在MPLS网络中建立SDN流的标签交换路径的方法和设备

摘要

本发明提供了一种在MPLS核心网络的路由设备上建立标签交换路径LSP的方法，该方法包括：当接收到来自软件定义网络SDN的SDN流时，将所述SDN流包含的SDN流信息映射到转发等价类FEC和SDN流标签栈；将所述FEC、所述SDN流标签栈和所述SDN流信息添加到LSP标签请求中；以及，基于所述SDN流信息分配LSP标签栈。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及在传统的多协议标签交换 MPLS核心网络中为SDN流建立标签交换路径。

背景技术

软件定义的网络（SDN）被设置用于改善网络性能、灵活性以及可管 理性，由此加快通过软件进行创新的步伐。颠覆性的SDN技术现在已经广 泛地被许多运营商所知（例如，AT&T、BT、中国移动、Orange以及Verizon 等），并且将在BBF（宽带论坛）和ETSI（欧洲电信标准化协会）中进 行标准化，如参考文献Network Functions Virtualisation–Introductory  White Paper,issue1中所描述的。该参考文献以及其他的参考文献，例如 SDN World Congress（德国，2012年10月）以及Software Defined  Networking Summit（英国，2012年11月13日，http://sdnconference.com/） 等，都表明SDN需要混合和迁移模式，也就是说，SDN应当在混合环境 中与现有的网络协议共同工作。因此，本发明考虑如何耦合SDN和传统的 MPLS核心网络，以致力于解决以下技术问题：

问题一:现有的标签交换路径（LSP）构造过程并不根据SDN流的匹配 字段区分LSP。

例如，{dst.IP@1,src.TCP port1;*}和{dst.IP@1,src.TCP port2;*} 可以表示具有不同匹配字段的两个不同SDN流。这些流可以要求经传统 MPLS核心网络分别构造两个有区分的LSP路径。但是，现有LSP构造过程 中没有考虑这一点。

问题二:现有的LSP构造过程并不根据SDN流的操作设置区分LSP。

例如，{dst.IP@1,Action:to central SDN controller}（操作设置表 明“至SDN控制器”）以及{dst.IP@1,Action:Normal forwarding}（操 作设置表明“一般转发”）可以表示具有相同匹配字段但是不同操作的两 个不同的SDN流。这些流可以要求分别构造两个有区分的LSP。

简而言之，目前还没有解决以上问题的技术方案，本发明旨在调整现 有LSP构造过程以解决以上问题。

发明内容

在发明内容部分对本发明的内容进行了简要概括，这种概括是为了突 出和引入不同实施例的一些方面，但是并不是限制本发明的范围。后续关 于优选实施例的详细描述足以使得本领域技术人员理解和使用本发明提出 的概念。

本发明旨在调整有LSP构造过程以考虑SDN流信息支持有区分的 SDN流分组经传统MPLS核心网络的传递。SDN是一种颠覆性的技术， 并且很难在极短的时间内建立。为了保护前期投资，网络运营商将期望一 步一步地实现SDN概念。SDN必须与现有网络实现互操作。出于这个原 因，本发明修改现有的LSP构建过程，考虑SDN流信息，用于支持有区 别的SDN流通过传统的MPLS核心网络传递。

根据本发明的一个方面，提供了一种在MPLS核心网络的路由设备上 建立标签交换路径LSP的方法，该方法包括：当接收到来自软件定义网络 SDN的SDN流时，将所述SDN流包含的SDN流信息映射到转发等价类 FEC和SDN流标签栈；将所述FEC、所述SDN流标签栈和所述SDN流 信息添加到LSP标签请求中；以及，基于所述SDN流信息分配LSP标签 栈。

根据本发明的实施例，所述SDN流信息可以包括以下中的一个或多 个：SDN流的标识符、匹配字段、操作设置以及LSP要求。

根据本发明的实施例，不同SDN流的LSP标签栈可以基于不同SDN 流包含的SDN信息来进行区分。

根据本发明的实施例，在分配LSP标签后，将所述LSP标签、所述 SDN流标签绑定到所述SDN流信息。

根据本发明的实施例，所述SDN流的标识符可以是相关的SDN控制 实体的ID、相关SDN转发实体的ID、SDN流的ID，或者它们的任意组 合。所述匹配字段可以包括SDN流的源/目的地以太网地址/IP地址、源/ 目的地TCP/UDP端口，或它们的任意组合。本领域技术人员清楚地知道， SDN流的匹配域存在许多不同种类，而且它们的任意组合也是可能的，本 文中不再一一列举。为了表述简洁，本文中只列举了常见的几种。操作设 置可以定义对SDN流采取的操作。LSP要求可以定义例如LSP的路由器 数量要求和/或带宽要求和/或优先级。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在MPLS核心网络中建立标签 交换路径LSP的设备，该设备包括：映射模块，被配置为当接收到来自软 件定义网络SDN的SDN流时，将所述SDN流包含的SDN流信息映射到 转发等价类FEC和SDN流标签栈；添加模块，被配置为将所述FEC、所 述SDN流标签栈和所述SDN流信息添加到LSP标签请求中；以及，分配 模块，被配置为基于所述SDN流信息分配LSP标签栈。

根据本发明的实施例，在MPLS核心网络中建立标签交换路径LSP 的设备进一步包括绑定模块，所述绑定模块被配置为在分配LSP标签后， 将所述LSP标签、所述SDN流标签绑定到所述SDN流信息。

本发明的优点在于：

1.SDN流通过MPLS核心网络的传递可以根据不同的SDN流匹配字段 设置作区分。

2.SDN流通过MPLS核心网络的传递可以根据不同的SDN流操作设置 作区分。

3.提出的解决方案应用于图1至3中所有可能的部署场景。

4.提出的SDN流标签栈可以进一步应用于SDN流流量工程。

附图说明

图1-4示出非限制性实施例，根据以下结合附图的具体描述，本发明 的示例性实施例将得到更清楚的理解，其中:

图1、2和3分别示出关于混合的SDN和MPLS核心网络环境的场 景。

图4示出根据本发明的示例性实施例，通过传统MPLS核心网络传送 SDN流分组的整个过程。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的部分而不是全部实施例。当然本发明可 以通过许多不同的形式实施，而不应理解为仅限于这里描述的实施例。

图1、2和3分别示出关于混合的SDN和核心网络环境的场景。

在图中，SDN-CE和SDN-FE分别代表SDN控制实体和SDN转发实 体。例如,在openflow环境下，SDN-CE是控制器而SDN-FE是openflow 交换机。

图1示出场景1，其中，两个SDN网络子站由传统MPLS核心网络连 接。单个SDN-CE100控制两个子站内的SDN-FE101～104。图2示出场景 2，其中两个SDN网络子站由传统MPLS核心网络连接。然而，子SDN-CE 210和220分别为子站1和2提供本地控制功能。父SDN CE200提供整 个SDN网络的全局控制功能。图3示出场景3，其中两个独立的SDN网 络，SDN网络1和SDN网络2，由传统的MPLS核心网络连接。SDN-CE 设备310和320分别为SDN网络1和2提供控制功能。

下面描述的本发明的机制可以在以上三种体系架构中实施，当然，在 任何其他可能的混合SDN和MPLS架构中，本发明也是可行的。

下面描述考虑SDN流信息建立LSP的过程。图4示出通过传统MPLS 核心网络传送SDN流分组的整个过程。

步骤S401:SDN-CE通过SDN流注册消息M401将SDN流1的信息注册 到入口边缘路由器LER1。SDN流信息包括（但并不限于）SDN流的标识符、 和/或匹配字段、和/或操作设置、和/或LSP要求等。

值得注意的是：

-SDN流的标识符可以是SDN-CE ID、SDN-FE ID、（本地/全局） SDN流ID等等，或者它们的任意组合。

-匹配字段可以包括源/目的地以太网/IP地址、源/目的地TCP/UDP 端口等，或它们的任意组合。

-操作设置可以是例如“传递流分组至SDN-CE”、“通过端口3输出” 等。

-LSP要求可以以类型-长度-值（TLV）格式被编码。LSP的要 求的例子可以是：LSP的最多路由器、最大/最小的LSP的带宽和其相应的 优先级等。

-M401由转发实体SDN-FE1转发。在根据本发明的实施例之中，转发 实体SDN-FE1只是进行透明转发，对M401没有任何操作。值得注意的是， 下文中为了描述清楚，对所讨论的SDN流以数字“1”作标示。

在步骤S402中，当接收到M401时，LER1将SDN流1的信息映射到 {FEC1,SDN流标签栈1}。接着，LER1发送LSP标签请求消息M402至其 下一跳路由器（即图中的标签交换路由器LSR），LSP标签请求消息M402 包括{FEC1，SDN流标签栈1，SDN流1的信息}。

在步骤S403中，当接收到M402时，LSR记录标签请求，并且发现它自 己并不是FEC1的目的路由器。LSR将{FEC2,SDN流标签栈1,SDN流1的 信息}映射到{FEC1,SDN流标签栈1,SDN流1的信息}并发送M403至其 下一跳路由器LER2，M403包括{FEC2,SDN流标签栈1,SDN流1的信 息}。

在步骤S404中，当接收到M403时，LER2发现它是FEC2的目的路由 器。LER2从M403获取SDN流信息。LER2注册映射{SDN流标签栈1, SDN流1的信息}。接着，LER2以标签映射消息M404响应，标签映射消 息M404包括{LSP标签栈2（用于FEC2）,SDN流标签栈1}。

在步骤S405中，当接收到M404时，LSR确认并且对应M403中的标签 请求分配LSP标签栈2。LSR接着向LER1发送标签映射消息M405，包括 {LSP标签栈1（用于FEC1），SDN流标签栈1}。

在步骤S406中，当接收到M405时，LER1将整个标签栈{LSP标签栈1 （用于FEC1）,SDN流标签栈1}映射到SDN流1。接着，LER1向SDN-CE 发送SDN流注册OK消息M406，M406包括SDN流1的标识符以及其他可能 的信息。

最后，考虑到SDN流1的需求，SDN流1的有区别的LSP通过MPLS核 心网建立。

值得注意的是，该过程中的消息以抽象的方式描述。本领域技术人员 可以通过任何实际的协议来实施这些消息。

根据参照图4的教导，本领域技术人员可以设想出实现上述流程的设 备的实施例，该设备例如包括：映射模块，被配置为当接收到来自软件定 义网络SDN的SDN流时，将所述SDN流包含的SDN流信息映射到转发 等价类FEC和SDN流标签栈；添加模块，被配置为将所述FEC、所述SDN 流标签栈和所述SDN流信息添加到LSP标签请求中；以及，分配模块， 被配置为基于所述SDN流信息分配LSP标签栈。

以上设备实施例不仅仅局限于图4中示出的标签边缘路由器LER1、 LER2以及标签交换路由器LSR，所述设备可以以分散或集中的形式嵌入 或安装在MPLS网络中的路由器或其他专用于此目的的设备中。

在以上描述中，相应的模块可作为程序模块或功能性处理（包括例程、 程序、对象、组件、数据结果等，其执行特定任务或实现特定抽象数据类 型，并且可在现有网络单元或控制节点处使用现有硬件实现）来实现。这 样的现有硬件可包括一个或多个中央处理单元（CPU）、数字信号处理器 （DSP）、专用集成电路、场可编程门阵列（FPGA）计算机等。

本领域技术人员应当能意识到，本发明的软件实现的方面典型地在某 种程序存储介质上编码，或在一些类型的传输介质上实现。程序存储介质 可以是磁的（例如软盘或硬盘驱动器）或光的（例如压缩盘只读存储器或 “CD ROM”），并且可以是只读或随机存取。

这里阐述的各种修改和其他实施例将使得相关领域技术人员获益于在 以上说明书和相关附图中提供的教导。因此，可理解，本发明不限于公开 的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在包含在所附权利要求的范围内。 此外，尽管以上说明书和相关附图描述了在部件和/或功能的某个示例性组 合的环境中的示例性实施例，但是应理解，部件和/或功能的不同组合可通 过备选实施例提供，而不脱离所附权利要求的范围。由此，例如，正如在 一些所附权利要求中阐述的那些，也可设想除了以上明确所述的那些部件 和/或功能之外的他们的不同组合。尽管这里采用的特定术语，但是他们仅 用作一般性和描述性含义，并非用于限制的目。