一種跨vpn組播實現方法、裝置及網絡設備的製作方法

2023-05-10 03:03:21

專利名稱：一種跨vpn組播實現方法、裝置及網絡設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種跨VPN組播實現方法、裝置及網絡設備。
背景技術：
目前，在部署網際協議/多協議標記交換(IP/MPLS)技術的網絡中主要是給用戶提供第三層/第二層(L3/L2)的虛擬專用網絡(VPN，Virtual Private Network)服務。隨著用戶組播業務(如視頻會議等)需求的增長，用戶期望能在IP/MPLS網絡上獲得組播VPN 服務。目前主要通過在IP/MPLS網絡上使用組播域(MD，Multicast Domain)來提供跨VPN 組播服務，其通過為每個VPN維護一個組播域來提供VPN組播服務。MD技術的本質是通過使用通用路由協議封裝(GRE，Generic Routing Encapsulation)隧道封裝用戶的組播流量，是基於IP的組播轉發技術，而沒有使用基於MPLS的轉發機制。現有的使用MD技術實現跨VPN組播有如下幾種方式方式一、在和組播源相連的運營商邊緣(PEJrovider Edge)設備(入口 PE設備) 上為每個需要接收組播流量的VPN實例(接收端VPN)分別創建一個虛擬路由轉發(VRF， Virtual Routing and forwarding)，並分別為創建的每個VRF綁定一個接口，綁定的接口都和組播源相連接。在該種方式下，由於需要在入口 PE設備上創建VRF和綁定接口，增大了入口 PE設備的壓力，同時由於入口 PE設備需要為每個接收端VPN複製一份組播報文在公網上傳播， 將佔用大量的公網的傳輸帶寬。方式二、在入口 PE設備上為每個需要接收組播流量的VPN實例分別創建一個VRF， 為創建的VRF統一配置一個接口和視頻源相連，但每個與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF需要導入和視頻源相連VRF的路由。使用此種方式一定程度減少了配置複雜度，但是仍存在入口 PE設備為每個接收端VPN複製一份組播報文在公網上傳播，佔用大量公網的傳輸帶寬的問題。方式三、使用邊界網關協議(BGP，Border Gateway Protocol)的多點分發樹(MDT， multicast distribution tree)地址族。通過使用方式三可以保證組播報文在公網中只傳輸一份，在該種方式下，在每個接收端PE設備(出口 PE設備)，需要為組播源創建一個 VRF,然後將從組播源對應VRF接收到的組播報文轉發到需要接收組播流量的VPN實例對應的 VRF。此種方式雖然可以節省公網帶寬，但是各出口 PE設備都需要配置組播源，配置繁瑣。方式四、不使用BGP的MDT地址族，但是需要在出口 PE設備配置與組播源對應的 VRF，然後將從組播源對應的VRF接收到的組播報文引入到需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF中。本方式和方式三類似，各出口 PE設備都需要配置組播源，配置繁瑣。可以看出，上述方案不是浪費公網帶寬，就是配置複雜，且由於實際轉發時使用的是IP組播隧道，故無法沿路徑預留帶寬，且在公網出現故障時，由於IP組播目前還不支持快速重路由，故也無法快速對組播流量進行保護。

發明內容
本發明實施例提供一種跨VPN組播實現方法、裝置及網絡設備，用於解決現有的基於IP組播轉發技術實現的跨VPN組播所存在的浪費公網帶寬、配置複雜、無法快速對組播流量進行保護的問題。一種跨VPN組播實現方法，該方法包括為點到多點多協議標籤交換流量工程標籤轉發路徑P2MP-TE LSP生成一個虛擬接 Π ；將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的虛擬專用網VPN實例對應的虛擬路由轉發VRF進行綁定；在從所述虛擬接口上接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送。一種跨VPN組播實現裝置，該裝置包括虛擬接口生成單元，用於為點到多點多協議標籤交換流量工程標籤轉發路徑 Ρ2ΜΡ-ΤΕ LSP生成一個虛擬接口 ；綁定單元，用於將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的虛擬專用網VPN實例對應的虛擬路由轉發VRF進行綁定；複製轉發單元，用於在從所述虛擬接口上接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送。一種網絡設備，該網絡設備包括跨VPN組播實現裝置。根據本發明實施例提供的方案，通過為Ρ2ΜΡ-ΤΕ LSP生成虛擬接口，並將生成的虛擬接口與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF進行綁定，在從所述虛擬接口接收到組播報文時，複製該組播報文並向每個綁定的VRF轉發實現了跨VPN組播。由於本發明方案提供的跨VPN組播實現方案基於Ρ2ΜΡ-ΤΕ技術，在組播過程中，組播流量只出現一次，節約了公網傳輸帶寬；無需在入口 PE設備上為每個接收端VPN創建VRF，也無需在每個出口 PE設備上為組播源創建VRF，使得配置簡單方便；且由於使用Ρ2ΜΡ-ΤΕ作為組播承載隧道，MPLS 網絡中無需運行IP組播協議，可以利用Ρ2ΜΡ-ΤΕ的快速重路由(FRR)特性，在網絡鏈路或節點出現故障時，實現對組播流量的快速保護，減少組播流量的中斷時間。


圖1為現有技術提供的Ρ2ΜΡ-ΤΕ結構示意圖；圖2為本發明實施例一提供的一種跨VPN組播實現方法的步驟流程圖；圖3為本發明實施例一提供的Ρ2ΜΡ-ΤΕ LSP建立方法流程圖；圖4為本發明實施例一提供的虛擬接口與要求加入組播的VRF進行綁定方法流程圖；圖5為本發明實施例二提供的跨VPN組播網絡結構示意圖；圖6為本發明實施例二提供的一種跨VPN組播實現方法的步驟流程圖7為本發明實施例三提供的一種跨VPN組播實現裝置的結構示意圖。
具體實施例方式針對現有技術中基於IP組播轉發技術實現跨VPN組播所存在的問題，本發明實施例提出，可以利用點到多點多協議標籤交換流量工程(P2MPMPLSTE，Point-to-Multipoint Multi Protocol Label Switch Traffic Engineering)作為 IP/MPLS骨幹網組播分發樹來實現跨VPN組播。在現有技術中，利用P2MP MPLSTE (以下簡稱為P2MP-TE)方式可以實現組播，但不涉及利用P2MP-TE方式實現跨VPN組播的方案。現有利用P2MP-TE方式實現組播的方案中， 通過建立點到多點的標籤轉發路徑(LSP)，並在建立過程中預留帶寬，從而對通過LSP的組播流量提供帶寬保護，P2MP-TE結構可以如圖1所示。P2MP-TE LSP建立過程如下頭結點沿著計算的路徑發送路徑(Path)消息，可以為每個尾節點(葉子節點)發送一個I^ath消息，也可以為多個(或者所有)尾節點只發送一個I^ath消息。當向多個尾節點僅發送一個 I^ath消息時，需要利用分支節點(branch)和芽節點(bud)的I^ath消息拆分能力，為分支節點和芽節點關聯的不同的下一跳下遊節點發送I^ath消息。I^ath消息到達尾節點時，尾節點向上遊節點發送資源預留請求消息(RSVP reservation request Message，以下簡稱為 Resv消息)，該消息中攜帶有為上遊節點分配的標籤，當Resv消息到達分支節點或者芽節點時，分支節點或者芽節點為自身關聯的不同的下一跳上遊節點分配相同的標籤。Resv消息到達頭結點時，P2MP-TE LSP就建立成功了。P2MP-TE LSP建立成功後，在組播報文轉發過程中，P2MP-TE依靠分支節點和芽節點的複製能力完成組播報文的複製，從而可以確保在同一鏈路上只出現一份組播報文。本發明實施例以結合BGP方式，利用P2MP-TE實現跨L3VPN組播為例進行說明，本發明方案同樣適用於實現跨L2VPN組播，並可以在不支持BGP擴展的情況下，通過手動配置方式實現跨VPN組播。下面結合說明書附圖和各實施例對本發明方案進行說明。實施例一、本發明實施例一提供一種跨VPN組播實現方法，以任意一個出口 PE設備為例，該方法的步驟流程如圖2所示，具體包括以下步驟步驟101、為P2MP-TE LSP生成一個虛擬接口。為了實現跨VPN組播，在本步驟中，可以是出口 PE設備接收到上遊節點發送的 Path消息並向上遊節點發送Resv消息後，為自身所建立的與入口 PE設備之間的P2MP-TE LSP生成一個虛擬接口，該虛擬接口可以用於接收組播源發送的組播報文，後續所有從該 LSP收到的消息都將轉化為從該虛擬接口接收到的消息。所述P2MP-TE LSP可以是入口 PE設備負責建立的，具體的，如圖3所示，入口 PE 設備在接收到非入口 PE設備發送的用於通知入口 PE設備自身希望接收組播流量的客戶組播C-Multicast路由時，確定是否已接收到其他非入口 PE設備發送的C-Multicast路由在確定未曾接收到其他非入口 PE設備發送的C-Multicast路由時，向客戶端邊緣 (CE, Clinet Edge)設備發送要求加入組播的請求，如PIM Join請求，並在向CE設備發送要求加入組播的請求後，向所有鄰居PE設備發送邊界網關協議更新BGP-Update消息，所述 BGP-Update消息中攜帶組播樹標識，然後建立組播和組播樹的轉發表(MTI表)，從而建立從VPN接收到的組播流量和P2MP-TE隧道之間的關聯，並向本次發送C-Multicast路由的 PE設備發送I^ath消息；在確定已接收到其他非入口 PE設備發送的C-Multicast路由時，直接向本次發送 C-Multicast路由的PE設備發送Path消息。在接收到PE設備返回的Resv消息時，所述P2MP-TE LSP建立完成。步驟102、將生成的所述虛擬接口與VRF進行綁定。在本步驟中，可以是所述出口 PE設備將所述虛擬接口與需要接收組播流量的VPN 實例(接收端VPN)對應的VRF進行綁定。所述出口 PE設備為每個與自身連接的接收端VPN創建一個VRF。與所述虛擬接口進行綁定的VRF可以是所述出口 PE設備創建的每個與接收端VPN對應的VRF，也可以是與接收端VPN對應的VRF中要求加入組播的VRF。如圖4所示，將生成的所述虛擬接口與要求加入組播的VRF進行綁定，具體包括在接收到需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF要求加入組播的請求，如PIM Join請求時，確定是否已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求在確定未曾接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，可以確定自身第一次接收到VRF希望接收組播流量的請求，此時可以通知入口 PE 設備，存在需要接接收組播流量的VRF。記錄本次發起請求的VRF信息，並向入口 PE設備發送BGP更新BGP-Update消息，所述更新消息中可以包含組播VPN下一跳路由可達信息 (MCAST-VPN NLRI, Multicast-Virtual Private Network Network Layer Reachability hformation)，且MCAST-VPN NLRI中的類型type欄位的內容可以設定為8 ；在確定已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的VRF信息，並繼續判斷是否已存在P2MP-TE LSP及虛擬接口，如果已存在，則將所述虛擬接口與本次發起要求加入組播的請求的VRF進行綁定，如果不存在，則結束綁定流程。步驟103、在從所述虛擬接口上接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送。組播源利用建立的P2MP-TE組播承載隧道進行組播，所述出口 PE設備通過所述虛擬接口接收組播源發送的組播報文，並在利用虛擬接口接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送，從而實現跨VPN組播。在步驟101之後，步驟103之前，所述方法還可以包括步驟102』，如圖2所示步驟 102，位於步驟102之後，步驟103之前步驟102 』、生成組播路由。P2MP-TE是MPLS流量工程的一種，P2MP-TE LSP在建立時可以不依賴於內部網關協議(IGP，Interior Gateway Protocol)最短路徑，故在 P2MP-TE LSP 尾節點(出口 PE設備)上，P2MP-TE LSP對應的入口可能不是組播逆向路徑檢測(RPF，Reverse Path Forwarding)校驗的接口，導致組播校驗失敗從而丟棄接收到的組播報文。因此，在本步驟中，所述出口 PE設備可以自動產生一個到達入口 PE設備的組播路由(與入口 PE設備之間的組播路由)，該組播路由的出口為所述虛擬接口，此時，所述出口 PE設備在從P2MP-TE LSP接收組播報文時，該出口 PE設備接收組播報文的入口即為所述虛擬接口。從而通過自動產生組播路由，可以保證RPF校驗的正常進行。根據本發明實施例一提供的方案，不僅可以在實現跨VPN組播時節約公網帶寬、 簡化配置、實現對組播流量的快速保護，還可以通過自動生成達到組播源的出口指定的組播路由，確保RPF校驗的正確性。下面通過一個具體的實例對本發明實施例一的步驟103進行說明。實施例二、本發明實施例二提供一種跨VPN組播實現方法，該方法涉及的跨VPN組播網絡結構示意圖如圖5所示，圖5中的節點PEl可以視為入口 PE設備，節點P可以視為分支節點， 節點PE2和節點PE3均可以視為出口 PE設備。該方法的步驟流程如圖6所示，該方法包括以下步驟步驟201、PEl從CE接收到組播報文後，將組播報文發送給節點P。具體的，PEl在確定接收到的組播報文的組播源地址(C-幻和組播組地址(C-G)符合使用圖5所示的P2MP-TE LSP進行轉發時，則根據所述組播源地址(C-幻和組播組地址 (C-G)，在所述組播報文中封裝對應的標籤，如標籤「 100」，該標籤「 100」可以用於標識該報文為組播報文，並可以用於標識該組播報文的下一接收節點為節點P，並將封裝後的組播報文發送給節點P。步驟202、節點P接收到組播報文後，對該組播報文進行轉發。具體的，節點P可以重新為組播報文封裝對應的標籤，如在轉發至PE2的組播報文中封裝標籤「 30 」，該標籤「 30，，可以用於標識該報文為組播報文，並可以用於標識該組播報文的下一接收節點為PE2 ；在轉發至PE3的組播報文中封裝標籤「50」，該標籤「50」可以用於標識該報文為組播報文，並可以用於標識該組播報文的下一接收節點為PE3。從而可以實現分別為每個下一跳(PE2和ΡΕ； )轉發一份組播報文。步驟203、PE2 (PE3)接收組播報文。PE2(PE3)接收到攜帶標籤的組播報文後，可以根據該組播報文中彈出的標籤識別出該報文是組播報文，並對該組播報文進行RPF校驗。本實施例中，由於自動生成了以虛擬接口為出口的組播路由，故能夠正確進行校驗。在RPF校驗成功後，PE2(PE3)根據接收到的組播報文，為虛擬接口綁定的每個VRF分別複製一份組播報文並發送給對應的VRF，從而實現跨VPN組播。與本發明實施例一和實施例二基於同一發明構思，本發明實施例三提供一種裝置。實施例三、本發明實施例三提供一種跨VPN組播實現裝置，該裝置的結構示意圖如圖7所示， 包括虛擬接口生成單元11用於為點到多點多協議標籤交換流量工程標籤轉發路徑 P2MP-TE LSP生成一個虛擬接口 ；綁定單元12用於將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的虛擬專用網VPN實例對應的虛擬路由轉發VRF進行綁定；複製轉發單元13用於在從所述虛擬接口上接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送。該裝置還包括組播路由生成單元14 組播路由生成單元14用於生成與組播源之間的組播路由，該組播路由的出口為所述虛擬接口。綁定單元12具體用於將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF中要求加入組播的VRF進行綁定，或者，將生成的所述虛擬接口與每個需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF進行綁定。綁定單元12具體用於在接收到需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF要求加入組播的請求時，確定是否已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求；在確定未曾接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的VRF信息，並向入口 PE設備發送邊界網關協議更新消息；在確定已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的 VRF信息，並繼續判斷是否已存在P2MP-TE LSP及虛擬接口，如果已存在，則將所述虛擬接口與本次發起要求加入組播的請求的VRF進行綁定，如果不存在，則結束綁定流程；或者，將生成的所述虛擬接口與每個需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF進行綁定。本發明實施例三所述的跨VPN組播實現裝置可以集成在網絡設備，如P2MP-TE LSP尾節點，即出口 PE設備中。利用本發明實施例三提供的跨VPN組播實現裝置，可以實現為P2MP-TE LSP生成虛擬接口，並建立該虛擬接口與至少一個VPN實例對應的VRF之間的綁定關係，並可以將利用該虛擬接口接收到的組播源發送的組播報文複製轉發到各綁定的 VRF,從而使得在組播過程中，組播流量只出現一次，節約了公網傳輸帶寬。且在保證配置的簡單方便的同時，還可以實現對組播流量的快速保護，減少組播流量的中斷時間。當然利用該跨VPN組播實現裝置，還可以通過自動生成達到組播源的出口指定的組播路由，確保RPF 校驗的正確性。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種跨VPN組播實現方法，其特徵在於，該方法包括為點到多點多協議標籤交換流量工程標籤轉發路徑P2MP-TE LSP生成一個虛擬接口 ；將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的虛擬專用網VPN實例對應的虛擬路由轉發VRF進行綁定；在從所述虛擬接口上接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，為P2MP-TELSP生成一個虛擬接口之後，從所述虛擬接口上接收組播報文之前，所述方法還包括生成與組播源之間的組播路由，該組播路由的出口為所述虛擬接口。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的虛擬專用網VPN實例對應的虛擬路由轉發VRF進行綁定，具體包括將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF中要求加入組播的VRF進行綁定；或者，將生成的所述虛擬接口與每個需要接收組播流量的VPN實例對應的 VRF進行綁定。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF中要求加入組播的VRF進行綁定，具體包括在接收到需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF要求加入組播的請求時，確定是否已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求；在確定未曾接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的VRF信息，並向入口 PE設備發送邊界網關協議更新消息；在確定已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的VRF信息，並繼續判斷是否已存在P2MP-TE LSP及虛擬接口，如果已存在，則將所述虛擬接口與本次發起要求加入組播的請求的VRF進行綁定，如果不存在，則結束綁定流程。
5.一種跨VPN組播實現裝置，其特徵在於，該裝置包括虛擬接口生成單元，用於為點到多點多協議標籤交換流量工程標籤轉發路徑P2MP-TE LSP生成一個虛擬接口 ；綁定單元，用於將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的虛擬專用網VPN實例對應的虛擬路由轉發VRF進行綁定；複製轉發單元，用於在從所述虛擬接口上接收到組播報文後，複製該組播報文並向每個綁定的VRF發送。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，該裝置還包括組播路由生成單元，用於生成與組播源之間的組播路由，該組播路由的出口為所述虛擬接口。
7.如權利要求5或6所述的裝置，其特徵在於，綁定單元，具體用於將生成的所述虛擬接口與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF中要求加入組播的VRF進行綁定，或者，將生成的所述虛擬接口與每個需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF進行綁定。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，綁定單元，具體用於在接收到需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF要求加入組播的請求時，確定是否已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求；在確定未曾接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的VRF信息，並向入口 PE設備發送邊界網關協議更新消息；在確定已接收到來自其他需要接收組播流量的VPN對應的VRF要求加入組播的請求時，記錄本次發起請求的VRF信息，並繼續判斷是否已存在 P2MP-TE LSP及虛擬接口，如果已存在，則將所述虛擬接口與本次發起要求加入組播的請求的VRF進行綁定，如果不存在，則結束綁定流程；或者，將生成的所述虛擬接口與每個需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF進行綁定。
9. 一種網絡設備，其特徵在於，該網絡設備包括如權利要求5所述的跨VPN組播實現裝置。
全文摘要
本發明提供一種跨VPN組播實現方法、裝置及網絡設備，包括為P2MP-TE LSP生成虛擬接口，將生成的虛擬接口與需要接收組播流量的VPN實例對應的VRF進行綁定，從所述虛擬接口接收到組播報文時，複製該組播報文並向每個綁定的VRF轉發來實現跨VPN組播。本發明方案在組播過程中，組播流量只出現一次，節約了公網傳輸帶寬；無需在入口PE設備上為每個接收端VPN創建VRF，也無需在每個出口PE設備上為組播源創建VRF，配置簡單方便；且使用P2MP-TE作為組播承載隧道，可以利用P2MP-TE的快速重路由(FRR)特性，在網絡鏈路或節點出現故障時，實現對組播流量的快速保護，減少組播流量的中斷時間。
文檔編號H04L12/56GK102291307SQ201110238709
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者劉金輝 申請人:福建星網銳捷網絡有限公司