一种局部路径保护的快速重路由方法.pdf

本发明公开了一种局部路径保护的快速重路由方法：在主LSP需要部署快速重路由的局部路径的节点之间建立旁路LSP；在主隧道经过的本地修复点的出接口和汇合点的入接口部署故障检测；本地修复点检测到故障后，将业务流量切换到所述保护LSP上转发，同时向主隧道的头节点发送故障指示信号消息；主隧道头节点收到故障指示信号消息后尝试新的主LSP的建立。本发明避免现有路径保护中故障通知消息传递时间过长和局部保护中所要保护的路径范围有限的问题，能够对主隧道上任意节点之间实施故障保护。

1、  一种局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在主LSP上需要部署快速重路由的局部路径的节点之间建立旁路LSP；
b、在主LSP经过的本地修复点的出接口和汇合点的入接口部署故障检测；
c、本地修复点检测到局部路径中的节点或链路故障后，将业务流量切换到所述旁路LSP上转发，同时向主LSP的头节点发送故障指示信号消息；
d、主LSP头节点收到故障指示信号消息后尝试新的主LSP的建立。

2、  根据权利要求1所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：所述本地修复点和汇合点之间至少有一个中间节点。

3、  根据权利要求2所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：步骤b中，所述故障检测采用携带显示路由对象的探测消息报文实现。

4、  根据权利要求2所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：步骤b中，所述的故障检测采用携带显示路由对象的资源预留协议的Hello消息报文实现。

5、  根据权利要求1-4任一项权利要求所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：步骤b中，所述故障检测包括如下步骤：
b1、所述本地修复点根据其和汇合点之间的局部路径上各跳的接口地址，构造显示路由对象，发送携带以上显示路由对象信息的探测消息报发；
b2、中间节点接收到探测消息报文，解析并修改显示路由对象，从指定地址对应接口发送到下游节点；
b3、汇合点接收到探测消息报文后，发送一个目的地址是本地修复点的探测消息应答报文。

6、  根据权利要求5所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：步骤b1中，所述局部路径上各跳的接口地址，本地修复点通过手动指定或基于约束最短路径优先算法计算得到。

7、  根据权利要求6所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：所述本地修复点在规定时间内没有收到探测消息应答报文，就认为网络中的局部路径出现故障。

8、  根据权利要求6所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：所述Hello消息报文根据局部路径的条数需要改变TTL值。

9、  根据权利要求8所述局部路径保护的快速重路由方法，其特征在于：封装Hello消息的IP报文携带路由器警告选项。

一种局部路径保护的快速重路由方法
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其是涉及一种多协议标签交换(MultiprotocolLabel switching，简称MPLS)网络中的快速重路由(Fast ReRoute)技术。
背景技术
快速重路由是MPLS网络中借助流量工程(Traffic Engineering，简称TE)对标签交换路径(Label Switch Path，简称LSP)的一种保护技术，MPLS TE网络通常是采用资源预留协议RSVP(Resource Reservation Protocol，简称RSVP)实现保护。快速响应、及时切换是MPLS快速重路由的重要特点。在MPLS网络中部署了快速重路由后，如果出现链路或节点失效，在失效的链路或节点上承载的流量将快速地切换到备份路径转发，备份路径可以预先建立也可以临时建立。快速重路由的机制可以减少报文转发丢失率，降低时延，从而最大程度保障业务数据的平稳过渡，达到高可靠性的要求。
目前，根据故障恢复和保护的范围可以将快速重路由技术分为：路径保护和局部保护。
路径保护又称为端到端保护或路径保护，如图1所示，主LSP是节点A→节点B→节点C→节点D→节点E，保护LSP是节点A→节点F→节点G→节点H→节点E。路径保护的本质是沿着被保护的主LSP建立平行的保护LSP来实现备份，主备LSP的数量比是1∶1的关系。保护LSP是沿着被保护的主LSP尽可能不同的路径建立的，确保主LSP失效时不会同时影响到保护LSP。在路径保护中，每条主LSP都建立了一条保护LSP，当故障发生时，主LSP的头节点接收到故障指示信号(Fault Indication Signal，FIS)后，将业务数据重新路由到保护LSP。它的优点是：部署简单，且能保护完全，实用于不可预测主LSP在哪个链路或节点出现故障的情况。缺点：故障发生后需要将故障指示信号通知到主LSP的头节点，当故障点距离头节点较远时，传递FIS故障指示信号消息需要较长时间，导致故障恢复时间较长。部署了路径保护后，每个节点维护的LSP的状态信息也需要大量的增加。
快速重路由的局部保护方案一般用于提供链路保护或者节点保护。链路保护是为主LSP经过的本地修复点(Point of Local Repair，PLR)和汇合点(MergePoint，MP)之间的直连链路提供保护，如图2所示，主LSP是节点A→节点B→节点C→节点D→节点E，而保护LSP是节点B→节点F→节点C，受保护链路为节点B与节点C之间的链路。节点保护是指为主LSP经过的PLR和MP之间的节点提供保护，如图3所示，保护LSP可以保护主LSP的节点C，该节点的保护方案同时可提供PLR和受保护节点C之间的链路保护，但是不能保护受保护节点C到MP的链路。局部保护方案可分为两种实现方式：简易备份(FacilityBackup)方式和一对一备份(One-to-One Backup)方式。简易备份方式是用一条备份路径对多条LSP的链路或节点进行保护，简称1∶N保护，其备份用一个绕过被保护节点或被保护链路的LSP实现，称作旁路LSP(Bypass LSP)。一对一备份方式是用一个备份LSP只能保护一个被保护的LSP，简称1∶1保护。上述两种保护方式均能提供链路保护或节点保护。局部保护方案不需要将FIS送到本地修复点后再流量切换，缩短了故障传输时间，路径恢复较快。缺点：网络部署复杂，且仅能保护与PLR相邻的节点以及和PLR直接相连的链路，如果需要对整条LSP提供保护，需要多条的备份LSP。
发明内容
本发明提供了一种局部路径保护的快速重路由方法，可以避免现有路径保护中故障通知消息传递时间过长和局部保护中所要保护的路径范围有限的问题，能够对主LSP上任意节点和链路之间实施故障保护。
本发明解决所述技术问题，提供的技术方案是，一种局部路径保护的快速重路由方法，包括以下步骤：
a、在主LSP上需要部署快速重路由的局部路径的节点之间建立旁路LSP；
b、在主LSP经过的本地修复点的出接口和汇合点的入接口部署故障检测；
c、本地修复点检测到局部路径中的节点或链路故障后，将业务流量切换到所述旁路LSP上转发，同时向主LSP的头节点发送故障指示信号消息；
d、主LSP头节点收到故障指示信号消息后尝试新的主LSP的建立。
所述本地修复点和汇合点之间至少有一个中间节点。
以上步骤b中所述故障检测采用携带显示路由对象的探测消息报文实现。
步骤b中，所述故障检测采用携带显示路由对象的资源预留协议的Hello消息报文实现。
具体的，步骤b中，所述故障检测包括如下步骤：
b1、所述本地修复点根据其和汇合点之间的局部路径上各跳的接口地址，构造显示路由对象，将携带所述显示路由对象的探测消息报文中发送出去；
b2、中间节点接收到探测消息报文，解析并修改显示路由对象，从指定地址对应接口发送到下游节点；
b3、汇合点接收到探测消息报文后，发送一个目的地址是本地修复点的探测消息应答报文。
具体的，以上步骤b1中，所述局部路径上各跳的接口地址，本地修复点通过手动指定或基于约束最短路径优先算法计算得到。
所述本地修复点在规定时间内没有收到探测消息应答报文，就认为网络中的局部路径出现故障。
所述的Hello消息报文根据局部路径的条数需要改变TTL值。
封装Hello消息的IP报文携带路由器警告选项。
综上所述，本发明快速重路由的方法具有如下技术效果：
1、突破了局部保护中一条备份隧道或备份LSP只能保护一条链路或一个节点的局限，可以灵活配置，保护主LSP上任意个数的节点或链路，可以有效的减少备份隧道数目，节约备份带宽资源。
2、克服了以往路径保护中FIS消息通知时间较长、故障恢复较慢、丢失报文数目较多的缺点，本发明是先将业务流量切换到备份路径传递，再通告头节点故障状况。
3、突破了路径保护中一条备份路径只能保护一条主LSP的限制，局部路径保护中的一条备份隧道可以保护多条主LSP，避免了资源浪费。
附图说明
图1是现有快速重路由技术中路径保护方案网络示意图。
图2是现有快速重路由技术中链路保护方案的网络示意图。
图3是现有快速重路由技术中节点保护方案的网络示意图。
图4是本发明具体实施方式快速重路由方法流程图。
图5是本发明实施例局部路径保护方案的网络示意图。
图6是本发明实施方式实现局部路径探测时序图。
具体实施方式
本发明的局部路径保护的快速重路由方法，包括以下步骤：
a、在主LSP上需要部署快速重路由的局部路径的节点之间建立旁路LSP；
b、在主LSP经过的本地修复点的出接口和汇合点的入接口部署故障检测；
c、本地修复点检测到局部路径中的节点或链路故障后，将业务流量切换到所述旁路LSP上转发，同时向主LSP的头节点发送故障指示信号消息；
d、主LSP头节点收到故障指示信号消息后尝试新的主LSP的建立。
在以上所述的骤b中，所述故障检测包括如下步骤：
b1、所述本地修复点根据其和汇合点之间的局部路径上各跳的接口地址，构造显示路由对象，发送携带以上显示路由对象的探测消息报发；
b2、中间节点接收到探测消息报文，解析并修改显示路由对象，从指定地址对应接口发送到下游节点；
b3、汇合点接收到探测消息报文后，发送一个目的地址是本地修复点的探测消息应答报文。
为了使本发明更容易的被本领域的技术人员理解和实现，现结合图4对本发明进行详细说明。
步骤401，在主LSP经过的需要保护的局部路径上建立旁路LSP，旁路LSP是通过在PLR上配置旁路隧道形成。
步骤402，在沿主LSP的方向上，将PLR的出接口关联旁路隧道。同时旁路隧道可以被多次关联，保护多个主LSP，从而实现1∶N的保护。
步骤403，在沿主LSP的方向上，在PLR节点的出接口和MP节点的入接口部署检测机制，采用携带显示路由对象的探测消息进行探测，从而实现在指定局部路径上的快速检测。
步骤404，PLR节点定期发送目的地址为MP节点入接口地址的的探测消息报文，该探测消息报文携带有显示路由对象信息。
步骤405，MP节点收到PLR节点的探测消息报文后要发送应答报文，PLR节点在规定时间内没有收到MP节点发送的探测消息应答报文，就认为出现故障。可以设定PLR节点连续三个等待时间没有接收到探测消息应答报文，就认为局部路径上发生故障，
步骤406，本地修复点检测到故障后，将业务流量快速切换到旁路LSP转发，主LSP的Path、Resv消息也需要通过旁路LSP刷新。
图5是本发明实施例局部路径保护的快速重路由技术中方案的网络示意图。现结合图5，对本发明进行详细的说明。主路径LSP1为：节点A→节点B→节点C→节点D→节点E→节点F；旁路路径LSP2为：节点B→节点G节点H→节点E；被保护的局部路径LSP3为：节点B→节点C→节点D→节点E，从而节点B与节点E之间的任意节点和链路可以得到保护，其中节点B是PLR节点，节点E是MP节点。以节点D和节点E之间的链路出现故障为例对本发明的技术方案进行举例说明。在节点B的出接口和节点E的入接口分别部署故障检测，节点B向节点E发送探测消息。数据流量经过主路径LSP1传输进行传输。节点B在规定时间内没有接收到节点E探测消息应答报文。，节点B认为被保护的局部路径LSP3出现故障，立即将LSP1的数据流量切换到LSP1。节点B向节点A发送故障指示信号消息。节点A接收到故障指示信号消息后，进行主路径重新计算，得到新的主路径节点A→节点B→节点G节点H→节点E→节点F，新的主路径建立完成后，将业务流量引入新的主路径上转发。同理，在图5中节点C与节点D之间的链路、节点B与节点C之间的链路、节点C、节点D出现故障后处理步骤同上，不再重复说明。
关于本发明的检测机制，可以采用扩展后的RSVP Hello消息。RSVP Hello消息主要用于发现RSVP邻居节点是否可达，这种机制提供了一个链路或节点的故障检测能力，其检测能力仅限于两个相邻节点之间，不能用于检测局部路径上具有多个链路或节点的情况，其标准格式如下表1：

表1
由于目前RSVP消息是在两个直连邻居节点交互RSVP Hello消息，所以在IP报文的头部字段的TTL设置为1。Hello消息的消息类型在IP报文中是20，不带路由器警告标志。而且，现有技术显示路由对象在RFC3209已经定义，且标准中只是给Path消息使用，其目的是让MPLS-TE隧道沿ERO对象中指定的路径创建。通常协议所描述的ERO对象有一系列的ERO子对象构成。
本发明针对标准RSVP Hello报文进行扩展，增加了ERO对象字段，详细报文格式如下表2：

表2
在表2中，RSVP分组公共头部的标志位字段有四个比特，在RFC2691中0x01已被使用，扩展后0x02表示普通Hello消息，本发明可以用0x04表示扩展Hello消息。当Hello消息的公共头部标志位为0x04且报文没有携带ERO对象时，路由器只是简单的把报文送达目的地，不能保证经过主LSP的局部路径。本发明扩展Hello消息中的ERO对象定义了MPLS TE隧道的局部路径，可以是严格或松散路由，推荐使用严格路由。扩展后的Hello消息报文根据局部路径的条数需要改变TTL值。同时在发送携带Hello消息的IP报文时，还要依据RFC2113启用路由器告警选项。
图6是本发明实施例的作为探测消息的扩展Hello消息在PLR和MP节点之间的处理时序图，在沿主LSP的方向上，在PLR的出接口和MP的入接口上分别部署扩展Hello消息，并对显示路由对象ERO进行配置，可以配置ERO自动路由或手动路由，自动路由只需配置一个目的地址即MP节点的入接口地址，局部路径上其它地址通过基于约束的最短路径优先算法CSPF计算得到；手动路由需指定局部路径上每一跳地址，可以包括或排除某些节点。路由器告警选项出现在IP头部，那么每一个接收到该分组的路由器，需要仔细分析这个分组，检查这个报文以后，并可以在转发前修改这个报文。作为目的节点的汇合点接收到扩展Hello消息后向PLR节点发送一个针对扩展Hello应答消息报文，应答消息报文的目的地址是PLR节点。由于扩展Hello消息携带了ERO对象因而具备显示路由的功能，进而可以实现在局部路径上的检测。
由上述的实施例可知，本发明实现局部路径上的快速重路由方法，可以有效的延长现有技术中局部保护的范围，现有局部保护只能保护一条链路或一个节点，而本发明的方案可以保护主LSP任意个数的链路和节点，大大提高了保护的灵活性。另一方面，因主LSP上部署旁路LSP个数的减少，可以有效的节省备份带宽。局部路径保护无需路径保护中将FIS消息通知到主LSP的头端再做切换，它切换的过程是先切换业务流量再通知头结点进行主LSP重新建立，这一过程缩短了故障响应时间，减少报文丢失，提高服务质量。
以上对局部路径保护的快速重路由方法做了详细的介绍，本文中应用具体个例对本发明的原理以及实施方式进行解释，用于理解本发明的方法和核心思想，不应理解为对本发明的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应在本发明的保护范围之类。