用于在IPv6网络中使用标签分发协议(LDP)实例的系统和方法

摘要

一种用于在标签交换路由器(LSR)处生成适应IPv6的标签分发协议(LDP)控制平面数据包的方法和设备。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年4月4日提交的申请号为61/620,279、标题为SYSTEM,METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVED MPLS(用于改进MPLS的系统、方法以及设备)的悬而未决的美国临时申请的权益，该申请的内容在此全部合并引用作为参考。

技术领域

本发明涉及通信网络例如多协议标签交换(MPLS)网络领域，并且特别但不排他地涉及IPv6网络中的LSR标识符。

背景技术

多协议标签交换(MPLS)使得能够高效地传递多种不同的端到端服务。互联网工程任务组(IETF)在其标记为RFC 3031、并且标题为“多协议标签交换架构”的请求评论(RFC)文献中描述了多协议标签交换(MPLS)的架构。

MPLS中的基本概念是两个标签交换路由器(LSR)必须协商用于在所述LSR之间或通过所述LSR转发业务的标签的意义。这种公共的理解是通过使用称为标签分发协议的一组过程来得到的，标签交换路由器(LSR)通过该标签分发协议来向另一LSR通知其已经进行的标签绑定该文献定义了一组这样的过程，称为LDP(用于标签分发协议)，LSR通过该LDP来分发标签以支持沿着正常路由的路径进行的MPLS转发。

发明内容

一种用于在标签交换路由器(LSR)处生成适应(compliant)IPv6的标签分发协议(LDP)控制平面数据包的方法和设备。具体来说，各个实施方式利用LSR ID来标识LSR并且作为用于LSR的IPv6源地址。通过将LSR ID限制到例如128比特的适应IPv6的地址(例如可路由的长地址)，不续约执行中间地址转移步骤，例如IPv4/IPv6映射等。

一个实施方式提供了一种用于在标签交换路由器(LSR)处生成适应IPv6的标签分发协议(LDP)控制平面数据包的方法，该方法包括：在所述LSR的存储器中至少存储与所述控制平面数据包相关联的LDP协议数据单元(PDU)的报头部分；修改存储的所述PDU报头中的LDP标识符以将与所述LSR相关联的LSR标识符包括在所述PDU报头中；修改IPv6数据包的报头部分的源地址字段以将与所述LSR相关联的所述LSR标识符作为源地址包括在内；修改所述IPv6数据包的有效载荷部分以将所述LDP PDU包括在内；以及向目的LSR转发所述IPv6数据包。

附图说明

通过以下详细描述结合以下附图，能够更好地理解本发明的教导，其中：

图1描绘了受益于各个实施方式的一个示例性网络；

图2描绘了根据一个实施方式的一种新的LDP协议数据单元(PDU)；

图3描绘了根据一个实施方式的方法的流程图；

图4描绘了适合用于执行这里描述的功能的计算设备(例如电信网络元件中的处理器)的高层框图。

为便于理解，在可能的地方使用了相同的参考编号，以指定附图中公共的相同元素。

具体实施方式

在支持多协议标签交换(MPLS)(例如在IETF RFC3031和RFC5036中定义的，其中每个在这里全部合并引用)的情境中描述了各个实施方式。

LDP(标签分发协议)是用于建立和维持MPLS LSP(标签交换路径)。LDP是为分发用于建立LSP的标签定义的信令协议。LSP包括一组过程和消息，通过使用该组过程和消息，LSR通过将网络层路由信息直接映射到数据链路层交换路径来通过网络建立标签交换路径(LSP)。这些LSP可以具有在直接附着的邻居(与IP逐跳转发相比)处的端点、或者可以在网络出口处的端点(由此经由所有中间节点进行标签切换)等等。

RFC 5036定义了LDP版本1和所有相关的过程。使用LDP来作为交换标签/FEC映射信息的方法的两个标签交换路由器(LSR)已经知道是关于该信息的“LDP对等端”，并且统称为在它们之间有“LDP”会话。单个LDP会话允许每个对等端得知其他的标签映射。每个LSP节点由LDP标识符标识。在LDP会话中，LDP标识符是用于标识LSR标签空间的6个八比特字节大小。4个八比特字节标识了LSR，并且是表现为指派给LSR的32比特路由器ID的全局唯一的值。最后的两个八比特字节标识了LSR内的特定标签空间。用于整个平台标签空间的LDP标识符的最后两个八比特字节一直都是零。各个实施方式针对LDP标识符使用以下表示：

<LSR Id>:<标签空间id>

例如lsr171:0,lsr19:2等

虽然RFC 5036没有规定LDP标识符的4字节LSR-ID采用IPv4地址的形式或者甚至是可路由的，但是许多事实进行了这样的规定，并且从系统中的公知的IPv4回环(lookback)接口地址的LSR-ID。这种使用方法的主要原因是允许路由协议、MPLS信令以及OAM协议来进行使用默认的可路由系统地址以提供基于系统内的方案的各种无缝MPLS。

在所有IPv6网络中，需要类似的能力，这是因为很难公平地使得以上部署的运营商保持两组标识符(4字节的LSR-ID以及相对应的IPv6地址)，并且为此它们之间的映射。另外，每个功能模块之间标识符的这种映射也容易是默认的，并且增加了操作的复杂度。

甚至在使用LSR-ID到可路由的IPv6地址的映射的所有IPv6网络部署中，更灵活的是使用128比特的LSR-ID，其可以是从使用唯一的本地IPv6单播地址的运营商的个人IPv6空间得到的。128比特的LSR-ID在这里称为可路由的长地址，而32比特的LSR-ID称为短地址。

虽然主要参考可路由的长LSR-ID描绘和描述了128比特的LSR-ID，但是其他比特-方式的长度(例如256比特、512比特等)可以称为长LSR-ID。因此，在使用IPv6的多服务部署中，几乎强制LDP LSR-ID是从可路由的IPv6地址得到的。

最后，在使用BGP(边界网关协议)自动发现(在RFC 6074中定义)的L2VPN(层2虚拟个人网络)的部署、和在动态多分段伪线(MS-PW)(在ietf pwe3dynamic ms pw中定义)的部署中，由IPv6BGP对等端通告的BGP下一跳将是可路由的IPv6地址，并且是所有共存的BGP NLRI(网络层可到达性信息)的最小公分母。在这种情况下，针对BGP对等端的自动实例化(instantiate)的目标LDP(T-LDP)会话将会映射该地址以便与对等端的LSR-ID相关联。

现有的32比特的LSR ID不将自身用于映射到IPv6网络中的LDPLSR-ID。因此，优选可映射到可路由的IPv6地址的128比特的LSR-ID。该128比特的LSR-ID还可以由高于版本1的任意LDP版本来标识。这种方案比现有LDP实施上建立的方案在商业上更容易发生变化。

各个实施方式提供了另一个LDP版本，该另一个LDP版本在这里称为定义了128比特的LSR-ID的LDP版本2(V2)。LDP V2也可以部署在基于网络的现有IPv4中。各个实施方式提供了一种用于实施IPv6网络中的可路由的LDP LSR-ID的方法。LSR-ID是映射到可路由的IPv6地址的128比特的标识符，并且用版本1之后的可用的任意LDP版本号来标识。这种布置允许在地址中的单个IPv6地址针对网络节点中配置的所有无缝MPLS方案而被映射时的操作灵活性。

如这里所使用的，术语标签分发协议(LDP)协议数据单元(PDU)指代的是LDP控制平面数据包，该LDP控制平面数据包包括根据各个实施方式的适合的报头部分、以及包括LDP消息、消息数据等的有效载荷部分(例如在IETF RFC 5036中讨论的)。类似地，适应IPv6的标签分发协议(LDP)控制平面数据包包括IPv6数据包，该IPv6数据包包括LDP PDU或LDP控制平面数据包。

一般来说，各个实施方式利用LSR ID来标识LSR和作为该LSR的IPv6源地址。通过将LSR ID限制为例如128比特的适应IPv6的地址(例如可路由的长地址)，不需要执行中间地址转译步骤，例如IPv4/IPv6映射等。在这种方式中，与这种中间地址转译步骤相关联的计算、存储以及输入/输出资源被保存。这在诸如网络元件包括这里的多个实例化的LSR和LDP会话的平台的情境中尤其有用。一般来说，根据各个实施方式，LDP会话通过使用相对应的LSR的LSR ID而被实例化，以使得LSR ID在LDPPDU报头(LDP标识符字段内的LSR ID)以及IPv6报头(源地址字段)中使用。

图1描绘了受益于各个实施方式的通信网络的高层框图。具体来说，图1的通信系统包括多个节点1101-1107(统称为节点110)。节点110支持网络接口NI 112和/或外部接口(EI)102的不同组合。节点110使用EI 102来与外部设备(例如其他网络域的节点、用户设备等等)进行通信。NI 112可以包括网络链路。EI 101可以包括外部链路。

节点110包括支持基于数据包的通信的通信节点。在一个实施方式中，节点110包括支持了支持任意多播能力的任意通信技术(例如因特网协议(IP)、多协议标签交换(MPLS)、以太网等等、以及其各种组合)的通信节点。NI 112和EI 102包括支持了由相关联的节点110支持的任意通信技术的接口。

虽然在这里主要针对具有特定类型、数量以及配置的节点110、NI 112以及EI 102进行了显示和描述，但是这里的实施方式可以在具有各种其他类型、数量以及配置的节点110、以及EI 102的通信网络中实现。类似地，虽然在这里主要针对特定的多播通信技术进行了显示和描述，但是本发明可以使用各种其他单播通信技术、多播通信技术等等、以及其各种组合来实施。

如图1所示，对于N个节点(LSR)的网络，每个节点被指派128比特的唯一的全局标识符。128比特的LSR-ID被指派给LSR，并且也用于在回路检测路径矢量中标识LSR。最后两个八比特组标识了LSR内的标签空间。对于整个平台的标签空间，这些都可以是零。

节点110的操作可以进一步参考图2-图4和这里的描述来理解。

除了这里讨论的示例性协议之外，本领域技术人员可以使用其他MPLS相关协议来修改网络。

网络100包括IP/MPLS通信网络(CN)105以及可操作用于例如经由一个或多个标签交换路径(LSP)来路由发起(originating)边缘LSR节点110-1与目的边缘LSR节点110-7之间的业务。

如图所示，NMS 120可操作用于控制形成CN 105的多个路由器110，即多个标签交换路由器(LSR)110-1到110-7。注意虽然仅画出了7个LSR，但是CN 105可以包括更多个LSR。为了进行讨论，CN 105的表示被简化了。

NMS 120是适于执行这里描述的各种管理功能的网络管理系统。NMS120适于与节点CN 105通信，NMS 120还可以适于与其他其他操作的系统(例如元件管理系统(EMS)、拓扑管理系统(TMS)等等以及其各种组合)进行通信。

NMS 120可以实施为网络节点、网络操作中心(NOC)以及能够与CN 105通信的任意其他位置和与其相关的各种元件。NMS 120可以支持使得一个或多个用户能够支持各种网络管理、配置、提供或控制相关功能(例如输入信息、观看信息、发起这里描述的各种方法的执行等等)的用户接口能力。NMS 120的各种实施方式适于执行这里针对各种实施方式讨论的功能。NMS 120可以实施为通用计算设备或专用计算设备，例如如下面针对图4所描述的设备。

NMS 120和各个路由器110操作用于支持IPv6网络中的可路由的LDP LSP-ID。在IETF中的RFC3031中描述了多协议标签交换(MPLS)架构。标签分发协议(LDP)是用于建立和维护MPLS LSP(标签交换路径)的信令协议，并且在IETF中的RFC5036中定义了协议规范。

LDP(标签分发协议)是用于建立和维护MPLS LSP(标签交换路径)的信令协议。LDP是用于为建立LSP分发标签而定义的协议。其包括LSR通过将网络层路由信息直接映射到数据-链路层交换路径而通过网络建立来建立标签交换路径所使用的过程和消息的集合。这些LSP可以具有在直接附着的邻居(与IP逐跳转发相比)处的端点，或者可以在网络出口节点处具有端点，使得能够经由所有中间节点进行标签交换。

LDP将转发等价类(FEC)与其创建的每个LSP关联起来。与LSP相关联的FEC规定了哪些数据包被“映射到”所述LSP。该FEC是标签的“上下文”。LSP通过网络被扩展为针对FEC的输入标签到针对给定FEC的由下一跳指派的速出标签的每个LSR“片(splice)”。

图2描绘了根据一个实施方式的一个示例性LDP协议数据单元(PDU)的一般格式。特别地，在各个实施方式中，每个LDP PDU包括基本如图2中所示的格式的LDP报头、随后是一个或多个LDP消息(未示出)。如图2所示，LDP协议数据单元(PDU)报头200一般包括版本标识符字段225、PDU长度字段235以及LDP标识符字段230。

LDP版本标识符字段标识了LDP版本(例如1用于IPv4、2或更大用于IPv6等)，而PDU长度字段235指示PDU长度。

LDP标识符字段230包括例如十八八比特组字段，该十八八比特组字段包括表明唯一地标识了PDU适用于的发送LSR的标签空间的信息。前16个八比特组标识了LSR，并且会是全局唯一的值。128比特的LSR-ID被指派给LSR，并且也用于在回路检测路径矢量中标识所述LSR。最后两个八比特组标识了LSR内的标签空间。对于整个平台的标签空间，这些都是零。

除了基本所有消息承载如上所述的PDU报头的事实之外，为RFC5036中的LDP版本1定义的所有协议相关的过程以及其随后的扩展可应用于版本2。

LDP版本2可以在仅IPv6网络中部署，在该IPv6网络中运营商可以将可路由的IPv6地址映射到LDP标识符中的128比特的路由器-id。LDP版本2也可以在IPv4网络中部署，在该IPv4网络中通过将IPv4地址映射到128比特的LSR-ID，LSR-ID是可路由的，因此能够适合基于LDP版本1的所有现有的应用。在这种情况中，实施必须遵循RFC2373中定义的“IPv4-映射的IPv6地址”过程。

图3描绘了根据一个实施方式的方法。特别地，图3描绘了适于在多协议标签交换(MPLS)网络中的标签交换路由器(LSR)处使用的用于生成适应IPv6的标签分发协议(LDP)控制平面数据包(即用于经由IPv6数据包来进行运输的LDP PDU)的方法300。

在可选的步骤310处，做出关于用于与对等端LSR交换标签信息的标签分发协议(LDP)协议数据单元(PDU)是否适应包括LSR的MPLS网络(例如IPv4、IPv6等)的决定。例如，先前使用LDP版本1机制的LSR(例如适于在IPv4MPLS网络中使用的LSR)可以部分或完全与IPv6MPLS网络连接，从而先前的配置应当是如上所述关于各个附图的适合的。

在步骤320处，有必要修改在LSR存储器中存储的PDU的报头部分，以将适应IPv6的可路由的长地址包括在内以用作LSR标识符。在各个实施方式中，LSR可以用于将相对应的LDP会话实例化。

参考框325，在各个实施方式中，使用的可路由的长地址可以包括映射到可路由的IPv6地址的LSR的IPv4LSR标识符、由下一跳IPv6BGP对等端通告的LSR的BGP IPv6地址、使用来自个人IPv6空间的本地IPv6单播地址获得的128比特的LSR ID、或者某个其他的机制来获得适应IPv6的LSR标识符。例如，可以按照某种方式来预先指派LSR ID，或者默认的LSR ID可以被使用，直到冲突。上面参考各个附图提出了与该步骤相关联的各种机制和修改。

在步骤330处，将IPv6数据包的报头部分的源地址字段修改为包括与LSR相关联的LSR ID来作为源地址。特别地，LSR ID用于在LDP PDU报头的上下文内标识LSR、并且作为用于LSR的IPv6源地址。通过将LSR ID限制到例如128比特的适应IPv6的地址(例如可路由的长地址)，不需要执行中间地址转译步骤，例如IPv4/IPv6映射等。

在可选的步骤340处，在LSR中存储的PDU的报头部分内的版本标识符在需要时被修改为指示不同的版本号。例如，当从IPv4环境迁移到IPv6环境时，LSR使用的LDP版本可以从版本1改变为更晚的版本(例如2、3等)。该可选的步骤在更晚的步骤与特定的LDP PDU格式、机制等(例如在这里参考各个实施方式描述的)相关联时尤其有用。

在步骤350处，IPv6数据包的有效载荷部分被修改为包括LDP PDU以便由此形成适应IPv6的LDP控制平面数据包。

在步骤360处，通过使用上述适应IPv6的LDP控制平面数据包(以及用于生成这种数据包的机制)，标签和其他消息或信息可以和与LSR通信的LDP对等端交换，以执行各种功能，例如交换发现消息、会话消息、通告消息、通知消息等。

图4描绘了计算设备(例如电信网络元件中的处理器，其适于用于执行这里描述的功能，例如与这里参考附图描述的各个元素)的高层框图。

如图4所示，计算设备400包括处理器元件403(例如中央处理单元(CPU)和/或一个或多个其他合适的处理器)、存储器404(例如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等)、协作的模块处理器405、以及各个输入/输出设备406(例如用户输入设备(例如键盘、小键盘、鼠标等)、输入端口、接收机、发射机以及存储设备(例如永久性固态驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等))。

应当理解这里描绘和描述的功能可以以硬件和/或软件和硬件的组合来实施，例如通过使用通用计算机、一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或任意其他硬件等效物来实施。在一个实施方式中，协作处理器405能够加载在存储器404中并且由处理器403执行以实施这里讨论的功能。因此，协作处理器405(包括相关联的数据结构)可以存储在计算机可读存储媒介上，例如RAM存储器、磁盘或光盘或软盘等。

应当理解图4中画出的计算设备400提供了适于实施通用结构、以及这里描述的功能元件或这里描述的功能元件的部件的功能。

可以预料到这里讨论的一些步骤可以在硬件内实施，例如，与处理器协作以执行各个方法步骤的电路。这里描述的功能/元件的部件可以被实施为计算机程序产品，在该计算机程序产品中，计算机指令在由计算设备处理时，适于计算设备的运行，从而调用或以其他方式提供这里描述的方法和/或技术。用于调用本发明的方法的指令可以存储在有形的和非瞬时性计算机可读媒介(例如固定或可移动媒介或存储器)中、和/或存储在计算设备根据指令运行的存储器中。

虽然这里详细显示和描述了合并了本发明的教导的各个实施方式，但是本领域技术人员能够容易得出一直合并了这些教导的许多其他变化的实施方式。因此，虽然前面的描述针对本发明的各个实施方式，但是本发明的其他实施方式和进一步的实施方式可以在不背离其基本范围的情况下得出。由此，本发明的合适的范围将根据本发明的权利要求来确定。