多协议标签交换网络中的分组传输方法和装置

摘要

本发明提供了一种多协议标签交换(MPLS)网络中的分组传输方法和装置，其中方法包括：在虚连接(PW)头节点上分配PW标签，其中，互为主备的PW被分配相同的PW标签；PW头节点将该PW标签存储在该PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中；PW尾节点将该PW标签以及与该PW绑定的VPN之间的对应关系作为接收标签转发表存储在该承载该PW的隧道对应的接收标签转发表中；PW头节点接收到分组后，在该分组的VPN对应的发送标签转发表项中查找PW标签，将该PW标签加在分组上并采用当前可用隧道进行封装后发送给PW尾节点。本发明能够更加方便地实现流量切换，提高切换速度。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别涉及一种多协议标签(MPLS)网络中的分组传输方法和装置。

背景技术

多协议标签交换(MPLS)用短而定长的标签来封装网络层分组，根据标签进行转发，避免了复杂的路由查找和转发。通过MPLS技术可以方便地实现基于IP技术的虚拟专用网(VPN)业务，而且可以满足VPN可扩展性和管理的需求。

在MPLS技术中可以采用虚连接(PW)技术，即运营商边缘(PE)路由器之间通过PW互相连接，如图1所示，以虚拟专用线(VPWS)架构为例，PW由更低一层的隧道承载，隧道可以是MPLS LSP隧道或者通用路由封装(GRE)隧道，一条隧道可以承载多条PW，甚至达到成千上万条。PE上的转发表中标签分为发送标签和接收标签。PE1在通过PW发送分组之前，先在该分组上携带发送标签，再进行承载该PW的隧道封装后通过PW发送给PE2。PE2收到该分组后，剥离隧道封装并获取该分组携带的标签，在本地的转发表中查找与该分组携带的标签相同的接收标签对应的转发表项，根据该转发表项转发分组。

为了提高网络的可靠性，通常会另外部署一条PW，作为备用PW，如图2所示的VPWS架构以及图3所示的分层虚拟专用局域网服务(VPLS)架构，在主用PW正常时，分组流量通常在主用PW上发送，在主用PW故障时，将分组流量快速切换到备用PW上。如果隧道出现故障，则该隧道上承载的PW都需要进行切换，并且要求切换速度越快越好。

由于现有技术中标签分发是采用下游指配的方式，也就是分组流量下游的PE设备为其连接的各PW分配标签，并向上游的PE设备通告，上游的PE设备接收到标签通告后，将通告的标签作为该PW对应的发送标签。由于主用PW和备用PW对应的下游PE设备是不同的，如图2中所示，PE1的下游PE设备为PE2和PE3，即主用PW由PE2分发标签，备用PW由PE3分发标签，不同PE设备分发标签时均是从本地配置的标签空间中选取的，选取的标签通常并不相同，因此，PE1在发送分组时，如果发生主备PW切换，则既要进行备用PW标签的切换，又要进行隧道封装的切换。

上述标签分发方式使得现有技术中切换的方法主要采用以下两种：第一种方法是在隧道发生故障时，检索该隧道上承载的所有PW，逐一将承载的各PW切换到备用PW上，即逐一下发各备用PW的发送标签转发表。第二种方法是将主用PW承载在相同隧道上以及备用PW承载在相同隧道上的各PW划分到同一个倒换组，在发生隧道故障时，将同一个倒换组中的所有PW均切换到对应的备用PW上，但这也需要下发各备用PW的发送标签转发表。

但是，上述两种方法中，由于主用PW和备用PW对应的发送标签并不相同，因此，需要在转发层面同时存储两套发送标签转发表，并在发送切换时重新下发切换到的备用PW的发送标签转发表，显然实现起来比较麻烦，也影响切换速度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种MPLS网络中的分组传输方法和装置，以便于更加方便地实现流量切换，提高切换速度。

一种MPLS网络中的分组传输方法，该方法包括：

在虚连接PW头节点上分配PW标签，其中，互为主备的PW被分配相同的PW标签；

PW头节点将所述PW标签存储在所述PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中；PW尾节点将该PW标签以及与该PW绑定的VPN之间的对应关系作为接收标签转发表项存储在承载该PW的隧道对应的接收标签转发表中；

PW头节点接收到分组后，在该分组的VPN对应发送标签转发表项中查找PW标签，将该PW标签加在分组上并采用当前可用隧道进行封装后发送给PW尾节点；

所述主用PW正常时，主用PW所在的隧道为当前可用隧道；当所述主用PW故障时，备用PW所在的隧道切换为当前可用隧道。

一种MPLS网络中的分组传输装置，该装置包括：标签分配单元、标签存储单元、分组收发单元和分组处理单元；

所述标签分配单元，用于为该装置作为头节点的PW分配PW标签，其中，互为主备的PW分配相同的PW标签；

所述标签存储单元，用于将所述PW标签存储在所述PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中；

所述分组收发单元，用于接收分组；将所述分组处理单元提供的分组发送给所述PW的尾节点；

所述分组处理单元，用于在所述报文收发单元接收到分组后，在该分组的VPN对应的发送标签转发表项中查找PW标签，将该PW标签加在分组上并采用当前可用隧道进行封装后提供给所述分组收发单元；其中，在主用PW正常时，将主用PW所在的隧道作为当前可用隧道；在主用PW故障时，将备用PW所在的隧道切换为当前可用隧道。

一种MPLS网络中的分组传输装置，该装置包括：标签存储单元、分组收发单元和分组处理单元；

所述标签存储单元，用于获取以该装置作为尾节点的PW的PW标签，将该PW标签以及该PW绑定的VPN之间的对应关系作为接收标签转发表项存储在承载该PW的隧道的接收标签转发表中，该PW标签是所述PW的头节点分配的，且互为主备的PW分配相同的PW标签；

所述分组收发单元，用于接收所述PW的头节点发送的分组；接收所述分组处理单元提供的分组和VPN信息，将该分组通过该VPN信息对应的VPN接口进行转发；

所述分组处理单元，用于将所述分组收发单元接收的所述分组进行解隧道封装后，剥离分组中携带的PW标签，在所述隧道对应的接收标签转发表中查找该PW标签对应的VPN，将所述剥离PW标签后的分组和VPN信息提供给所述分组收发单元。

由以上技术方案可以看出，本发明提供的方法和装置中，采用上游标签指配的方式，即由PW头节点完成PW标签的指配，使互为主备的PW被分配相同的PW标签，PW头节点将分配的PW标签存储在该PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中，PW尾节点将该PW标签和与该PW绑定的VPN之间的对应关系存储为接收标签转发表项。通过这种方式，针对主用PW和备用PW仅需要一套发送标签转发表，在发生流量切换时，无需切换PW标签，也无需进行新的发送标签转发表的下发，仅仅改变隧道封装即可，即采用当前可用隧道对加上PW标签的分组进行封装。显然，转发表的管理更加简单，流量切换更加方便，也大大提高了切换速度。

附图说明

图1为VPWS架构中的PW示意图；

图2为VPWS架构中的主备PW示意图；

图3为分层VPLS架构中的主备PW示意图；

图4为本发明实施例提供的VPWS架构中的主备PW示意图；

图5为本发明实施例提供的基于图4的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的TLV格式示意图；

图7为本发明实施例提供的为分层VPLS架构中的主备PW示意图；

图8为本发明实施例提供的作为PW头节点的装置结构图；

图9为本发明实施例提供的作为PW尾节点的装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明所提供的方法主要包括：在PW头节点上分配PW标签，其中，互为主备的PW分配相同的PW标签；PW头节点将该PW标签存储在该PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中；PW尾节点将该PW标签以及与该PW绑定的VPN之间的对应关系作为接收标签转发表项存储在该承载该PW的隧道对应的接收标签转发表中；PW头节点接收到分组后，在该分组对应的发送标签转发表项中查找PW标签，在分组上加上该PW标签，采用当前的可用隧道进行封装后发送给PW尾节点。

由于现有技术中标签的分配方式为下游指配，使得互为主备的PW被分配的PW标签不同，造成了作为PW头节点的PE设备必须存储两套发送标签转发表，并在发生切换后重新下发切换后PW对应的发送标签转发表。在本发明中，发明人针对这一问题提出了一种新的标签分配方式，即上游指配方式，分组流量的上游设备为PW分配标签，下游设备与上游设备保持一致。也就是说，作为PW头节点的PE设备可以为互为主备的PW分配相同的发送标签。

以图4所示结构为例对上述方法进行详细描述，图5为本发明实施例提供的详细方法流程图，该实施例中仅以一个方向的PW为例进行描述，在另一个方向的PW上的流程相同，如图5所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤501：PE1为互为主备的主用PW1和备用PW1分配相同的PW标签，PE1将该PW标签存储在该主用PW1和备用PW1绑定的VPN对应的发送标签转发表项中。

主用PW1和备用PW1是互为备份的两个PW，其共同绑定的VPN接口为图中的VPN接口1，假设该VPN接口1为GE1/1，PE1为主用PW1和备用PW1分配的PW标签为1024，则标签1024存储在VPN接口1对应的发送标签转发表项中。

另外，上述VPN接口1对应的发送标签转发表项中还会包含VPN接口1对应的隧道的虚拟隧道标识，其中，互为主备的PW所在的隧道共用一个虚拟隧道标识。在该实施例中，主用PW1和备用PW1所在的隧道1和隧道2共用一个虚拟隧道标识，假设该虚拟隧道标识为TN，该VPN接口1对应的发送标签转发表项的内容可以为：(Label 1024，TN)。其中，TN指向当前可用隧道，如果主用PW1正常，则当前可用隧道为隧道1，如果主用PW故障，则当前可用隧道为隧道2。也就是说，当发生隧道切换时，无需改变发送标签转发表项的内容，仅需要变化虚拟隧道标识的指向即可。

在本步骤中，PE1对于两个隧道上的主用PW1和备用PW1仅需要存储一个共同的发送标签转发表项。

另外，在分配PW标签时，PE1可以从预设的上下文标签空间中选取标签进行分配，该预设的上下文标签空间可以与每平台标签空间重叠，也可以完全不同。

步骤502：PE1在隧道1上发送PW标签通告报文给PE2，在隧道2上发送PW标签通告报文给PE3。PW标签通告报文中包含PW标签信息、PW标识和隧道标识。

PE1在隧道1上发送PW标签通告报文给PE2时，该PW标签通告报文中可以包含PW标签信息、主用PW1的标识和隧道1的标识。PE2在隧道2上发送PW标签通告报文给PE3时，该PW标签通告报文中可以包含PW标签信息、备用PW1的标识和隧道2的标识。

PW标签通告报文可以采用现有的标签分发协议映射(LDP Labelmapping)报文，通过扩展类型长度值(TLV)来携带PW标签信息、PW的标识和隧道的标识。TLV的格式如图6所示，携带PW标签信息的扩展TLV中，类型(Type)字段指示该TLV携带上游指配的PW标签，值(Value)字段携带具体的PW标签信息。携带隧道的标识的拓展TLV中，Type字段指示该TLV携带隧道的标识，Value字段携带具体的隧道的标识。

步骤503：PE2接收到PW标签通告报文后，将该PW标签以及与PW1绑定的VPN之间的对应关系存储为隧道1对应的接收标签转发表项。PE3接收PW标签通告报文后，将该PW标签与PW2绑定的VPN之间的对应关系存储为隧道2对应的接收标签转发表项。

由于作为PW尾节点的PE设备接收到分组后，首先在解隧道封装时，利用隧道标签查找全局标签转发表。为了区别全局标签转发表和本发明中建立的接收标签转发表，以及在隧道封装后，能够利用内层的PW标签查找接收标签转发表，在本发明中需要进一步将全局标签转发表与接收标签转发表相关联。以PE1与PE2为例说明，PE1在建立隧道1时，通知PE2建立接收标签转发表并使建立的全局标签转发表项与接收标签转发表相关联。具体过程可以为：

PE1在建立隧道1时发送的路径(Path)消息中携带独立标签转发表标记，该独立标签转发表标记可以通过会话属性对象(Session attribute object)或标签交换路径属性对象(LSP attribute object)中携带。该独立标签转发表标记只有隧道尾节点解析和处理，中间节点并不解析和处理。PE2接收到Path消息后，如果获取到独立标签转发表标记，则建立接收标签转发表，并将为该隧道分配的隧道标签与接收标签转发表相关联。使得PE2在解隧道封装弹出隧道标签后，确定与该隧道标签相关联的接收标签转发表，并利用内层的PW标签，查找该接收标签转发表。

除了上述步骤的通告方式之外，也可以采用手工配置的方式，即手工配置PE2和PE3上对应PW的接收标签与PE1上的发送标签相同，并将该标签以及与该PW绑定的VPN之间的对应关系存储为接收标签转发表项，如果手工配置的标签能够保证该标签与PW尾节点中全局标签转发表中的标签不重复，则也可以将该PW标签以及与该PW绑定的VPN作为全局标签转发表项存储在全局标签转发表中。

本步骤中，假设与主用PW1绑定的VPN为VPN2，与备用PW1绑定的VPN为VPN3，PE2建立的接收标签表项可以为：(Label 1024，VPN2)，PE3建立的接收标签表项可以为：(Label 1024，VPN3)。

步骤504：PE1从VPN接口1接收到分组后，在VPN接口1对应的发送标签转发表项中查找VPN接口1对应的PW标签，将该分组加上该PW标签，如果当前主用PW1正常，则当前可用隧道为隧道1，将分组进行隧道1的封装后，通过主用PW1发送。

步骤505：PE2通过主用PW1接收到分组，解隧道封装之后获取PW标签，查找接收标签转发表中该PW标签对应的VPN，即VPN 2，再查找VPN转发表确定该VPN2对应的VPN接口，即VPN接口2，通过VPN接口2转发该分组。

在本步骤中，PE2在解隧道封装时根据隧道标签查找全局标签转发表，在弹出隧道标签之后，根据内层的PW标签查找与该隧道标签相关联的接收标签转发表。

步骤506：如果主用PW1或隧道1发生故障，则需要将流量切换到隧道2。PE1从VPN接口1接收到分组后，在VPN接口1对应的发送标签转发表项中查找PW标签，将该分组加上该PW标签，由于切换到了隧道2，当前可用隧道为隧道2，将分组进行隧道2的封装后，通过备用PW1发送。

在本步骤中可以看出，即便隧道发生切换，由于主用PW和备用PW采用同一套发送标签转发表，因此对PW标签无需切换，也无需进行新的发送标签转发表的下发，仅仅改变隧道封装即可。

步骤507：PE3通过备用PW1接收到分组，解隧道封装之后获取PW标签，查找隧道2对应的接收标签转发表项中该PW标签对应的VPN信息，即VPN3，再查找VPN表确定VPN3对应的VPN接口信息，即VPN接口3，通过该VPN接口3发送分组。

本发明所提供的方法除了应用于上述VPWS架构之外，还可以应用于分层VPLS架构，在图7所示的PW方向上，PW头节点为面向用户的PE(UPE设备)，即UPE1，PW尾节点设备为面向网络的PE(NPE)设备，即NPE2和NPE3。假设VPN接口1、是UPE1与主用PW和备用PW所在的虚拟转发实例(VSI)绑定的VPN接口，VPN接口2是NPE2与主用PW所在的VSI绑定的VPN接口，VPN接口3是NPE3与备用PW所在的VSI绑定的VPN接口。UPE1为主用PW和备用PW分配相同的PW标签，将该PW标签存储在VPN接口1对应的发送标签转发表项中，并将该PW标签、主用PW1的标识以及隧道1的标识携带在PW标签通告报文中发送给NPE2，将PW标签、备用PW1的标识以及隧道2的标识携带在PW标签通告报文中发送给NPE3，NPE2接收到PW标签通告报文后，将该PW标签和主用PW1绑定的VPN信息存储为隧道1对应的接收标签转发表项，NPE3接收到PW标签通告报文后，将该PW标签和备用PW2绑定的VPN信息存储为隧道2对应的接收标签转发表项。

UPE1从VPN接口1接收到分组后，查找VPN接口1对应的发送标签转发表项，确定PW标签，将该PW标签加在分组上，如果主用PW所在的隧道1可用，则将分组进行隧道1的封装后，通过主用PW发送给NPE2；如果隧道1发生故障切换至隧道2，则将加上PW标签后的分组进行隧道2的封装后，通过备用PW发送给NPE3。

如果NPE2接收到分组，则将该分组进行解隧道封装后，获取PW标签，查找接收标签转发表项中该PW标签对应的VPN信息，即VPN 2；再通过查找该VPN2对应的转发表，确定该分组的目的地址对应的转发接口，即VPN接口2，通过VPN接口2转发该分组。如果NPE3接收到分组，则将该分组进行解隧道封装后，获取PW标签，查找接收标签转发表项中该PW标签对应的VPN信息，即VPN3；再通过查找该VPN3对应的转发表，确定该分组的目的地址对应的转发接口，即VPN接口3，通过VPN接口3转发该分组。

对于反方向的PW，PW头节点则为NPE1或NPE2，PW尾节点则为UPE，处理方式相同，不再赘述。

以上是对本发明所提供方法进行的详细描述，下面对本发明所提供的装置进行详细描述。图8为本发明实施例提供的作为PW头节点的装置结构图，如图8所示，该装置可以包括：标签分配单元801、标签存储单元802、分组收发单元803和分组处理单元804。

标签分配单元801，用于为该装置作为头节点的PW分配PW标签，其中，互为主备的PW分配相同的PW标签。

标签存储单元802，用于将该PW标签存储在该PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中。

分组收发单元803，用于接收分组；将分组处理单元804提供的分组发送给PW的尾节点。

分组处理单元804，用于在报文收发单元803接收到分组后，在该分组的VPN对应的发送标签转发表项中查找PW标签，将该PW标签加在分组上并采用当前可用隧道进行封装后提供给分组收发单元803。

更优地，该装置还可以包括：标签通告单元805，用于将标签分配单元801分配的PW标签、该PW的标识以及隧道的标识携带在PW标签通告报文中发送给PW的尾节点。

更进一步地，为了使得PW尾节点区分建立的标签转发表和全局标签转发表，并在解隧道封装弹出隧道标签后，能够进一步查找标签转发表，该装置还可以包括：路径消息发送单元806，用于在建立隧道时，在发送的Path消息中携带独立标签转发表标记，指示PW的尾节点建立该隧道对应的标签转发表并将为该隧道分配的隧道标签与接收标签转发表相关联。

其中，分组处理单元804在主用PW正常时，将主用PW所在的隧道作为当前可用隧道；在主用PW故障时，将备用PW所在的隧道作为当前可用隧道，从而仅需要切换分组的隧道封装就可以实现分组流量切换。

图9为本发明实施例提供的作为PW尾节点的装置结构图，如图9所示，该装置可以包括：标签存储单元901、分组收发单元902和分组处理单元903。

标签存储单元901，用于获取以该装置作为尾节点的PW的PW标签，将该PW标签以及该PW绑定的VPN之间的对应关系作为接收标签转发表项存储在该承载该PW的隧道的接收标签转发表中，其中，该PW标签是该PW的头节点分配的，且互为主备的PW分配相同的PW标签。

分组收发单元902，用于接收该PW的头节点发送的分组；接收分组处理单元903提供的分组和VPN信息，将该分组通过该VPN信息对应的VPN接口进行转发。

分组处理单元903，用于将分组收发单元902接收的分组进行解隧道封装后，剥离分组中携带的PW标签，在该隧道对应的接收标签转发表中查找该PW标签对应的VPN，将剥离PW标签后的分组和VPN信息提供给分组收发单元902。

其中，标签存储单元901存储的PW标签可以是手工配置的，即手工配置该装置中接收标签转发表项中的PW标签与PW头节点分配的该PW的标签一致。另外，该PW标签也可以是自动配置的，此时，该装置还可以包括：

通告报文接收单元904，用于接收PW的头节点发送的PW标签通告报文，将该PW标签通告报文中携带的PW标签、PW的标识和隧道的标识提供给标签存储单元901。

为了区分该装置建立的接收标签转发表和全局标签转发表，并在解隧道封装弹出隧道标签后能够查找接收标签转发表，该装置还可以包括：路径消息接收单元905，用于接收到PW的头节点发送的携带独立标签转发表标记的Path消息后，向标签存储单元901发送转发表建立指示。

标签存储单元901，还用于接收到转发表建立指示后，建立该隧道对应的接收标签转发表，并将该装置为该隧道分配的隧道标签与接收标签转发表相关联。

相应地，分组处理单元903在解隧道封装弹出隧道标签后，还可以用于确定与该隧道标签相关联的接收标签转发表。

在实际的组网中，PE设备、UPE设备或NPE设备可能既是某些PW的头节点，又是另一些PW的尾节点，因此可能会同时具备图8和图9所示的结构和功能。

由以上描述可以看出，本发明提供的方法和装置中，采用上游标签指配的方式，即由PW头节点完成PW标签的指配，使互为主备的PW被分配相同的PW标签，PW头节点将分配的PW标签存储在该PW绑定的VPN对应的发送标签转发表项中，PW尾节点将该PW标签和与该PW绑定的VPN之间的对应关系存储为接收标签转发表项。通过这种方式，针对主用PW和备用PW仅需要一套发送标签转发表，在发生流量切换时，无需切换PW标签，也无需进行新的发送标签转发表的下发，仅仅改变隧道封装即可，即采用当前可用隧道对加上PW标签的分组进行封装。显然，转发表的管理更加简单，流量切换更加方便，也大大提高了切换速度。

当发生批量切换时，例如隧道发生故障，无需重新下发该隧道所承载PW对应的各备用PW的发送转发表，仅需要替换故障隧道对应的备用隧道的封装模式即可，能够保证在隧道承载大量PW情况下，实现快速流量切换，从而达到50ms故障恢复的电信级要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。