虚拟机中的虚拟机配置成确定中间***到中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中的多归属前缀的无环路替换（LFA）。计算装置包含用于存储IS-IS模块的集中式控制平面软件和本地路由选择信息库（RIB）的存储介质以及以通信方式耦合到存储介质的处理器。处理器配置成执行虚拟机，其中虚拟机配置成执行IS-IS模块。IS-IS模块配置成从IS-IS区域或IS-IS域中选择下一节点，选择所选择节点的下一前缀，检查选择的前缀是否是多归属前缀（MHP），检查选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于选择的前缀的SPF成本，检查选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同，检查选择的节点的LFA下一跳是否比选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，并且由选择的前缀继承所述选择的节点的所述LFA下一跳。

附图说明

通过参考用于图示本发明实施例的以下描述和附图可最好地理解本发明。在附图中：

图1是针对多归属前缀计算LFA的示例网络拓扑。

图2是包含用于多归属前缀的改进保护的LFA计算过程的IS-IS收敛过程的一个实施例的流程图。

图3是用于标识附连到多归属前缀的节点的过程的一个实施例的流程图，当从这些节点继承LFA时，多归属前缀提供更高级保护。

图4是IS-IS过程的基本组件的图解。

图5是实现IS-IS网络区域中默认路由的LFA计算过程的网络装置的一个实施例的图解。

图6A图示了根据本发明一些实施例的示范网络内网络装置（ND）之间的连接性以及ND的三个示范实现。

图6B图示了根据本发明一些实施例的实现专用网络装置602的示范方式。

图6C图示了根据本发明一些实施例的可耦合的虚拟网络元件（VNE）的各种示范方式。

图6D图示了根据本发明一些实施例的在图6A的每一个ND上的具有单个网络元件（NE）的网络，并且在这个直接了当的方法内，将传统分布式方法（通常由传统路由器使用）与用于保持可达性和转发信息（也称为网络控制）的集中式方法形成对照。

图6E图示了根据本发明一些实施例的简单情况，其中每一个ND 600A-H都实现单个NE 670A-H（见图6D），但集中式控制平面676已经将不同ND（NE 670A-C和G-H）中的多个NE抽象成（以表示）图6D的一个或多个虚拟网络692之一中的单个NE 670I。

图6F图示了根据本发明一些实施例的一种情况：其中多个VNE(VNE 670A.1和VNE670H.1)被实现在不同ND（ND 600A和ND 600H）上，并且彼此耦合，并且其中集中式控制平面676已经抽象了这多个VNE，使得它们看起来好像图6D的虚拟网络692之一内的单个VNE670T。

图7图示了根据本发明一些实施例的包含硬件740的通用控制平面装置704，硬件740包括一组一个或多个处理器742（其经常是商用现货（COTS）处理器）和一个或多个网络接口控制器744（NIC；也称为网络接口卡）（其包含物理NI 746）以及具有集中式控制平面（CCP）软件750存储在其中的非暂时性机器可读存储媒体748。

具体实施方式

如下描述描述了用于提供更好保护的IS-IS区域或IS-IS域中多归属前缀的无环路替代路径的标识的方法和设备。在如下描述中，阐述了众多特定细节，诸如逻辑实现、操作码、规定操作数的部件、资源分区/共享/复制实现、***组件的类型和相互关系以及逻辑分区/集成选择，以便提供本发明的更透彻理解。然而，本领域技术人员将认识到，没有此类特定细节也可实施本发明。在其它实例中，控制结构、门级电路以及全软件指令序列未详细示出，以免使本发明模糊不清。本领域普通技术人员用所包含的描述将能够实现适当功能性，无需过多实验。

在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等指示所描述的实施例可包含具体特征、结构或特性，但每一个实施例可能不一定都包含该具体特征、结构或特性。而且，此类短语不一定是指同一实施例。另外，当结合一个实施例描述具体特征、结构或特性时，认为结合其它实施例（不管是否明确描述了）影响这种特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。

带括号的文本以及具有虚线边框（例如大破折号、小破折号、点划线等）的框在本文可用于图示向本发明实施例添加附加特征的可选操作。然而，此类记号不应该被视为意味着这些是唯一选项或可选的操作，和/或具有实线边框的框在本发明的某些实施例中不是可选的。

在以下说明书和权利要求书中，可使用术语“耦合”和“连接”，连同它们的派生词。应该理解，这些术语不打算作为彼此的同义词。“耦合”用于指示两个或更多元件彼此协同操作或交互作用，它们可以或者可以不彼此直接物理接触或电接触。“连接”用于指示在彼此耦合的两个或更多元件之间建立通信。

电子装置使用机器可读媒体（也称为计算机可读媒体）诸如机器可读存储媒体（例如磁盘、光盘、只读存储器（ROM）、闪存装置、相变存储器）和机器可读传送媒体（也称为载体）（例如电、光、无线电、声或其它形式的传播信号—诸如载波、红外信号），存储和传送（在内部和/或通过网络利用其它电子装置）代码（其由软件指令组成并且其有时被称为计算机可读代码或计算机程序）和/或数据。从而，电子装置（例如计算机）包含硬件和软件，诸如一组一个或多个处理器，耦合到一个或多个机器可读存储媒体以存储用于在该组处理器上执行的代码和/或存储数据。比如，电子装置可包含含有代码的非易失性存储器，由于非易失性存储器可永久保存代码/数据，甚至当电子装置关闭时（当移除电源时），并且当电子装置开启时，要由那个电子装置的一个或多个处理器执行的代码部分通常从较慢的非易失性存储器拷贝到那个电子装置的易失性存储器（例如动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM））。典型的电子装置还包含一组或一个或多个物理网络接口以与其它电子装置建立网络连接（或使用传播信号传送和/或接收代码和/或数据）。本发明实施例的一个或多个部分可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现。

该流程图中的操作将参考其它附图的示范实施例进行描述。然而，应该理解，流程图的操作可由本发明的实施例执行，而不是参考其它附图论述的实施例执行，并且参考这些其它附图论述的本发明实施例可执行与参考流程图论述的操作不同的操作。

概述

虽然作为IS-IS收敛过程的一部分计算无环路替代（LFA）以得到多归属前缀的收敛，但RFC 5286章节6.1—“Multi-Homed Prefixes”描述了一个过程。 按照RFC 5286，章节6.1规定了处置多归属前缀备选路径计算的两种方式（如本文所描述的）：“为了确定可能的最佳保护，前缀p在SPF计算中可被视为节点，其具有从已经通告了该前缀的那些路由器到它的单向链路。此类节点绝不需要探索其链路，因为它没有外出链路。”在任何典型的网络中，多归属前缀的数量一般都小于网络中的总前缀，并且RFC 5286过程被施加到网络中的所有前缀，这将显著增大计算路由器的计算负担。

由RFC 5286描述的这个第一方法是具有两个重要后果的过程，（1）它正在要求该过程将每个前缀都视为拓扑中的节点（其中IS-IS SPF ISO 10586附录F仅将***或路由器视为图表中的节点）。尽管这是可能的，但它从叶节点在SPF中引入了额外级别的堆（heap）扩展。其次（2），在大部署（即，具有许多链路和数百节点的部署）中具有重新分布和区域间泄露情况，IP前缀的数量可成千上万，并且因此，每个SPF的计算时间可快速增大，并且这通过许多相邻链路而倍增。

在第二种方法中，RFC 5286指示：“在所有情况下，路由器MAY都通过假定MHP独独附连到是其预期故障附连最优点的路由器来安全地简化多归属前缀（MHP）计算。然而，这可导致当整个计算会显示修复是可能的时前缀不被视为可修复。” 虽然计算多归属前缀的替换路径的这个第二种简化方法在IS-IS初级SPF计算的精神中是可扩展方法，但这种方法可导致多归属前缀的覆盖更低。

本文描述的过程克服了现有技术的缺点，其中来自多归属前缀的最短路径优先（SPF）计算的无环路等成本多路径替换在无环路替换（LFA）计算期间被重新考虑，以确定是否能发现比如在RFC 5286章节6.1中所描述的由LFA计算所提供的更好的覆盖，而没有以现有技术要求的方式增大总体计算要求。

本文下面描述的用于确定具有IS-IS区域或IS-IS域的多归属前缀的更好保护的LFA的过程可被施加用于因特网协议版本4(IPv4)和/或因特网协议版本6(IPv6)路由和拓扑。该过程可按任何次序或并行施加到每个（IPv4和IPv6）。用于处置每个(IPv4和IPv6)的过程是类似的，并且为了清楚起见，未单独寻址。

图1是图示LFA计算过程检查是前缀的ECMP附连节点的节点以确定它们是否提供了比RFC 5286的计算更好保护的情况的示例网络拓扑的图解。在示例网络拓扑中，节点被图示为框，而节点之间的链路用它们的链路成本图示。该示例从节点S（即，源节点）的角度图示。源节点与节点A、C和E连接。网络中的每一个节点都与由标识从节点可达的IP地址范围的“前缀”标识的一组因特网协议（IP）地址关联。在这个示例拓扑中，存在由网络中的两个节点通告为经由那些节点可达的前缀“P”。前缀P从而是从多个节点可达的多归属前缀。

在上面网络中，从节点E和节点F两者通告前缀P。用在RFC 5286章节6.1页22最后一段中所规定的采取的简化方法（即上面描述为第二种方法），前缀P将仅通过邻居C得到链路保护LFA，而节点保护路径通过邻居A可用。确切地说，前缀P具有初级下一跳E，其中经由E到达P的成本是15，其中遍历拓扑（即从S到E的链路）的成本是5，并且从附连节点E到达前缀P的成本是10。使用这个方法，到达节点E的LFA下一跳是C。然而，这仅提供了链路保护，即，它仅满足不等式1，RFC 5286。通过不同节点，节点F，前缀P也是可达的。节点F具有E的初级下一跳，并且它具有通过连接节点A的链路的节点保护LFA。因此，因为前缀P连接到节点A，因此有可能得到节点保护LFA。但按照RFC 5286（章节6.1页22最后一段），前缀P可仅得到通过连接节点C的链路的链路保护LFA。

这个示例清晰论证了如下情况：其中经由节点F可发现到前缀P的LFA，尽管前缀P的附连的初级点是节点E。总之，RFC 5286未提供处置存在多归属前缀（MHP）的附连的多个预期故障点的情形的任何描述。下面相对于图2和图3描述的过程提供了对MHP的更好的保护。在上面示例中，节点E和F都是附连的最优点。因此，我们可将“A提供给F的保护种类”（链路和节点保护）与“C提供给E的保护种类”（链路保护）相比较，并将较好的那个继承给前缀P。在此示例情况下，对F的A保护更好。

如本文上面章节所说明的，前缀P可能具有节点保护LFA，没有必须检查任何不等式（如在RFC 5286中所阐述的），并且没有引起任何环路。这由于初级SPF的无环路ECMP路径的使用而是有可能的。通过认识到，前缀P不仅具有到节点E的链路作为初级下一跳，而且前缀P还具有通过相同链路到节点E和节点F的ECMP。虽然在初级SPF中未使用经由节点F的这个路径，因为它具有相同初级下一跳，但下面描述的过程将论证这可用于确定MHP的LFA下一跳。

图2是IS-IS收敛过程的一个实施例的流程图，包含根据SPF计算评估ECMP下一跳的IS-IS网络区域或域的LFA计算过程。在一个实施例中，收敛过程开始于使用构建邻近项数据库的IS-IS协议来确定与相邻节点的邻近项。该过程继续根据链路状态协议（LSP）从IS-IS区域或IS-IS域中的每个网络装置接收链路状态分组并交换链路状态分组，如在RFC1195中所描述的（框201），由此同步IS-IS区域或IS-IS域中网络装置之间的链路状态协议数据库。

利用这个链路状态数据在本地链路状态协议数据库中构造IS-IS区域或IS-IS域的拓扑。使用这个数据，IS-IS区域或IS-IS域中的每一个网络装置都可使用路由选择算法（诸如最短路径优先（SPF）算法或类似的路由选择算法）来确定到IS-IS区域或IS-IS域中每一个其它网络装置的路由选择（框203）。用于到达IS-IS区域或IS-IS域中每一个目的地网络装置的下一跳被记录在本地路由选择信息库（RIB）中以用于将分组转发到给定目的地。多归属前缀然后继承（即被指配）与针对附连节点确定的（即附连节点的SPF下一跳）相同的SPF下一跳。如上所述，多归属前缀的“附连”节点是通告MHP的SPF中首先遇到的节点（即最短距离）。然而，在一些情况下，存在还附连到具有相同（初级）SPF下一跳的MHP的ECMP节点，然而，SPF计算未利用它们。

该过程然后在已经计算了到IS-IS区域或IS-IS域中其它网络装置的所有初级路径之后继续，并且MHP通过计算到IS-IS区域或IS-IS域中每一个网络装置的无环路替换路径（LFA）来继承它们的下一跳（框207）。可使用在RFC 5286中定义的过程计算LFA。每个目的地节点的LFA下一跳然后可被记录在本地RIB中以在与到给定目的地的初级路径的下一跳关联的链路或节点故障的情况下利用。LFA的计算正常情况下会在RFC 5286下，然后后面是每个MHP都继承初级SPF附连节点的LFA下一跳。然而，如本文下面相对于图3所进一步描述的，现在从附连的节点下一跳继承MHP LFA下一跳，其中附连的节点是相等成本（与SPF附连节点），具有与MHP SPF下一跳共享的SPF下一跳，并且附连节点的LFA提供了比初级SPF附连节点的LFA更好级别的保护（框209）。“更好”级别的保护包含提供链路保护，其中初级SPF附连节点未提供保护，或者提供节点保护，其中SPF附连节点未提供保护或仅提供链路保护。

图3是细查IS-IS区域或IS-IS域中多归属前缀的等成本附连节点的LFA计算过程的一个实施例的流程图。在一个实施例中，该过程依赖于具有计算网络的IS-IS区域或IS-IS域拓扑的SPF下一跳的现有计算以及由多归属前缀对这些下一跳的继承。该过程可开始于从IS-IS区域或域中选择节点（框301）。该过程可按任何次序遍历网络拓扑。在一个实施例中，遍历可从源节点开始，并且按深度优先、广度优先或类似遍历模式继续进行。该过程然后选择与选择的节点关联的前缀（框303）。类似地，与选择的节点关联的前缀可按任何次序处理。

然后进行一系列检查以细查前缀，并确定前缀的最佳LFA下一跳。前缀被首先检查以确定它是否是多归属前缀（MHP）（框305）。可通过对于前缀与其它节点的附加发生搜索本地RIB来检查前缀是否是MHP；MHP可能之前在SPF期间或通过类似过程已经标识了。如果前缀不是MHP，则标准过程从选择的节点继承前缀下一跳的LFA下一跳及其对应LFA（框313）。

然而，如果前缀是MHP，则该过程通过确定当前选择的节点是否提供了到MHP的更好路径（即下一跳）来继续尝试标识最佳LFA下一跳。进行选择的节点的SPF成本（即从源节点到达选择的节点的成本）和到选择的前缀的成本（即从选择的节点到选择的前缀的成本）是否等于选择的前缀的当前SPF成本（即到达根据在这个过程或默认起始值的较早迭代中细查其它附连节点而确定的选择的前缀的成本）的检查（框307）。 换言之，检查要确定选择的节点是否向前缀提供了ECMP。如果成本不相等，选择的节点未提供选择的前缀的更好路径，则进行确定与该节点关联的其它前缀是否保持被细查的检查（框315）。如果是，则选择下一前缀（框303）。如果没有前缀保持要处理，则进行附加节点是否保持要处理的检查（框317）。如果所有节点和前缀都已经被用尽，则该过程完成已经被发现的MHP和每个节点的最佳LFA下一跳。这个迭代过程作为示例而非限制提供。本领域技术人员会理解到，可利用其它迭代或类似遍历过程来细查每个节点和每一个节点前缀以确保为每个确定的最佳LFA下一跳。

在成本检查确实指示相等成本（框307）的情况下，进行选择的前缀的SPF下一跳是否与选择的节点的SPF下一跳相同的进一步检查（框309）。这指示选择的节点具有与前缀的SPF附连节点相同的SPF路径。如果不是这种情况，则可进行下一前缀（框315）和节点（框317）的检查，或者过程结束，如上面所论述的。如果SPF下一跳确实匹配，则进行选择的节点的LFA下一跳是否提供比选择的前缀的下一跳的当前保护更好的保护（如上面所论述的）的检查（框311）。如果这是“真”，则选择所选择节点的更好LFA下一跳来被继承（即指配）为选择的前缀的下一跳（框313）。该过程然后继续检查附加前缀（框315）和节点（框317），直到过程完成，并且然后作为此过程的结果产生用于每个MHP的最佳下一跳LFA作为最后LFA下一跳。本文下面关于图1给出了示例图示。

可施加以上过程来标识IS-IS区域或域中MHP的更好保护。例如，在以源节点S为根的初级SPF计算期间，首先遇到节点E，并且前缀P会得到下一跳作为将节点S连接到节点E的链路，其中到达前缀P的成本是15。虽然会到达进一步计算SPF节点F，并且虽然遇到细查节点F的LSP前缀P。然而，到达前缀P的成本是相同的（15），并且下一跳也是相同的（即，从源节点S到节点E的链路）。虽然这是初级SPF计算的冗余信息，但这对于标识更好的LFA可能是有价值的。初级SPF过程可记录这个等成本路径（即，从中通告这个前缀P的节点标识符（ID）和下一跳）。在以邻居C为根的随后LFA计算期间—节点E将得到链路保护LFA（即，将节点S连接到节点C的链路），并且因此前缀P也接收这个相同链路保护。

虽然计算以节点A为根的LFA，但节点F将从连接到节点A的链路得到节点保护LFA，并且这然后可通过使用之前存储的信息进行上面定义的检查被安全地给到前缀P。用这个过程，在连接到E（P的初级下一跳）的链路供应的LFA的所有运营商选择都被自动照顾。从而，针对附连的预期故障最优点计算的LFA（即它们的倍数（multiple））可直接进行比较，并且可将较好的那个继承给MHP；如果附连的预期故障点的初级下一跳与MHP初级下一跳的相同的话。

为了使此一般化，需要验证的两个条件如下：条件（1）我们正在计算LFA用于其的节点是MHP的附连的预期故障最优点；以及条件（2）MHP的初级SPF下一跳与是附连的预期故障最优点的节点的初级SPF下一跳的相同。为了详尽说明这个点，考虑如下记号：S→源（本地修复点（PLR）），N1、D1...Dn→网络中的节点，其中N1（或‘Nx’）表示源节点（PLR）的中间邻居，其中D1…Dn表示网络中的任何节点，并且P→MHP。在LFA计算期间，如果S→N1→D1...→Dn→P是到MHP P的预期故障最优路径之一，并且Dn的初级SPF下一跳与P的初级SPF下一跳匹配，则P可继承Dn的LFA，如果它比该下一跳的已经存在的LFA更好的话。反驳的正确性的证据遵循：让我们假定，存在向Dn提供链路保护的节点N2。也就是存在假定：Opt_Dist(N2,Dn)<Opt_Dist(N2,S)+Opt_Dist(S,Dn)，其中Opt_Dist(X,Y)是输出从节点X到节点Y的最短距离的函数。然而，它未向P提供链路保护。Opt_Dist(N2,P)>Opt_Dist(N2,S)+Opt_Dist(S,P)→以及Opt_Dist (N2,P)可扩充为Opt_Dist(N2,Dn)+Opt_Dist(Dn,P)>Opt_Dist(N2,S)+Opt_Dist(S,P)→以及Opt_Dist(S,P)可进一步从条件1扩充：Opt_Dist(N2,Dn)+Opt_Dist(Dn,P)>Opt_Dist(N2,S)+Opt_Dist(S,Dn)+Opt_Dist(Dn,P)。如果从两侧都取出Opt_Dist(Dn,P)，则Opt_Dist (N2,Dn)>Opt_Dist(N2,S)+Opt_Dist(S,Dn)。这反驳了我们的假设。因此，该过程被证明了。类似地，可提供节点保护不等式的证据。

从而，已经描述了用于确定MHP的LFA下一跳的过程，具有的优点是（在某些拓扑中）不牺牲任何性能，并且没有丢失在MHP的初级SPF下一跳供应的运营商偏好。多归属前缀（MHP）可通过本文上面论述的过程得到更好的替换路径。

图4是IS-IS过程的基本组件的图解。在IS-IS过程中利用的网络装置的组件包含邻近项（ADJ）数据库403、链路状态协议（LSP）数据库401、最短路径优先（SPF）405或类似路由选择过程以及本地RIB 409。邻近项数据库403跟踪从通过网络装置的链路和物理端口连接的相邻节点接收的邻近项信息。链路状态协议数据库401跟踪网络装置位于的IS-IS区域或IS-IS域的拓扑，其基于链路状态分组的交换。最短路径优先405或类似路由计算算法处理链路状态协议数据库401以确定存储在本地路由选择信息库409中的转发信息。在一些实施例中，本地路由选择信息库被同步或下载到全局路由选择信息库411，其由网络装置的所有组件（诸如线卡和类似组件）共享，或者可与IS-IS区域或IS-IS域中的其它网络装置共享。

图5是实现本文上面描述的IS-IS区域或IS-IS域中LFA计算过程的网络装置的一个实施例的图解。

网络装置（ND）是以通信方式互连网络上其它电子装置（例如其它网络装置、最终用户装置）的电子装置。一些网络装置是为多个连网功能（例如路由选择、桥接、交换、第2层聚合、会话边界控制、服务质量和/或订户管理）提供支持和/或为多个应用服务（例如数据、语音和视频）提供支持的“多服务网络装置”。

在一个实施例中，该过程由路由器501或网络装置或类似计算装置实现。路由器501可具有使它能够接收数据业务并朝其目的地转发它的任何结构。路由器501可包含执行路由器501功能的网络处理器503或一组网络处理器。如本文所使用的“组”是包含一项的任何正整数项。路由器501或网络元件可经由网络处理器503或路由器501的其它组件执行IS-IS过程功能性。

IS-IS过程功能可用路由器内的软件（包含固件）和硬件的任何组合实现为模块。由路由器501实现和执行的IS-IS过程的功能包含本文上面进一步描述的那些。

在一个实施例中，路由器501可包含一组线卡517，它们通过标识目的地并将数据业务转发到适当线卡517（具有经由下一跳通向或朝向目的地的出口端口）来处理传入数据业务并朝向相应目的地节点转发。这些线卡517还可实现路由选择信息库或转发信息库505B，或它们的相关子集。线卡517还可实现或促进本文上面描述的IS-IS过程功能。线卡517经由交换机组构511彼此通信，并使用以太网、光纤或类似通信链路和媒体通过附连网络521与其它节点通信。

在其它实施例中，过程可由***架构节点实现，其中控制平面远离数据/转发平面。在此情况下，IS-IS过程可在数据平面节点和中央控制器的任何组合处执行。

已经参考框图的示范实施例描述了流程图的操作。然而，应该理解到，流程图的操作可由本发明的实施例而不是论述的实施例执行，并且参考框图论述的实施例可执行不同于参考流程图论述的实施例的操作。虽然流程图示出了由某些实施例执行的具体操作次序，但应该理解，此类次序是示范性的（例如，备选实施例可按不同次序执行操作，组合某些操作，重叠某些操作等）。

如本文所描述的，由路由器执行的操作可指的是硬件的特定配置（诸如配置成执行某些操作或具有预定功能性的专用集成电路（ASIC））或存储在实施在非暂时性计算机可读介质中的存储器中的软件指令。从而，附图中示出的技术可使用在一个或多个电子装置（例如端站、网络单元）上存储和执行的代码和数据实现。此类电子装置使用计算机可读媒体（诸如非暂时性计算机可读存储介质（例如磁盘、光盘、随机存取存储器、只读存储器、闪存装置、相变存储器）和暂时性计算机可读通信媒体（例如电、光、声或其它形式的传播信号—诸如载波、红外信号、数字信号））存储和传递（在内部和/或通过网络与其它电子装置）代码和数据。此外，此类电子装置通常包含耦合到一个或多个其它组件诸如一个或多个存储装置（非暂时性机器可读存储媒体）、用户输入/输出装置（例如键盘、触摸屏和/或显示器）和网络连接的一组一个或多个处理器。该组处理器与其它组件的耦合通常通过一个或多个总线和桥（也称为总线控制器）。从而，给定电子装置的存储装置通常存储代码和/或数据以便在那个电子装置的该组一个或多个处理器上执行。本发明实施例的一个或多个部分可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现。

图6A图示了根据本发明一些实施例的示范网络内网络装置（ND）之间的连接性以及ND的三个示范实现。图6A示出了ND 600A-H和在A-B、B-C、C-D、D-E、E-F、F-G和A-G之间以及在H与A、C、D和G中每个之间通过线路的其连接性。这些ND是物理装置，并且这些ND之间的连接性可以是无线的或有线的（经常称为链路）。从ND 600A、E和F延伸的附加线路图示这些ND充当网络的入口点和出口点（并且从而，这些ND有时被称为边缘ND；而其它ND可被称为核心ND）。

图6A中的两个示范ND实现是：1）使用定制应用—专用集成—电路（ASIC）和专有操作***（OS）的专用网络装置602；以及2）使用公共现货（COTS）处理器和标准OS的通用网络装置604。

专用网络装置602包含连网硬件610，连网硬件包括一个或多个计算资源612（其通常包含一组一个或多个处理器）、一个或多个转发资源614（其通常包含一个或多个ASIC和/或网络处理器）和物理网络接口（NI）616（有时称为物理端口）以及其中存储有连网软件620的非易失性机器可读存储媒体618。物理NI是ND中的硬件，通过其进行网络连接（例如无线地通过无线网络接口控制器（WNIC）或通过***电缆到连接到网络接口控制器（NIC）的物理端口），诸如由ND 600A-H之间的连接性所示出的。在操作期间，连网软件620可由连网硬件610执行以例示一组一个或多个连网软件实例622。每一个连网软件实例（一个或多个）622以及连网硬件610执行该网络软件实例的该部分（如果它是专用于该连网软件实例和/或由那个连网软件实例（一个或多个）在时间上与连网软件实例622其它部分共享的硬件时间片的硬件的话）形成独立的虚拟网络元件630A-R。每一个虚拟网络元件（VNE）（一个或多个）630A-R包含控制通信和配置模块632A-R（有时称为本地控制模块或控制通信模块）以及转发表（一个或多个）634A-R，使得给定虚拟网络元件（例如630A）包含控制通信和配置模块（例如632A）、一组一个或多个转发表（例如634A）以及连网硬件610执行虚拟网络元件（例如630A）的该部分。IS-IS模块633A实现了本文上面描述的过程，作为连网软件的控制通信和配置模块632A或类似方面的一部分，连网软件可被加载并存储在非暂时性机器可读媒体618A中或类似位置中。

专用网络装置602经常在物理上和/或逻辑上被视为包含：1）ND控制平面624（有时称为控制平面），包括执行一个或多个控制通信和配置模块632A-R的一个或多个计算资源612；以及2）ND转发平面626（有时称为转发平面、数据平面或媒体平面），包括利用一个或多个转发表634A-R和物理NI 616的一个或多个转发资源614。作为示例，其中ND是路由器（或正在实现路由选择功能性），ND控制平面624（执行一个或多个控制通信和配置模块632A-R的一个或多个计算资源612）通常负责参与控制如何路由数据（例如分组）（例如数据的下一跳和该数据的外出物理NI）并将该路由选择信息存储在一个或多个转发表634A-R中，并且ND转发平面626负责在物理NI 616上接收该数据，并基于一个或多个转发表634A-R将该数据转发出物理NI 616中的适当NI。

图6B图示了根据本发明一些实施例的实现专用网络装置602的示范方式。图6B示出了包含卡638（通常是热插拔）的专用网络装置。虽然在一些实施例中卡638属于两种类型（操作为ND转发平面626的一个或多个（有时称为线卡）以及操作以实现ND控制平面624的一个或多个（有时称为控制卡）），但备选实施例可将功能性组合在单个卡上和/或包含附加卡类型（例如一个附加卡类型被称为服务卡、资源卡或多应用卡）。服务卡可提供专业化处理（例如，第4层到第7层服务（例如防火墙、因特网协议安全性(IPsec) (RFC 4301和4309)、安全套接字层(SSL)/传输层安全性（TLS）、入侵检测***（IDS）、对等（P2P）、IP上的语音(VoIP)会话边界控制器、移动无线网关（网关通用分组无线电服务（GPRS）支持节点（GGSN）、演进的分组核心（EPC）网关））。作为示例，服务卡可用于终止IPsec隧道，并执行伴随的认证和加密算法。这些卡通过图示为背板636的一个或多个互连机制（例如第一全网耦合线卡而第二全网耦合所有卡）耦合在一起。

返回图6A，通用网络装置604包含硬件640，硬件640包括一组一个或多个处理器642（其经常是COTS处理器）和一个或多个网络接口控制器644（NIC；也称为网络接口卡）（其包含物理NI 646）以及其中存储有软件650的非易暂时性机器可读存储媒体648。在操作期间，一个或多个处理器642执行软件650以例示监管程序654（有时称为虚拟机监视器（VMM）以及由监管程序654运行的一个或多个虚拟机662A-R，它们被统称为一个或多个软件实例652。虚拟机是物理机的软件实现，它运行程序就好像它们正在物理非虚拟化机器上执行一样；并且应用一般不知道它们正运行在虚拟机上（与运行在“裸机金属”主机电子装置上相对），尽管一些***提供了半虚拟化，其为了优化目的允许操作***或应用知晓虚拟化的存在。每一个虚拟机662A-R以及硬件640执行该虚拟机的该部分（如果它是专用于该虚拟机和/或由该虚拟机在时间上与一个或多个虚拟机662A-R其它部分共享的硬件时间片的硬件的话）形成独立的虚拟网络元件（一个或多个）660A-R。在一个实施例中，虚拟机632A-R可执行所描述的IS-IS模块663A和相关软件，如本文上面描述的。

一个或多个虚拟网络元件660A-R执行与一个或多个虚拟网络元件630A-R类似的功能性。比如，监管程序654可呈现虚拟操作平台，它对虚拟机662A看起来就像是连网硬件610，并且虚拟机662A可用于实现类似于一个或多个控制通信和配置模块632A和一个或多个转发表634A的功能性（硬件640的这个虚拟化有时被称为网络功能虚拟化（NFV））。从而，NFV可用于将许多网络设备类型整合在工业标准高容量服务器硬件、物理交换机和物理存储装置上，其可位于数据中心、ND和客户驻地设备（CPE）中。然而，本发明的不同实施例可以以不同方式实现一个或多个虚拟机662A-R中的一个或多个。例如，虽然本发明的实施例用对应于一个VNE 660A-R的每个虚拟机662A-R图示了，但备选实施例可以以精细粒度级实现这个对应关系（例如，线卡虚拟机虚拟化线卡，控制卡虚拟机虚拟化控制卡等）；应该理解到，本文关于虚拟机与VNE对应关系描述的技术还适用于使用此类精细粒度级的实施例。

在某些实施例中，监管程序654包含提供与物理以太网交换机类似转发服务的虚拟交换机。确切地说，这个虚拟交换机在虚拟机与一个或多个NIC 644之间以及可选地在虚拟机662A-R之间转发业务；此外，这个虚拟交换机可加强策略上不准许彼此通信（例如通过尊重虚拟局域网（VLAN））的VNE 660A-R之间的网络隔离。

图6A中的第三示范ND实现是混合网络装置606，其在单个ND中或ND内的单个卡中既包含定制ASCI/专有OS又包含COTS处理器/标准OS。在此类混合网络装置的某些实施例中，平台VM（即，实现专用网络装置602功能性的VM）可提供在混合网络装置606中存在的连网硬件的准虚拟化。

不管ND的以上示范实现如何，当考虑由ND实现的多个NVE中的单个NVE时（例如其中仅一个VNE是给定虚拟网络的一部分），或者其中当前仅单个VNE由ND实现，简写术语网络元件（NE）有时用于指的是该VNE。还有在所有以上示范实现中，VNE(例如一个或多个VNE630A-R、 VNE 660A-R以及混合网络装置606中的那些）在物理NI（例如616、646）上接收数据，并将该数据转发出物理NI（例如616、646）中的适当NI。例如，实现IP路由器功能性的VHE在IP分组中的一些IP报头信息的基础上转发IP分组；其中IP标题信息包含源IP地址、目的地IP地址、源端口、目的地端口（其中“源端口”和“目的地端口”在本文指的是协议端口，与ND的物理端口相对）、传输协议（例如用户数据报协议(UDP) (RFC 768、2460、2675、4113和5405)、传送控制协议(TCP) (RFC 793和1180)以及差分服务（DSCP）值(RFC 2474、2475、2597、2983、3086、3140、3246、3247、3260、4594、5865、3289、3290和3317)。

图6C图示了根据本发明一些实施例的可耦合VNE的各种示范方式。图6C示出了在ND 600H中的VNE 670H.1和ND 600A中实现的VNE 670A.1-670A.P（可选地还有VNE 680A.Q-680A.R）。在图6C中，VNE 670A.1-P在它们能从ND 600A外部接收分组并将分组转发到ND600A外部的意义上彼此分开；VNE 670A.1与VNE 670H.1耦合，并且从而它们在它们的相应ND之间传递分组；VNE 670A.2-670A.3可选地可在它们本身之间转发分组，无需将它们转发到ND 600A外部；并且VNE 670A.P可选地可以是包含VNE 670A.Q后面是VNE 670A.R的VNE链中的第一个（这有时被称为动态服务链，其中NVE系列中的每一个VNE都提供不同的服务—例如一层或多第4-7层网络服务）。虽然图6C图示了VNE之间的各种示范关系，但备选实施例可支持其它关系（例如更多/更少NVE、更多/更少动态服务链、具有一些公共NVE和一些不同NVE的多个不同动态服务链）。

图6A的ND例如可形成因特网或专用网的一部分；并且其它电子装置（未示出；诸如最终用户装置，包含工作站、膝上型计算机、笔记本、平板电脑、掌上电脑、移动电话、智能电话、多媒体电话、因特网协议上的语音(VOIP)电话、终端、便携式媒体播放器、GPS单元、可穿戴装置、游戏***、机顶盒、因特网实现的家用电器）可耦合到网络（直接或通过其它网络诸如接入网）以通过网络（例如因特网或上覆在因特网上（例如通过因特网遂穿）的虚拟专用网（VPN））彼此通信（直接或通过服务器）和/或访问内容和/或服务。此类内容和/或服务通常由属于服务/内容提供商的一个或多个服务器（未示出）或参与对等(P2P)服务的一个或多个最终用户装置（未示出）提供，并且例如可包含公用网页（例如免费内容、店面、搜索服务）、专用网页（例如提供电子邮件服务的用户名/密码访问的网页）和/或VPN上的公司网络。比如，端用户装置可（例如通过（有线或无线）耦合到接入网的客户驻地设备）耦合到边缘ND，边缘ND（例如通过一个或多个核心ND）耦合到其它边缘ND，其它边缘ND耦合到充当服务器的电子装置。然而，通过计算和存储虚拟化，在图6A中操作为ND的其中一个或多个电子装置还可托管一个或多个此类服务器（例如在通用网络装置604的情况下，其中一个或多个虚拟机662A-R可操作为服务器；对于混合网络装置606情况也会是如此；在专用网络装置602的情况下，一个或多个此类服务器还可运行在由一个或多个计算资源612执行的监管程序上）；在此情况下服务器被说成与该ND的VNE协同定位。

虚拟网络是提供网络服务（例如L2和/或L3服务）的物理网络（诸如在图6A中的）的逻辑抽象。虚拟网络可实现为上覆网(overlay network)（有时称为网络虚拟化上覆），其通过下伏网(underlay network)（例如L3网络，诸如使用隧道（例如通用路由选择封装（GRE）、第2层遂穿协议(L2TP)、IPSec）来创建上覆网的因特网协议（IP）网络）提供网络服务（例如第2层（L2数据链路层）和/或第3层（L3网络层）服务）。

网络虚拟化边缘（NVE）坐落在下伏网络的边缘处，并且参与实现网络虚拟化；NVE的面向网络侧使用下伏网络遂穿帧到其它NVE或从其它NVE遂穿帧；NVE的面向外部侧向网络外部的***发送数据并从中接收数据。虚拟网络实例（VNI）是NVE上虚拟网络的特定实例（例如ND上的NE/VNE、ND上的NE/NVE的一部分，其中那个NE/VNE通过仿真被分成多个VNE）；一个或多个VNI可被例示在NVE上（例如作为ND上的不同VNE）。虚拟接入点（VAP）是NVE上用于将外部***连接到虚拟网络的逻辑连接点；VAP可以是通过逻辑接口标识符（例如VLANID）标识的物理端口或虚拟端口。

网络服务的示例包含：1）以太网LAN仿真服务（基于以太网的多点服务，类似于因特网工程设计任务组（IETF）多协议标签交换（MPLS）或以太网VPN（EVPN）服务），其中外部***通过下伏网络上的LAN环境跨网络互连（例如，NVE为不同的此类虚拟网络提供独立L2VNI（虚拟交换实例）以及跨下伏网络的L3（例如IP/MPLS）遂穿封装）；以及2）虚拟化IP转发服务（从服务定义角度类似于IETF IP VPN（例如边界网关协议(BGP)/MPLS IPVPN RFC4364）），其中外部***通过下伏网络上的L3环境跨网络互连（例如，NVE为不同的此类虚拟网络提供独立L3 VNI（转发和路由选择实例）以及L3（例如IP/MPLS）跨下伏网络遂穿封装）。网络服务还可包含服务能力（例如业务归类标记、业务调节和调度）、安全性能力（例如用于保护客户驻地免于网络发起的攻击，以避免畸形的路由通告的滤波器）以及管理能力（例如全检测和处理）的质量。

图6D图示了根据本发明一些实施例的在图6A的每一个ND上具有单个网络元件的网络，并且在这个直接了当的方法内，将传统分布式方法（通常由传统路由器使用）与用于保持可达性和转发信息（也称为网络控制）的集中式方法形成对照。确切地说，图6D图示了如与图6A的ND 600A-H具有相同连接性的网络元件(NE) 670A-H。

图6D图示了分布式方法672分布用于生成可达性并跨NE 670A-H转发信息的责任；换言之，分布邻居发现和拓扑发现的过程。

例如，在使用专用网络装置602的情况下，ND控制平面624的一个或多个控制通信和配置模块632A-R通常包含可达性和转发信息模块以实现一个或多个路由选择协议（例如外部网关协议，诸如边界网关协议(BGP) (RFC 4271)、内部网关协议（IGP）（例如开放最短路径优先(OSPF) (RFC 2328和5340)、中间***到中间***(IS-IS) (RFC 1142)、路由选择信息协议（RIP）（版本1 RFC 1058、版本2 RFC 2453以及下一代RFC 2080））、标签分布协议(LDP) (RFC 5036)、资源预留协议（RSVP）（RFC 2205、2210、2211、2212以及RSVP业务工程设计（TE）：对LSP隧道RFC 3209的RSVP的扩充、通用多协议标签交换（GMPLS）信令RSVP-TE RFC3473、RFC 3936、4495和4558），它们与其它NE通信以交互路由，并且然后基于一个或多个路由选择度量选择那些路由。从而，NE 670A-H（例如一个或多个执行控制通信和配置模块632A-R的一个或多个计算资源612）通过分布式确定网络内的可达性并计算它们的相应转发信息来执行它们用于参与控制要如何路由数据（例如分组）（例如数据的下一跳和该数据的外出物理NI）的责任。路由和邻近项被存储在ND控制平面624上的一个或多个路由选择结构（例如路由选择信息库（RIB）、标签信息库（LIB）、一个或多个邻近结构）中。ND控制平面624基于一个或多个路由选择结构用信息（例如邻近项和路由选择信息）对ND转发平面626编程。例如，ND控制平面624将相邻项和路由选择信息编程到ND转发平面626上的一个或多个转发表634A-R（例如转发信息库（RIB）、标签转发信息库（LFIB）和一个或多个邻近项结构）中。对于第2层转发，ND可存储用于基于那个数据中的第2层信息转发数据的一个或多个桥接表。虽然上面的示例使用专用网络装置602，但相同分布式方法172可被实现在专用网络装置404和混合网络装置606上。

图6D图示了集中式方法674（也称为软件定义的连网（SDN）），其解耦进行有关从下伏***向哪里发送业务的判定的***，其将业务转发到选择的目的地。所图示的集中式方法674具有用于在集中式控制平面676（有时称为SDN控制模块、控制器、网络控制器、OpenFlow控制器、SDN控制器、控制平面节点、网络虚拟化权威机构或管理控制实体）中生成可达性和转发信息的责任，并且从而邻居发现和拓扑发现的过程被集中。集中式控制平面676具有南向接口682，其具有数据平面680（有时称为基础设施层、网络转发平面或转发平面（其不应该与ND转发平面混淆）），数据平面680包含NE 670A-H（有时称为交换机、转发元件、数据平面元件或节点）。集中式控制平面676包含网络控制器678，网络控制器678包含集中式可达性和转发信息模块679，模块679确定网络内的可达性并通过南向接口682（其可使用OpenFlow协议）向数据平面CA80的NE 670A-H分布转发信息。从而，网络智能集中在在通常与ND分开的电子装置上执行的集中式控制平面676中。在一个实施例中，集中式可靠性和转发信息模块679可包含IS-IS模块681和相关软件，如本文上面所描述的。

例如，在数据平面680中使用专用网络装置602的情况下，ND控制平面624的每一个控制通信和配置模块（一个或多个）632A-R通常都包含提供南向接口682的VNE侧的控制代理。在此情况下，ND控制平面624（执行一个或多个控制通信和配置模块632A-R的一个或多个计算资源612）执行其通过与集中式控制平面676通信的控制代理从集中式可达性和转发信息模块679接收转发信息（并且在一些情况下是可达性信息）用于参与控制要如何路由数据（例如分组）（例如数据的下一跳和该数据的外出物理NI）的责任（应该理解到，在本发明的一些实施例中，一个或多个控制通信和配置模块632A-R除了与集中式控制平面676通信还可扮演确定可达性和/或计算转发信息的某个角色—尽管比在分布式方法的情况下少得多；此类实施例一般被视为落在集中式方法674之下，但也可被视为混合方法）。

虽然上面示例使用专用网络装置602，但可用通用网络装置604实现相同集中式方法174（例如每一个VNE `XA60A-R都执行其通过与集中式控制平面676通信以从集中式可达性和转发信息模块679接收转发信息（并且在一些情况下是可达性信息）用于控制要如何路由数据（例如分组）（例如数据的下一跳和该数据的外出物理NI）的责任；（应该理解到，在本发明的一些实施例中，VNE 6A60A-R除了与集中式控制平面676通信还可扮演确定可达性和/或计算转发信息的某一角色—尽管比在分布式方法的情况下少得多）以及混合网络装置606。事实上，使用SDN技术可增强通常在通用网络装置604或混合网络装置606实现中使用的NFV技术，因为NFV能够通过提供其上能运行SDN软件的基础设施来支持SDN，并且NFV和SDN两者旨在利用商品服务器硬件和物理交换机。

图6D还示出集中式控制平面676具有到应用层686的北向接口684，应用层中驻留一个或多个应用688。集中式控制平面676具有形成一个或多个应用688的虚拟网络692（有时称为逻辑转发平面、网络服务或上覆网络（其中数据平面680的NE 670A-H是下伏网络））的能力。从而，集中式控制平面676保持所有ND和配置的NE/NVE的全局视图，并且它将虚拟网络有效地映射到下伏ND（包含随着物理网络或通过硬件（ND、链路或ND组件）故障、添加或移除的改变而保持这些映射）。

虽然图6D示出了分布式方法672与集中式方法674分开，但在本发明的某些实施例中可以以不同方式分布网络控制的工作(effort)，或将二者组合。例如：1）实施例一般可使用集中式方法(SDN) 674，但具有委托给NE的某些功能（例如，分布式方法可用于实现故障监视、性能监视、保护交换和邻居和/或拓扑发现的基元中的一项或多项）；或者2）本发明的实施例可经由集中式控制平面和分布式协议来执行邻居发现和拓扑发现，并且比较的结果提出了它们不同意的例外。此类实施例一般被视为落在集中式方法674下，但也可被视为混合方法。

虽然图6D图示了每一个ND 600A-H都实现单个NE 670A-H的简单情况，但应该理解，参考图6D描述的网络控制方法还对于ND 600A-H中的一个或多个实现多VNE（例如VNE630A-R、VNE 660A-R，在混合网络装置606中的那些）的网络工作。备选地或此外，网络控制器678还可仿真单个ND中的多个VNE的实现。确切地说，代替在单个ND中实现多个NVE（或除此之外），网络控制器678可将单个ND中的VNE/NE的实现呈现为虚拟网络692中的多个VNE（一个或多个虚拟网络692中的相同虚拟网络中的所有、一个或多个虚拟网络中不同虚拟网络中的每个或某种组合）。例如，网络控制器678可使ND实现下伏网络中的单个NVE（NE），并且然后逻辑上平分集中式控制平面676内那个NE的资源以呈现一个或多个虚拟网络692中的不同VNE（其中上覆网络中的这些不同VNE正在共享下伏网络中ND上的单个VNE/NE实现的资源）。

另一方面，图6E和6F分别图示了网络控制器678可作为虚拟网络692中不同网络的一部分呈现的NE和VNE的示范抽象。图6E图示了根据本发明一些实施例的简单情况，其中每一个ND 600A-H都实现单个NE 670A-H（见图6D），但集中式控制平面676已经将不同ND（NE670A-C和G-H）中的多个NE抽象成（以表示）图6D的一个或多个虚拟网络692之一中的单个NE670I。图6E示出了在这个虚拟网络中NE 670I耦合到NE 670D和670F，它们二者仍都耦合到NE 670E。

图6F图示了根据本发明一些实施例的情况：其中多个VNE(VNE 670A.1和VNE670H.1)被实现在不同ND（ND 600A和ND 600H）上，并且彼此耦合，并且其中集中式控制平面676已经抽象了这多个VNE，使得它们看起来好像图6D的虚拟网络692之一内的单个VNE670T。从而，NE或VNE的抽象可跨多个ND。

虽然本发明的一些实施例将集中式控制平面676实现为单个实体（例如在单个电子装置上运行的单个软件实例），但备选实施例为了冗余和/或可缩放目的可将功能性分散在多个实体上（例如运行在不同电子装置上的多个软件实例）。

类似于网络装置实现，运行集中式控制平面676的一个或多个电子装置从而还有包含集中式可达性和转发信息模块679的网络控制器678可以以各种方式实现（例如专用装置、通用（例如COTS）装置或混合装置）。这些电子装置（一个或多个）类似地会包含一个或多个计算资源、一组或一个或多个物理NIC和其上存储有集中式控制平面软件的非暂时性机器可读存储介质。比如，图7图示通用控制平面装置704包含硬件740，硬件740包括一组一个或多个处理器742（其经常是COTS处理器）和一个或多个网络接口控制器744（NIC；也称为网络接口卡）（其包含物理NI 746）以及其中存储有集中式控制平面（CCP）软件750的非暂时性机器可读存储媒体748。

在使用计算虚拟化的实施例中，处理器742通常执行软件以例示监管程序754（有时称为虚拟机监视器（VMM）以及由监管程序754运行的一个或多个虚拟机762A-R，它们被统称为一个或多个软件实例752。虚拟机是物理机的软件实现，它运行程序就好像它们正在物理非虚拟化机器上执行一样；并且应用一般不知晓它们正运行在虚拟机上（与运行在“裸机金属”主机电子装置上相对），尽管一些***提供了准虚拟化，其为了优化目的允许操作***或应用知晓虚拟化的存在。再次，在使用计算虚拟化的实施例中，在操作期间，在操作***764A顶上的CCP软件750（图示为CCP实例776A）的实例通常在虚拟机762A内执行。在不使用计算虚拟化的实施例中，在操作***764A顶上的CCP实例776A在“裸金属”通用控制平面装置704上执行。

操作***764A提供了基本处理、输入/输出（I/O）和连网能力。在一些实施例中，CCP实例776A包含网络控制器实例778。网络控制器实例778包含集中式可达性和转发信息模块实例779（其是中间件层，向操作***764A提供网络控制器678的上下文并与各种NE通信），以及中间件层（提供各种网络操作所需的智能，诸如协议、网络态势感知和用户界面）上的CCP应用层780（有时称为应用层）。在一个实施例中，集中式可靠性和转发信息模块779可包含IS-IS模块781和相关软件，如本文上面所描述的。

在更抽象级别，集中式控制平面676内的这个CCP应用层780与一个或多个虚拟网络视图（网络的一个或多个逻辑视图）一起工作，并且中间件层提供从虚拟网络到物理视图的转换。

集中式控制平面676基于每个流的中间件层映射和CCP应用层780计算向数据平面680传送相关消息。流可被定义为一组分组，其报头匹配给定的位模式；在这个意义上，传统IP转发也是基于流的转发，其中流例如由目的地IP地址定义；然而，在其它实现中，用于流定义的给定位模式可在分组报头中包含更多字段（例如10个或更多）。数据平面680的不同ND/NE/VNE可接收不同消息，并且从而还有不同转发信息。数据平面680处理这些消息，并对适当NE/VNE的转发表（有时称为流表）中的适当流信息和对应动作编程，并且然后NE/VNE将传入的分组映射到在转发表中表示的流，并基于转发表中的匹配转发分组。

诸如OpenFlow的标准定义用于消息以及处理分组的模型的协议。用于处理分组的模型包含报头解析、分组归类以及进行转发判定。报头解析描述了如何基于公知的一组协议来解释分组。一些协议字段用于构建匹配结构（或密钥），密钥将用在分组归类中（例如，第一密钥字段可能是源媒体访问控制（MAC）地址，并且第二秘钥字段可能是目的地MAC地址）。

分组归类涉及执行存储器中的查找以通过基于转发表条目的匹配结构或密钥来确定转发表中的哪个条目（也称为转发表条目或流条目）最匹配分组来对分组归类。有可能在转发表条目中表示的许多流都能与分组对应/匹配；在此情况下，***通常配置成根据定义的方案从许多中确定一个转发表条目（例如，选择匹配的第一转发表条目）。转发表条目包含一组特定匹配判据（一组值或通配符，或分组的什么部分应该与由匹配能力所定义的具体值/多个值/通配符相比较的指示—对于分组报头中的特定字段，或对于某一其它分组内容）以及数据平面在接收匹配分组时要采取的一组一个或多个动作。例如，对于使用具体端口的分组，一个动作可以是将报头推到分组上，使分组满溢，或者简单地丢弃分组。从而，具有具体传送控制协议（TCP）目的地端口的IPv4/IPv6分组的转发表条目可包含规定应该丢弃这些分组的动作。

进行转发判定并执行动作基于在分组归类期间标识的转发表条目，通过执行在分组上的匹配的转发表条目中表示的该组动作而发生。

然而，当未知分组（例如在OpenFlow用语中所使用的“未中的分组”或“匹配未中”）到达数据平面680时，分组（或者内容和分组报头的子集）通常被转发到集中式控制平面676。集中式控制平面676然后会将转发表条目编程到数据平面680中以容纳属于未知分组流的分组。一旦特定转发表条目已经被集中式控制平面676编程到数据平面680中，具有匹配证书的下一分组就将匹配那个转发表条目，并采取与那个匹配的条目关联的该组动作。

网络接口（NI）可以是物理的或虚拟的；并且在IP上下文中，接口地址是指配给NI的IP地址，如果它是物理NI或虚拟NI的话。虚拟NI可与物理NI、另一虚拟接口关联，或者代表它自己（例如，环回接口、点对点协议接口）。NI（物理或虚拟）可被编号（具有IP地址的NI）或不编号（没有IP地址的NI）。环回接口（及其环回地址）是经常用于管理目的的NE/NVE（物理或虚拟）的特定类型虚拟NI（和IP地址）；其中此类IP地址被称为节点环回地址。指配给ND的一个或多个NI的一个或多个IP地址被称为那个ND的IP地址；在更大粒度级，指配给指配给在ND上实现的NE/NVE的一个或多个NI的一个或多个IP地址可被称为那个NE/NVE的IP地址。

由给定目的地的路由选择***进行的下一跳选择可决定一个路径（也就是，路由选择协议可在最短路径上生成一个下一跳）；但是如果路由选择***确定存在多个可变下一跳（也就是，路由选择协议生成的转发解决方案在最短路径上提供了多于一个下一跳—多个等成本下一跳），则使用一些附加判据—比如在无连接网络中可使用等成本多路径（ECMP）（也称为等成本多路径、多路径转发和IP多路径）(RFC 2991和2992)（例如，典型实现使用作为判据具体报头字段以确保具体分组流的分组总是在相同下一跳上转发以保存分组流排序）。为了多路径转发的目的，分组流被定义为共享有序约束的一组分组。作为示例，具体TCP传送序列中的该组分组需要按序到达，否则TCP逻辑会将无序递送解释为拥塞，并减慢TCP传送速率。

虽然本发明已经依据几个实施例进行了描述，但本领域技术人员将认识到，本发明不限于所描述的实施例，可用在所附权利要求书的精神和范围内的修改和变化来实施。从而，描述被视为图示性的，代替限制性的。

Claims (17)

1.一种由网络装置执行以确定IS-IS区域或IS-IS域中多归属前缀的无环路替换（LFA）的方法，所述方法包括如下步骤：

从所述IS-IS区域或所述IS-IS域中选择（301）下一节点；

选择（303）所述选择的节点的下一前缀；

检查（305）所述选择的前缀是否是多归属前缀（MHP）；

检查所述选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于所述选择的前缀的SPF成本；

检查（309）选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同；

检查（311）所述选择的节点的LFA下一跳是否比所述选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护；以及

继承（313）所述选择的节点的所述LFA下一跳用于所述选择的前缀。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：

计算（203）所述IS-IS区域或所述IS-IS域中每个拓扑的每个节点的所述SPF。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括如下步骤：

继承（205）附连节点的所述SPF下一跳用于所述IS-IS区域或所述IS-IS域中每个MHP。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：

计算（207）IS-IS区域或所述IS-IS域中每个节点的LFA。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

检查（315）是否已经处理了所述选择的节点的所有前缀以继承LFA下一跳。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

检查（317）是否已经处理了所述IS-IS区域或所述IS-IS域中的所有节点以确定每个通告的前缀的LFA下一跳。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述选择的前缀是因特网协议（IP）地址的指定IP地址子集的部分，其中所述前缀是IP版本4(IPv4)或IP版本6(IPv6)前缀。

8. 一种网络装置，配置成确定中间***—中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中多归属前缀的无环路替换（LFA），所述网络装置包括：

数据存储（618），用于存储所述IS-IS区域或所述IS-IS域的拓扑；以及

处理器（612），以通信方式耦合到所述数据存储，所述处理器配置成执行IS-IS模块（633A），所述IS-IS模块配置成从所述IS-IS区域或所述IS-IS域中选择下一节点，选择所述选择的节点的下一前缀，检查所述选择的前缀是否是多归属前缀（MHP），检查所述选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于所述选择的前缀的SPF成本，检查选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同，检查所述选择的节点的LFA下一跳是否比所述选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，以及由所述选择的前缀继承所述选择的节点的所述LFA下一跳。

9.如权利要求8所述的网络装置，其中所述IS-IS模块进一步配置成计算所述IS-IS区域或所述IS-IS域中每个拓扑的每个节点的所述SPF。

10.如权利要求9所述的网络元件，其中所述IS-IS模块进一步配置成继承附连节点的所述SPF下一跳用于所述IS-IS区域或所述IS-IS域中每个MHP。

11.如权利要求8所述的网络元件，其中所述IS-IS模块进一步配置成计算所述IS-IS区域或所述IS-IS域中每个节点的LFA。

12.如权利要求8所述的网络元件，其中所述IS-IS模块进一步配置成检查是否已经处理了所述选择的节点的所有前缀以继承LFA。

13.如权利要求8所述的网络元件，其中所述IS-IS模块进一步配置成检查是否已经处理了所述IS-IS区域或所述IS-IS域中的所有节点以确定每个通告的前缀的LFA。

14.如权利要求8所述的网络元件，其中所述选择的前缀是因特网协议（IP）地址的指定IP地址的子集的部分，其中所述前缀是IP版本4(IPv4)或IP版本6(IPv6)前缀。

15.一种非暂时性计算机可读介质，具有一组指令存储在其上，所述指令当由网络装置执行时确定中间***到中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中的多归属前缀的无环路替换（LFA），所述指令当执行时使所述网络装置执行包括如下的一组操作：

从所述IS-IS区域或所述IS-IS域中选择（301）下一节点；

选择（303）所述选择的节点的下一前缀；

检查（305）所述选择的前缀是否是多归属前缀（MHP）；

检查（307）所述选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于所述选择的前缀的SPF成本；

检查（309）选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同；

检查（311）所述选择的节点的LFA下一跳是否比所述选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护；以及

由所述选择的前缀继承（313）所述选择的节点的所述LFA下一跳。

16. 一种控制平面装置，配置成实现软件定义网络（SDN）的至少一个集中式控制平面，所述集中式控制平面配置成确定中间***到中间***（IS-IS）区域或所述IS-IS域中的多归属前缀的无环路替换（LFA），所述控制平面装置包括：

存储介质（618），用于存储集中式控制平面软件、IS-IS模块和本地路由选择信息库（RIB）；以及

处理器（612），以通信方式耦合到所述存储介质，所述处理器配置成执行所述集中式控制平面软件，所述集中式控制平面软件实现所述IS-IS模块（633A），所述IS-IS模块配置成从所述IS-IS区域或所述IS-IS域中选择下一节点，选择所述选择的节点的下一前缀，检查所述选择的前缀是否是多归属前缀（MHP），检查所述选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于所述选择的前缀的SPF成本，检查选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同，检查所述选择的节点的LFA下一跳是否比所述选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，以及由所述选择的前缀继承所述选择的节点的所述LFA下一跳。

17. 一种实现用于实现网络功能虚拟化（NFV）的多个虚拟机的计算装置，其中来自所述多个虚拟机中的虚拟机配置成确定中间***到中间***（IS-IS）区域或IS-IS域中的多归属前缀的无环路替换（LFA），所述计算装置包括：

存储介质（748），用于存储集中式控制平面软件、IS-IS模块和本地路由选择信息库（RIB）；以及

处理器（742），以通信方式耦合到所述存储介质，所述处理器配置成执行所述虚拟机，其中所述虚拟机配置成执行所述IS-IS模块（781），所述IS-IS模块配置成从所述IS-IS区域或所述IS-IS域中选择下一节点，选择所述选择的节点的下一前缀，检查所述选择的前缀是否是多归属前缀（MHP），检查所述选择的节点的最短路径优先（SPF）成本和到所述选择的前缀的成本是否等于所述选择的前缀的SPF成本，检查选择的前缀的下一跳是否与选择的节点的下一跳相同，检查所述选择的节点的LFA下一跳是否比所述选择的前缀的当前下一跳保护具有更好的保护，以及由所述选择的前缀继承所述选择的节点的所述LFA下一跳。