通過公用網絡延伸mplsvpn接入的方法和pe設備的製作方法
2023-05-26 22:14:56
專利名稱：通過公用網絡延伸mpls vpn接入的方法和pe設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡通信領域，尤其是涉及通過公用網絡延伸多協議標籤交換(MPLS， Multi-protocol Label Switching)M (VPN,Virtual Private Network) _入白勺 方法和運營商邊緣(PE，!Provider Edge)設備。
背景技術：
隨著網際網路的爆炸性增長以及電子商務的快速發展，人們開始考慮怎樣在不安全 的網際網路上進行安全的數據傳輸，於是就產生了 VPN技術，它是通過公有網絡上構建私有 網絡，將地理位置不同的多個專用區域網互聯起來的一種專有網絡。根據公有網絡協議的 類型劃分，VPN可能是基於MPLS網絡的VPN，也可能是基於IP接入網絡的VPN ；根據承載報 文的類型劃分，VPN分為二層 VPN(L2 VPN, Layer 2 VPN)和三層 VPN(L3 VPN, Layer 3 VPN) 兩種類型，承載二層鏈路報文的VPN屬於L2 VPN，承載三層IP報文的VPN屬於L3 VPN0在 現有的VPN網絡應用中，骨幹公用網絡採用MPLS協議後，接入網絡如果要與公用網絡互聯， 就需要接入網絡的設備也採用MPLS協議棧；然而，接入網絡的設備性能一般比較低下，其 能力有限且協議棧支持層次不全，甚至難以支持MPLS協議；為解決這一矛盾，目前使用偽 線(PW，Pseud0 Wire)技術來通過公用網絡延伸MPLS VPN的接入。例如，如圖1所示，在公 用網絡中，使用偽線技術，在兩臺設備PEl和PE2之間建立偽線，可以將接入的客戶端邊緣 (CE, Customer Edge)設備(即CEl)中的數據透明傳輸到MPLS VPN的邊緣設備PE3。在現有技術中，為了節省用戶的投資，又提出了讓MPLS邊緣設備PE3來同時來承 擔偽線建立和MPLS邊緣接入功能。此功能通常需要利用虛擬路由器(VR，Virtual Router) 的技術來實現。VR技術是指將一臺設備分成多個VR的使用功能，各個VR功能上具有 獨立的路由信息，IP選路等各個協議(ARP、I CMP, EGP)對每個VR單獨工作，提供多個路 由器類似的路由和轉發功能。2000年9月發行的IETF RFC2917 "A Core MPLS IP VPN Architecture」(一種核心MPLS IP VPN體系結構)對此給與了詳細的介紹。將一臺物理 設備分割成多個VR後，有利於對物理設備的配置、管理、監視、調試等，同時各個VR可以分 別承擔不同的角色。一個VR可以充當VPN的CE設備，而另一個VR則可以充當PE設備。 其中VR的劃分可以通過指定接口的虛擬路由轉發(VRF，virtual routing forward)來 實現，指定了某一 VRF的接口稱為VRF接口，又稱為L3 VRF接口 ；沒有指定VRF的接口是 公網接口。如圖2所示的現有技術中利用二層隧道協議第三版(L2TPv3，Layer 2 Tunnel Protocol-v3)協議建立偽線的網絡示意圖，在MPLS網絡端PE設備PE3上，同時提供建立 PW和MPLS PE的功能，來實現節省用戶投資和減少設備的目的，MPLS VPN需要將報文延伸 傳輸到接入網絡的客戶端設備CEl上，此時，將PE3的接口 g0接口指定為VRF接口，將接 口 gl指定為接入鏈路(AC，Access Circuit)接口，將gl和g0通過物理線路環繞起來形成 AC ；PE3並通過公網接口 g2建立到對端接入網絡端PE設備PEl的PW ；在圖2中，要將VRF 接口(即接口 g0)的數據透明傳輸到接入網絡的CEl時，數據報文通過接口 g0發送到接口 gl上，根據協議控制協商的結果，封裝成PW指定格式的報文，最後通過g2接口的路由轉發出去。從上述過程不難看出，公用網絡和MPLS VPN網絡之間傳輸報文時，該報文在MPLS VPN網絡的邊緣設備(如圖2中的PE3)上至少需要經過一條AC物理鏈路和兩個物理接口， 這勢必會影響報文的轉發速率，增加報文的傳輸時延。
發明內容
本發明提供了一種通過公用網絡延伸MPLS VPN接入的方法和PE設備，能夠提高 報文的轉發速率，降低報文的傳輸時延。本發明的技術方案是這樣實現的一種通過公用網絡延伸MPLS VPN接入的方法，應用於包括MPLS網絡端PE設備和 接入網絡端PE設備的公用網絡，該方法包括在MPLS網絡端PE設備上創建虛擬接口，為所述虛擬接口關聯對應的VRF，並配置 IP位址；在虛擬接口上配置與接入網絡端PE設備相同的封裝協議，利用公用網絡在MPLS 網絡端PE設備和接入網絡端PE設備之間建立PW，將虛擬接口與該PW綁定。一種PE設備，應用於包括MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備的公用網絡， 該PE設備作為公用網絡中的MPLS網絡端PE設備，該PE設備包括虛擬接口創建模塊，用於在所述PE上創建虛擬接口 ；VRF關聯模塊，用於為所述虛擬接口關聯對應的VRF，並配置IP位址；Pff建立模塊，用於在所述虛擬接口上配置與所述接入網絡端PE設備相同的封裝 協議，利用所述公用網絡在MPLS網絡PE和IP接入網絡PE之間建立PW ；Pff綁定模塊，用於將所述虛擬接口與所述PW綁定。可見，本發明提出的通過公用網絡延伸MPLS VPN接入的方法和MPLS網絡端PE設 備，在MPLS網絡端PE設備上建立虛擬接口，並配置該虛擬接口同時承擔建立PW和作為VRF 接口的功能，從而使報文通過該MPLS網絡端PE設備向接入網絡PE設備上傳輸時不再需要 經過物理接口和物理鏈路，因此能夠提高報文的轉發速率，降低報文的傳輸時延。
圖1是現有技術中MPLS VPN技術傳輸的網絡模型示意圖；圖2是現有技術中利用L2TPv3協議建立偽線的網絡示意圖；圖3為本發明提出的通過公用網絡延伸MPLS VPN接入的方法流程圖；圖4為本發明實施例一採用L2TPv3協議延伸MPLS VPN接入的方法流程圖；圖5為本發明實施例二採用VPWS協議延伸MPLS VPN接入的方法流程圖；圖6為本發明提出的PE設備的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明更容易的被本領域的技術人員理解和實現，現將結合附圖對本發明 實施例進行詳細說明。本發明提出一種通過公用網絡延伸MPLS VPN接入的方法，應用於包括MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備的公用網絡，如圖3為本發明提出的通過公用網絡延伸 MPLS VPN接入的方法流程圖，包括以下步驟步驟301 在MPLS網絡端PE設備上創建虛擬接口，為所述虛擬接口關聯對應的 VRF,並配置IP位址；步驟302 在虛擬接口上配置與接入網絡端PE設備相同的封裝協議，利用公用網 絡在MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備之間建立PW，將虛擬接口與該PW綁定。通過上述配置過程，使MPLS網絡端PE設備的虛擬接口同時作為偽線的AC接口和 VRF接口。此虛擬接口的收發驅動與PW關聯，即從PW接收報文時，完成解封裝，根據PW確 定此虛擬接口後，直接將報文入到此虛擬接口的輸入隊列，從而完成將接入報文通過MPLS VPN網絡的傳輸到對端CE設備；虛擬接口在發送報文時，在完成鏈路處理後，將報文放入PW 隊列，之後執行與現有技術相同的PW封裝發送流程，從而完成將從MPLS VPN網絡接收的報 文傳輸給本端CE設備。上述過程中，PW的建立可以通過動態協商完成、也可以通過靜態配 置完成。上述配置完成之後，可以執行報文的轉發過程，具體如下MPLS網絡端PE設備從PW接收報文方向步驟1 :MPLS網絡端PE設備接收所述接入網絡端PE設備通過PW發送的報文，對 所述報文進行解封裝，確定所述報文對應的PW，並確定所述PW綁定的虛擬接口 ；步驟2 根據所述虛擬接口上配置的封裝協議，將所述解封裝後的報文發送到對 應封裝協議的輸入隊列；步驟3 根據所述虛擬接口對應的VRF確定所述解封裝後的報文的傳輸路由，為所 述解封裝後的報文添加MPLS標籤，並按照所述傳輸路由轉發至MPLS VPN網絡。至此，完成了 MPLS網絡端PE設備的報文轉發過程；之後，MPLS VPN網絡中對端的 MPLS PE設備收到報文後，可以進一步執行步驟4 ；步驟4 對端的MPLS PE設備根據MPLS標籤查找到VRF，在VRF中查找路由，再將 報文轉發到相應的對端CE設備。MPLS網絡端PE設備向PW發送報文方向步驟1 :MPLS網絡端PE設備接收來自MPLS VPN網絡的報文，彈出所述報文的MPLS 標籤，根據該MPLS標籤查找對應的VRF，根據所述VRF確定關聯的虛擬接口 ；步驟2 確定所述虛擬接口綁定的PW，根據所述虛擬接口上配置的封裝協議對所 述彈出MPLS標籤後的報文進行封裝，將封裝後的報文通過所述PW發送至接入網絡端PE設備。至此，完成了 MPLS網絡端PE設備的報文轉發過程；之後，接入網絡端PE設備可以 進一步執行以下步驟；步驟3 =IP接入網絡的PE設備收到報文後，進行解封裝，確定對應的PW，進而確定 AC接口的映射關係；步驟4 根據AC鏈路信息將報文轉發到對應的CE設備。從上述的方法中可以看出，所述的MPLS網絡端PE設備是包含了一個虛擬接口的 設備，報文轉發過程是經過虛擬接口，再到PW隧道轉發的過程。即這個虛擬接口同時承載 T VRF接口和AC接口的功能。
以下舉兩個具體的實施例對本發明進行詳細介紹。本發明實施例中的MPLS網絡 端PE設備在網絡中的位置參見圖2中的PE3，接入網絡端PE設備在網絡中的位置參見圖 2中的PEl。實施例一本實施例採用L2TPv3協議延伸MPLS VPN接入，如圖4為本發明實施例一採用 L2TPv3協議延伸MPLS VPN接入的方法流程圖，該處理過程包括如下步驟步驟401 在MPLS網絡端PE設備上創建虛擬接口，為該虛擬接口關聯對應的VRF， 並配置IP位址，此IP位址需和對端的接入網絡端PE設備上所連接的CE設備的IP位址配 置在同一個網段，在虛擬接口上配置與對端的接入網絡端PE設備相同的鏈路層封裝協議；步驟402 在虛擬接口上綁定對應的PW。這一過程首先是通過L2TPv3控制協議協 商完成的，需要對端的接入網絡端PE設備的AC接口和MPLS網絡端PE設備的虛擬接口上 均配置相同的虛擬鏈路標識(VC ID)和鏈路層封裝協議；在PW啟動(UP)後，將虛擬接口的 收發驅動與此PW綁定；當延伸MPLS VPN報文通過L2TPv3偽線向接入網絡轉發時流程包括如下步驟步驟403 當報文選路到MPLS網絡端PE設備的虛擬接口後，在完成鏈路協議處理 後，如果該虛擬接口綁定的PW不存在或者沒有UP，則丟棄該報文；否則，將報文交給對應的 Pff進行發送，繼續執行步驟404 ；步驟404 在PW的發送過程中，為該報文封裝L2TPv3頭部和IP頭部，其中L2TPv3 頭部攜帶有會話ID等信息，封裝後的報文根據IP路由轉發到對端PE設備；步驟405 對端的接入網絡端PE設備根據L2TPv3頭部的會話ID查詢到相應的AC， 最終報文轉發至相應的CE設備。同樣，對端的接入網絡端PE設備所連接的CE設備的報文傳輸到MPLS網絡端PE 設備所在的公網MPLS VPN中的過程是上述過程的反向，與此類似，不再贅述。實施例二本實施例採用虛擬專用偽線服務(VPWS，Virtual Private Wire krvice)協議延 伸MPLS VPN接入，如圖5為本發明實施例二採用VPWS協議延伸MPLS VPN接入的方法流程 圖，該處理過程包括如下步驟步驟501 在MPLS網絡端PE設備上創建虛擬接口，為該虛擬接口關聯對應的VRF， 並配置IP位址，此IP位址需和對端的接入網絡端PE設備上所連接的CE設備的IP位址配 置在同一個網段，在虛擬接口上配置與對端的接入網絡端PE設備相同的鏈路層封裝協議；步驟502 在虛擬接口上綁定對應的PW。這一過程首先是VPWS利用LDP協議協商 完成，需要對端的接入網絡端PE設備的AC接口和MPLS網絡端PE設備的虛擬接口上均配 置相同的VC ID和鏈路層封裝協議；在PW UP後，將虛擬接口的收發驅動與此PW綁定；當延伸MPLS VPN報文通過VPWS偽線接入網絡轉發時流程包括如下步驟步驟503 當報文選路到MPLS網絡的PE設備的虛擬接口後，在完成線路協議處理 後，如果該虛擬接口綁定的PW不存在或者沒有UP，則丟棄該報文；否則，MPLS網絡的PE設 備將報文交給對應的PW進行發送；步驟504 在PW的發送過程中，MPLS網絡的PE設備根據VC ID封裝MPLS標籤(此 標籤為VC標籤)，再根據PW的目的地址查找標籤轉發路徑(LSP，Lable Switch Path)，並封裝全局標籤和鏈路層信息，將封裝後的報文根據LSP轉發到對端PE設備；步驟505 對端PE設備根據標籤棧頂的MPLS標籤(VC標籤)，查詢到相應的AC， 彈出標籤和增加的鏈路頭，將報文發送到相應的CE設備。同樣，對端PE設備所連接的CE設備的報文傳輸到MPLS網絡端PE設備所在的公 網MPLS VPN中的過程是上述過程的反向，與此類似，不再贅述。本發明還提出一種PE設備，應用於包括MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設 備的公用網絡，所述PE設備作為公用網絡中的MPLS網絡端PE設備，如圖6為本發明提出 的PE設備的結構示意圖，該MPLS網絡端PE設備包括虛擬接口創建模塊601，用於在所述PE設備上創建虛擬接口 ；VRF關聯模塊602，用於為所述虛擬接口關聯對應的VRF，並配置IP位址；Pff建立模塊603，用於在所述虛擬接口上配置與所述接入網絡端PE設備相同的封 裝協議，利用所述公用網絡在MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備之間建立PW ；Pff綁定模塊604，用於將所述虛擬接口與所述PW綁定。上述PE設備還可以進一步包括第一轉發模塊605，用於接收所述接入網絡端PE設備通過PW發送的報文，對所述 報文進行解封裝，確定所述報文對應的PW，並確定所述PW綁定的虛擬接口 ；根據所述虛擬 接口上配置的封裝協議，將所述解封裝後的報文發送到對應封裝協議的輸入隊列；根據所 述虛擬接口對應的VRF確定所述解封裝後的報文的傳輸路由，為所述解封裝後的報文添加 MPLS標籤，並按照所述傳輸路由轉發至MPLS VPN網絡。第二轉發模塊606，用於接收來自MPLS VPN網絡的報文，彈出所述報文的MPLS標 籤，根據該MPLS標籤查找對應的VRF，根據所述VRF確定關聯的虛擬接口 ；確定所述虛擬接 口綁定的PW，根據所述虛擬接口上配置的封裝協議對所述報文進行封裝，將封裝後的報文 通過所述PW發送至對端的接入網絡端PE設備。綜上所述，本發明提出的通過公用網絡延伸MPLS VPN接入的方法和MPLS網絡端 PE設備，實現了利用虛擬接口及虛擬接入鏈路透明傳輸報文，至少能夠達到以下技術效果 第一，節省了物理接口的佔用，對於每條PW來說，MPLS網絡端PE設備可以節省2個物理接 口，當PW的規模達到一定程度時，節省物理接口的數量相當可觀；第二，由於傳統的MPLS VPN延伸需要將VRF接口和公網接口進行物理線路環繞(如圖2中的PE3)，而本發明直接通 過虛擬AC鏈路進行轉發，節省了這一傳輸時間，降低了時延，提高報文的轉發速率，進而提 高網絡的服務質量；第三，本發明只採用了一個虛擬接口，降低了配置複雜度，減少了設備 的配置，當PW的規模達到一定程度時，節省的配置會比較可觀，進一步減輕了設備的負擔。以上對一種利用虛擬接入鏈路傳輸報文的方法和設備做了詳細的介紹，本文中應 用具體個例對本發明的原理以及實施方式進行解釋，用於理解本發明的方法和核心思想， 不應理解為對本發明的限制，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、 改進等均應在本發明的保護範圍之類。
權利要求
1.一種通過公用網絡延伸多協議標籤交換虛擬專用網接入的方法，應用於包括MPLS 網絡端PE設備和接入網絡端PE設備的公用網絡，其特徵在於，所述方法包括在MPLS網絡端PE設備上創建虛擬接口，為所述虛擬接口關聯對應的VRF，並配置IP位址；在所述虛擬接口上配置與所述接入網絡端PE設備相同的封裝協議，利用所述公用網 絡在MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備之間建立偽線PW，將所述虛擬接口與所述 PW綁定。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括MPLS網絡端PE設備接收所述接入網絡端PE設備通過PW發送的報文，對所述報文進行 解封裝，確定所述報文對應的PW，並確定所述PW綁定的虛擬接口 ；根據所述虛擬接口上配置的封裝協議，將所述解封裝後的報文發送到對應封裝協議的 輸入隊列；根據所述虛擬接口對應的VRF確定所述解封裝後的報文的傳輸路由，為所述解封裝後 的報文添加MPLS標籤，並按照所述傳輸路由轉發至MPLS VPN網絡。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括MPLS網絡端PE設備接收來自MPLS VPN網絡的報文，彈出所述報文的MPLS標籤，根據 該MPLS標籤查找對應的VRF，根據所述VRF確定關聯的虛擬接口 ；確定所述虛擬接口綁定的PW，根據所述虛擬接口上配置的封裝協議對所述彈出MPLS 標籤後的報文進行封裝，將封裝後的報文通過所述PW發送至接入網絡端PE設備。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，為所述虛擬接口配置的IP位址與 所述接入網絡端PE設備所連接的客戶端邊緣CE設備的IP位址屬於同一個網段。
5.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述在MPLS網絡端PE設備和接入 網絡端PE設備之間建立PW的方式為在所述MPLS網絡端PE設備的虛擬接口和接入網絡 端PE設備的接入鏈路AC接口上配置相同的虛擬鏈路標識VC ID。
6.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述將虛擬接口與PW綁定的方式 為在所述PW啟動後，將所述虛擬接口的收發驅動與所述PW綁定。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述根據VRF確定關聯的虛擬接口之後， 並在所述確定虛擬接口綁定的PW之前，進一步包括如果所述虛擬接口綁定的PW不存在、或者所述虛擬接口綁定的PW存在但未啟動，則丟 棄所述報文。
8.一種PE設備，應用於包括MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備的公用網絡，所 述PE設備作為公用網絡中的MPLS網絡端PE設備，其特徵在於，所述PE設備包括虛擬接口創建模塊，用於在所述PE設備上創建虛擬接口 ；VRF關聯模塊，用於為所述虛擬接口關聯對應的VRF，並配置IP位址；PW建立模塊，用於在所述虛擬接口上配置與所述接入網絡端PE設備相同的封裝協議， 利用所述公用網絡在MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備之間建立PW ；PW綁定模塊，用於將所述虛擬接口與所述PW綁定。
9.根據權利要求8所述的PE設備，其特徵在於，所述PE設備進一步包括第一轉發模塊，用於接收所述接入網絡端PE設備通過PW發送的報文，對所述報文進行解封裝，確定所述報文對應的PW，並確定所述PW綁定的虛擬接口 ；根據所述虛擬接口上 配置的封裝協議，將所述解封裝後的報文發送到對應封裝協議的輸入隊列；根據所述虛擬 接口對應的VRF確定所述解封裝後的報文的傳輸路由，為所述解封裝後的報文添加MPLS標 籤，並按照所述傳輸路由轉發至MPLS VPN網絡。
10.根據權利要求8所述的PE設備，其特徵在於，所述PE設備進一步包括 第二轉發模塊，用於接收來自MPLS VPN網絡的報文，彈出所述報文的MPLS標籤，根據 該MPLS標籤查找對應的VRF，根據所述VRF確定關聯的虛擬接口 ；確定所述虛擬接口綁定 的PW，根據所述虛擬接口上配置的封裝協議對所述報文進行封裝，將封裝後的報文通過所 述PW發送至接入網絡端PE設備。
全文摘要
本發明提出一種通過公用網絡延伸多協議標籤交換(MPLS)虛擬專用網(VPN)接入的方法和運營商邊緣(PE)設備，應用於包括MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備的公用網絡，其中方法包括在MPLS網絡端PE設備上創建虛擬接口，為所述虛擬接口關聯對應的虛擬路由轉發(VRF)，並配置IP位址；在所述虛擬接口上配置與所述接入網絡端PE設備相同的封裝協議，利用所述公用網絡在MPLS網絡端PE設備和接入網絡端PE設備之間建立偽線(PW)，將所述虛擬接口與所述PW綁定。本發明能夠提高報文的轉發速率，降低報文的傳輸時延。
文檔編號H04L29/12GK102082738SQ201110062208
公開日2011年6月1日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者劉高錦, 徐海兵, 譙良剛 申請人:邁普通信技術股份有限公司