MPLS和BGP組網中的路由收斂方法和設備與流程
2023-06-11 04:08:37 2
本申請涉及網絡通信技術，特別涉及多協議標籤交換（MPLS：MultiprotocolLabelSwitching）和邊界網關協議（BGP：BorderGatewayProtocol）組網中的路由收斂方法和設備。
背景技術：
應用了MPLS和BGP的組網，其可擴展性好，並能夠方便地支持MPLS服務質量（QoS）和MPLS流量工程（TE：TrafficEngineering），得到越來越多的應用。以下為便於描述，將應用了MPLS和BGP的組網稱為MPLS和BGP組網，簡稱為BGP/MPLS組網。在BGP/MPLS組網中，BGP作為上層控制層面，控制BGP路由的發布和撤銷。而MPLS作為下層數據轉發平面，利用BGP發布的BGP路由進行報文的轉發。然而，由於BGP路由採用下一跳方式逐跳轉發，只有在感知到已發布的BGP路由的下一跳失效時才會將該已發布的BGP路由標記為失效路由，這樣就會出現以下問題：當BGP/MPLS組網中出現MPLS標籤交換路徑（LSP：Label-SwitchPath）轉發無效，比如鏈路不可達、或者MPLS標籤發生錯誤等情況時，如果應用於該LSP的BGP路由此時還未失效，就會使得該BGP路由仍然用於報文轉發，這會導致報文轉發不通，甚至導致報文丟失，不能實現BGP路由的快速收斂。比如，圖1所示BGP/MPLS組網中，假定服務提供商網絡邊緣設備（PE：ProviderEdge）1上BGP路由的下一跳為PE2的IP位址，該BGP路由應用於PE1至PE2之間的LSP，假如PE1至PE2之間的LSP轉發無效，比如PE1至P1的MPLS轉發鏈路故障，則當PE1此時本次存在已發布的應用於PE1至PE2之間LSP的BGP路由，並且，該BGP路由還未被標記為失效路由，則PE1是不會撤銷該BGP路由的，其仍然會使用該BGP路由進行報文的轉發，而由於PE1至PE2之間的LSP轉發無效，這樣，PE1在使用該BGP路由進行報文轉發時是不會成功轉發報文的，即出現了一個轉發不通的BGP路由長期被應用於報文的轉發，無法實現BGP路由的快速收斂，影響報文的轉發。
技術實現要素：
本申請提供了MPLS和BGP組網中的路由收斂方法和設備，以通過BGP和LSP相關聯，快速實現BGP路由的快速收斂，提高報文的轉發性能。本申請提供的技術方案包括：一種多協議標籤交換MPLS和邊界網關協議BGP組網中的路由收斂方法，所述方法應用於所述MPLS和BGP組網中的服務提供商網絡邊緣設備PE，所述PE使能了BGP路由和標籤轉發路徑LSP相關聯功能並執行以下步驟：定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的標籤轉發路徑LSP進行有效性檢測；檢測到LSP無效時，將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由，並檢查本PE上是否存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由；在本PE上不存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由時，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由；在本PE上存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由時，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由，並從所述其他BGP路由中優選一個滿足以下條件的BGP路由替換所述被標記為失效路由的BGP路由進行報文轉發：下一跳迭代的LSP不同於被標記為失效路由的BGP路由的下一跳迭代的LSP。優選地，所述定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測包括：定期通過本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP發送檢測報文；當本PE在設定時間內通過所述LSP接收到針對所述檢測報文的響應報文時，確定所述LSP有效，反之確定所述LSP無效。優選地，所述PE在檢測到本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP無效之後、且在將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由之前，進一步包括：檢測無效的LSP持續無效的時間是否達到設定的時長、且檢測所述BGP路由的下一跳是否可達；在所述無效的LSP持續無效的時間達到設定的時長、且所述BGP路由的下一跳可達時，執行所述將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由的操作。優選地，BGP路由的下一跳所迭代的LSP通過以下步驟確定：從預先已建立的轉發等價類FEC中查找路由前綴為所述BGP路由的下一跳的FEC；所述FEC中至少包括：路由前綴、FEC應用的LSP；將查找到的FEC所應用的LSP作為所述BGP路由的下一跳所迭代的LSP。優選地，當所述PE作為所述MPLS和BGP組網中用戶邊緣網絡設備CE的眾多歸屬中的其中一個歸屬時，所述撤銷被標記為失效路由的BGP路由進一步包括：將本PE撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由的消息通知給所述CE，以使所述CE根據所述消息重新調整路由。一種服務提供商網絡邊緣設備PE，所述PE包括：標籤轉發路徑LSP檢測模塊、轉發模塊、邊界網關協議BGP模塊；LSP檢測模塊，使能了BGP路由和LSP相關聯功能，用於定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測；轉發模塊，用於在所述LSP檢測模塊檢測到LSP無效時，將LSP無效的消息發送給BGP模塊；BGP模塊，用於接收到所述消息時，將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由，並檢查本PE上是否存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由；在檢查到本PE上不存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由時，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由；在檢查到本PE上存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由時，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由，並從所述其他BGP路由中優選一個滿足以下條件的BGP路由替換所述被標記為失效路由的BGP路由進行報文轉發：下一跳迭代的LSP不同於被標記為失效路由的BGP路由的下一跳迭代的LSP。優選地，所述LSP檢測模塊定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測包括：定期通過本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP發送檢測報文；當本PE在設定時間內通過所述LSP接收到針對所述檢測報文的響應報文時，確定所述LSP有效，反之確定所述LSP無效。優選地，所述BGP模塊在將下一跳迭代到該無效的LSP的BGP路由標記為失效路由之前，進一步包括：檢測無效的LSP持續無效的時間是否達到設定的時長、且檢測所述BGP路由的下一跳是否可達；在所述無效的LSP持續無效的時間達到設定的時長、且所述BGP路由的下一跳可達時，執行所述將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由的操作。優選地，當所述PE作為所述MPLS和BGP組網中用戶邊緣網絡設備CE的眾多歸屬中的其中一個歸屬時，所述BGP模塊撤銷被標記為失效路由的BGP路由進一步包括：將本PE撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由的消息通知給所述CE，以使所述CE根據所述消息重新調整路由。優選地，本發明中，所述LSP檢測模塊通過以下步驟確定BGP路由的下一跳所迭代的LSP：從預先已建立的轉發等價類FEC中查找路由前綴為所述BGP路由的下一跳的FEC；所述FEC中至少包括：路由前綴、FEC應用的LSP；將查找到的FEC所應用的LSP作為所述BGP路由的下一跳所迭代的LSP。由以上技術方案可以看出，本發明能夠在BGP/MPLS組網中，將MPLS轉發層面的LSP與BGP路由控制平面的BGP路由相關聯，通過對LSP進行有效性檢測，並在檢測出LSP轉發無效時，如果當前存在其他可達的BGP路由，則及時切換與轉發無效的LSP相關聯的BGP路由，而如果當前不存在其他可達的BGP路由亦可及時撤銷該與轉發無效的LSP相關聯的BGP路由，避免一個轉發不通的BGP路由長期被應用於報文的轉發，加速BGP路由的快速收斂，提高報文的轉發性能。附圖說明圖1為BGP/MPLS組網應用示意圖；圖2為本發明實施例提供的方法流程圖；圖3為本發明實施例1的應用組網圖；圖4為本發明實施例2的應用組網圖；圖5為本發明實施例3的應用組網圖；圖6為本發明實施例提供的PE結構圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。圖2為本發明實施例提供的方法流程圖。其中，該方法應用於MPLS和BGP組網（簡稱BGP/MPLS組網）中的PE，比如圖1中的PE1、PE2。如圖2所示，所述PE執行以下步驟：步驟201，定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測，當檢測到所述LSP無效時，執行步驟202。這裡，本PE上的BGP路由具體為應用於公網隧道比如GRE隧道、LSP隧道等的路由，其一般是從到達同一目的地的多個BGP路由中優選出來的。目前，PE按照以下原則從到達同一目的地的多個BGP路由中優選BGP路由：（1），丟棄下一跳（NEXT_HOP）不可達的路由；（2），優選首選值（Preferred-value）最大的路由；（3），優選本地優先級（LOCAL_PREF）最高的路由；（4），選聚合路由；（5），優選自治系統（AS：AutonomousSystem）路徑（AS_PATH）最短的路由；（6），依次選擇源屬性（ORIGIN）類型為IGP、EGP、Incomplete的路由；（7），優選多出口鑑別（MED：Multi-Exit-Discriminator）值最低的路由；（8），依次選擇從外部的BGP（EBGP：ExternalBGP）、聯盟、內部的BGP（IBGP：InternalBGP）學來的路由；（9），優選下一跳花費（Cost）值最低的路由；（10），優選CLUSTER_LIST長度最短的路由；（11），優選ORIGINATOR_ID最小的路由；（12），優選RouterID最小的路由器發布的路由；（13），優選IP位址最小的對等體發布的路由。本發明中，BGP是一個AS到AS的路由協議，並不是一個路由器到路由器的路由協議。在BGP中，BGP路由的下一跳的意思並不是指下一個路由器，而是指一個IP位址。比如，圖1所示MPLS/BGP組網中，PE1產生到達8.0.0.0網絡的路由通告給PE2時，下一跳地址就是PE1與PE2連接時所用的接口IP位址，比如為1.1.1.1/24。基於針對BGP路由下一跳的描述，則本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP通過以下步驟確定：步驟1，從預先已建立的轉發等價類（FEC：ForwardingEquivalenceClass）中查找路由前綴為所述BGP路由的下一跳的FEC。FEC，是MPLS中的一個重要概念。MPLS實質是一種分類轉發技術，它將具有相同轉發處理方式比如目的地相同、使用轉發路徑相同或者具有相同服務等級等的分組歸為一類，稱為一個FEC。FEC的劃分方式非常靈活，本發明中，FEC中包含前綴、服務等級、應用的LSP等信息，基於此，本步驟1中，就以所述BGP路由的下一跳為關鍵詞在已劃分的所有FEC中查找前綴為關鍵詞的FEC。步驟2，將步驟1查找到的FEC所應用的LSP作為所述BGP路由的下一跳所迭代的LSP。在MPLS中，對於每一個FEC，都會對應建立一條獨立的LSP穿過網絡，到達目的地。基於此，本步驟2中，可將針對步驟1查找到的FEC所應用的LSP作為所述BGP路由的下一跳所迭代的LSP。至此，通過上述兩個步驟即可確定出本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP。在確定出本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP後，即可定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測。其中，對LSP有效性檢測的時間可由用戶根據實際網絡需求進行設置。作為本發明的一個實施例，本發明中，PE對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測可採用MPLSping的方式。MPLSping是一種檢測MPLSLSP數據平面故障的方法，這個方法簡單有效，可以發現一些控制平面無法發現的故障，為用戶提供了一種在短時間內發現和隔離路由黑洞或者路由丟失等故障的方法。下面以MPLSping為例描述PE如何定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測：以圖1所示組網為例，假如PE1上BGP路由的下一跳所迭代的LSP為PE1與PE2之間的LSP，其中，如圖1所示，該LSP的入標籤交換路由器（IngressLSR）為PE1，出標籤交換路由器（EngressLSR）為PE2，則PE1定期通過至PE2的LSP發送檢測報文，該檢測報文具體為MPLSEchorequest，被封裝在UDP包中。當PE2通過至PE1的LSP接收到所述MPLSEchorequest時，其會返回一個響應報文。該響應報文具體為MPLSechoreply，被封裝在UDP包中。當PE1通過至PE2的LSP收到PE2返回的MPLSechoreply時，其會認為從本PE1至PE2的LSP可以正確的用於數據轉發，即確定從本PE1至PE2的LSP有效，反之，當PE1在一定時間內沒有通過至PE2的LSP收到PE2返回的MPLSechoreply，其會認為從本PE1至PE2的LSP不可以通暢地用於數據轉發，即本PE1確定從本PE1至PE2的LSP無效。需要說明的是，在本發明中，當PE檢測到其BGP路由的下一跳所迭代的LSP有效時，可按照現有BGP路由的處理方式執行，這裡不再贅述。步驟202，將下一跳迭代到該無效的LSP的BGP路由標記為失效路由。之後執行步驟203。本步驟202是在PE檢測到其BGP路由的下一跳所迭代的LSP無效時執行。優選地，本發明中，為便於精確控制本發明的執行，可在PE檢測到BGP路由的下一跳所迭代的LSP無效的基礎上進一步細分步驟203執行的前提條件，比如，步驟202是在PE檢測到BGP路由的下一跳所迭代的LSP無效的時間持續設定的時長、且BGP路由的下一跳可達時執行。這裡，BGP路由的下一跳是否可達依賴於PE本地是否將該BGP路由標記為失效路由，如果該BGP路由未被標記為失效路由，則意味著該BGP路由的下一跳可達，反之，如果該BGP路由被標記為失效路由，則意味著該BGP路由的下一跳不可達。基於上述細分的前提條件，則可以得到只有在PE檢測到BGP路由的下一跳所迭代的LSP無效的時間持續設定的時長、且BGP路由的下一跳可達時才執行步驟202。而當BGP路由的下一跳不可達時，其仍然按照現有BGP路由不可達時的處理方式執行，不執行本步驟202。步驟203，檢查本PE上是否存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由，如果否，執行步驟204，如果是，執行步驟205。步驟204，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由。通過步驟204能夠儘快將失效的BGP路由撤銷，避免失效的BGP路由被用於數據轉發，減少數據錯誤發送，這實現了失效BGP路由的加速收斂，避免黑洞路由。步驟205，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由，並從所述其他BGP路由中優選一個滿足以下條件的BGP路由替換所述被標記為失效路由的BGP路由進行報文轉發：下一跳迭代的LSP不同於被標記為失效路由的BGP路由的下一跳迭代的LSP。通過步驟205能夠及時切換失效的BGP路由，避免失效的BGP路由被用於數據轉發，減少數據錯誤發送，避免黑洞路由。至此，完成圖2所示流程。需要說明的是，本發明中，作為一個實施例，可以默認BGP/MPLS組網中的PE均使能了BGP路由和LSP相關聯功能，並執行圖2所示的流程。當然，作為本發明的另一個實施例，也可在BGP/MPLS組網中的PE執行圖2所示的流程之前先觸發該PE使能BGP路由和LSP相關聯功能，之後再執行圖2所示流程。下面以默認BGP/MPLS組網中的PE執行圖2所示的流程為例通過三個實施例對圖2所示流程進行描述：實施例1：如圖3所示，MPLS骨幹網存在兩條LSP鏈路，一個為LSP1，另一個為LSP2，在PE1與PE2之間建立了兩對BGP鄰居。其中，該兩對BGP鄰居分別對應BGP路由1和BGP路由2，BGP路由1應用於LSP1，BGP路由2應用於LSP2。正常情況下，PE1通過優選應用於LSP1的BGP路由1與PE2通信，即PE1通過LSP1向PE2轉發數據流。然而，當PE1按照步驟201的方式檢測到LSP1無效時，假如此時PE1還未通過BGP檢測出BGP路由1的下一跳不可達，這裡，BGP路由1在未標記為失效路由時，表示BGP路由1的下一跳可達，反之，表示不可達。則基於上述步驟202，PE1先將BGP路由1標記為失效路由，同時，基於上述步驟203，PE1檢查本PE1上是否存在與BGP路由1具有相同前綴的其他BGP路由。假如PE1檢查出本PE1上還存在與BGP路由1具有相同前綴的BGP路由2，且該BGP路由2的下一跳迭代至LSP2，不同於BGP路由1的下一跳迭代的LSP1，則PE1撤銷BGP路由1，同時，PE1優選BGP路由2向PE2轉發數據流。之後，PE1就通過LSP2向PE2發送數據流，這能夠及時切換失效的BGP路由，避免失效的BGP路由被用於數據轉發，減少數據錯誤發送，避免黑洞路由。至此，完成實施例1的描述。實施例2：如圖4所示，CE1存在雙歸屬，即，CE1同時與PE1、PE3連接，並且，PE1、PE3均與遠端的PE2建立了BGP鄰居。其中，PE1與PE2之間的BGP鄰居對應BGP路由1，應用於LSP1，PE3與PE2之間的BGP鄰居對應BGP路由2，應用於LSP2。正常情況下，CE1向CE2轉發的數據流會優選通過PE3上應用於LSP2的BGP路由2轉發，然而當PE3按照上述步驟201檢測出LSP2無效即轉發不通時，假如此時PE3還未通過BGP檢測出BGP路由2的下一跳不可達，這裡，BGP路由2在未標記為失效路由時，表示BGP路由2的下一跳可達，反之，表示不可達。則基於上述步驟202，PE3就將BGP路由2標記為失效路由，同時，基於上述步驟203，PE3檢查本PE3上是否存在與BGP路由2具有相同前綴的其他BGP路由，結果發現本PE3上不存在與BGP路由2具有相同前綴的其他BGP路由，則PE3撤銷BGP路由2，並且，為保證CE1與CE2之間的數據流轉發，PE3會將本PE3撤銷BGP路由2的消息通知給CE1。假如圖4所示的LSP2轉發正常，則當CE1收到消息後，CE1再向CE2轉發的數據流就會優選通過PE1上應用於LSP1的BGP路由1轉發。這能夠及時切換失效的BGP路由，避免失效的BGP路由被用於數據轉發，減少數據錯誤發送，避免黑洞路由。至此，完成實施例2的描述。實施例3：假設如圖5所示，PE1與PE2之間建立了兩種類型的鄰居關係，一種為IPv6BGP4+鄰居，另一種為6PE鄰居。則針對CE1到CE2的數據流，在正常情況下，PE1會優選6PE鄰居的路由轉發該向CE2轉發的數據流。其中，6PE鄰居的路由是其走MPLS轉發，該路由屬於BGP路由，記為BGP路由1，迭代至PE1與PE2之間的LSP。當PE1與PE2之間的LSP無效即轉發不通時，按照現有技術，迭代至該LSP的BGP路由1即變為一個無效的黑洞路由，然而，如果實施本發明，當檢測到PE1與PE2之間的LSP無效即轉發不通時，基於步驟202，PE1就將迭代至該LSP的BGP路由1標記為失效路由，同時，基於上述步驟203，PE1檢查本PE1上是否存在與該BGP路由1具有相同前綴的其他BGP路由，結果發現本PE1上不存在與該BGP路由1具有相同前綴的其他BGP路由，則PE1及時撤銷該BGP路由1。而此時PE1與PE2還存在一個普通的IPv6BGP4+鄰居（該IPv6BGP4+鄰居可以通過人工幹預），PE1與PE2還存在其他協議的路由原理類似，則PE1此時優選BGP4+鄰居的ipv6路由該向CE2轉發的數據流。這能夠及時切換失效的BGP路由，避免失效的BGP路由被用於數據轉發，減少數據錯誤發送，避免黑洞路由。至此，完成實施例3的描述。由以上技術方案可以看出，本發明能夠在BGP/MPLS組網中，將MPLS轉發層面的LSP與BGP路由控制平面的BGP路由相關聯，通過對LSP進行有效性檢測，並在檢測出LSP轉發無效時，如果當前存在其他可達的BGP路由，則及時切換與轉發無效的LSP相關聯的BGP路由，而如果當前不存在其他可達的BGP路由亦可及時撤銷該與轉發無效的LSP相關聯的BGP路由，避免一個轉發不通的BGP路由長期被應用於報文的轉發，加速BGP路由的快速收斂，提高報文的轉發性能。以上對本發明提供的方法進行了描述，下面對本發明提供的PE進行描述：參見圖6，圖6為本發明實施例提供的PE的結構圖。如圖6所示，所述PE包括：LSP檢測模塊、轉發模塊、BGP模塊；其中，LSP檢測模塊，使能了BGP路由和LSP相關聯功能，用於定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測；轉發模塊，用於在所述LSP檢測模塊檢測到LSP無效時，將LSP無效的消息發送給BGP模塊；BGP模塊，用於接收到所述消息時，將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由，並檢查本PE上是否存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由；在檢查到本PE上不存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由時，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由；在檢查到本PE上存在與被標記為失效路由的BGP路由具有相同前綴的其他BGP路由時，撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由，並從所述其他BGP路由中優選一個滿足以下條件的BGP路由替換所述被標記為失效路由的BGP路由進行報文轉發：下一跳迭代的LSP不同於被標記為失效路由的BGP路由的下一跳迭代的LSP。優選地，所述LSP檢測模塊定期對本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP進行有效性檢測包括：定期通過本PE上BGP路由的下一跳所迭代的LSP發送檢測報文；當本PE在設定時間內通過所述LSP接收到針對所述檢測報文的響應報文時，確定所述LSP有效，反之確定所述LSP無效。優選地，所述BGP模塊在將下一跳迭代到該無效的LSP的BGP路由標記為失效路由之前，進一步包括：檢測無效的LSP持續無效的時間是否達到設定的時長、且檢測所述BGP路由的下一跳是否可達；在所述無效的LSP持續無效的時間達到設定的時長、且所述BGP路由的下一跳可達時，執行所述將下一跳迭代到該無效LSP的BGP路由標記為失效路由的操作。優選地，當所述PE作為所述MPLS和BGP組網中用戶邊緣網絡設備CE的眾多歸屬中的其中一個歸屬時，所述BGP模塊撤銷被標記為失效路由的BGP路由進一步包括：將本PE撤銷所述被標記為失效路由的BGP路由的消息通知給所述CE，以使所述CE根據所述消息重新調整路由。本發明中，LSP檢測模塊通過以下步驟確定BGP路由的下一跳所迭代的LSP：從預先已建立的FEC中查找路由前綴為所述BGP路由的下一跳的FEC；所述FEC中至少包括：路由前綴、FEC應用的LSP；將查找到的FEC所應用的LSP作為所述BGP路由的下一跳所迭代的LSP。至此，完成圖6所示的PE描述。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。