法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2009-10-14
授权
授权
2008-04-02
实质审查的生效
实质审查的生效
2008-01-16
公开
公开
技术领域
本发明涉及路由技术，尤其涉及一种自治系统边界路由器(ASBR)上的路由发布方法及一种自治系统边界路由器。
背景技术
边界网关协议(BGP，Border Gateway Protocol)多协议标签转发(MPLS，Multiple Protocol Label Switch)因特网协议(IP)虚拟专用网(VPN，VirtulPrivate Network)即BGP MPLS IP VPN是一种基于服务提供商边缘路由器(PE，Provider Edge)的3层VPN(L3VPN)技术，它使用BGP在服务提供商骨干网上发布VPN路由，使用MPLS在服务提供商骨干网上转发VPN报文，组网方式灵活、可扩展性好，应用也越来越广泛。参见图1所示的BGP MPLS IP VPN模型示意图，主要包括用户网络边缘设备(CE，CustomerEdge)、PE和服务提供商网络骨干路由器(P，Provider)三部分。其中，CE可以为路由器、交换机、或主机等，有接口直接与服务提供商(SP，ServiceProvider)网络相连；PE是服务提供商网络的边缘设备，与CE直接相连，对VPN的所有处理都发生在PE上；P不与CE直接相连，只需具备基本MPLS转发能力，不维护VPN信息。
VPN实例(VPN-instance)是PE为直接相连的地址(site)建立并维护的一个专门实体，也称VPN路由转发表(VRF，VPN Routing and Forwardingtable)或一个地址转发表(per-site forwarding table)。VPN实例与site对应，每个site在PE上都有自己的VPN实例，每条CE与PE的连接对应一个VPN实例。PE上的各VPN实例之间相互独立，与公网路由表相互独立，可以将每个VPN实例看作一台虚拟的路由器，维护独立的地址空间、有连接到该路由器的接口。PE上存在多个转发表，包括一个公网路由表以及一个或多个VRF，公网路由表中包括所有PE和P路由器的路由，VPN实例中包括直连site的路由。
PE从CE接收到普通因特网协议第4版(IPv4)路由后，需要将这些私网路由引入到公网路由表中，发布给其他PE。传统BGP无法正确处理地址空间重叠的VPN路由，因为BGP无法区分不同VPN中相同的IP地址前缀，为解决这一问题，BGP MPLS IP VPN引入了VPN-IPv4地址族。VPN-IPv4地址共12字节，包括8字节的RD和4字节的IPv4地址前缀，其中，RD用于区分使用相同地址空间的IPv4前缀，RD为0的VPN-IPv4地址相当于普通IPv4地址。PE从CE接收到普通IPv4路由后，转换为VPN-IPv4路由，进行私网路由在公网上的传输。多协议BGP(MP-BGP，Multiprotocolextensions for BGP-4)用于在PE路由器之间传播VPN组成信息和VPN-IPv4路由，MP-BGP向下兼容，既可以支持传统的IPv4地址族，又可以支持其它地址族，如VPN-IPv4地址族、IPv6地址族等。
实际组网应用中，某用户一个VPN的多个Site可能会连接到使用不同自治系统(AS)的多个服务提供商，或一个服务提供商的多个AS，这种VPN跨越多个AS的应用方式称为跨域VPN。现有技术中提出了三种跨域VPN解决方案，分别为：跨域A(Inter-Provider Backbones Option A)、跨域B(Inter-Provider Backbones Option B)、跨域C(Inter-Provider BackbonesOption C)。
在跨域B中，ASBR间通过MP-EBGP交换从各自AS的PE路由器接收到的标签VPN-IPv4路由，参见图2所示，AS100内的PE先通过MP-IBGP方式把标签VPN-IPv4路由发布给AS100的边界路由器ASBR1；ASBR1通过MP-EBGP方式把标签VPN-IPv4路由发布给AS200的边界路由器ASBR2；ASBR2再通过MP-IBGP方式把标签VPN-IPv4路由发布给AS200内的PE。
两个ASBR之间运行MP-EBGP协议，MP-EBGP协议将一个域内的所有VPN信息传递给另外一个域，传递的是私网路由和标签信息。根据一个标签(Per-Instance)的分配原则，当一个路由的下一跳(Nexthop)被改变时，必须在本地更换标签，因此，ASBR在收到域内的VPN路由信息，再向外发布时，必须给这些VPN路由信息重新分配标签，VPN路由信息伴随着新的标签被发布出去，而在ASBR本地，新旧标签形成一个标签的交换操作。对端的ASBR收到从MP-EBGP来的VPN路由信息后，在本地保存，再继续向自己域内的PE设备扩散。
下面结合图3并举例对跨域VPN中的路由发布方法进行说明：ASBR1从PE1收到VPN-IPv4路由10.0.0.0/8，该路由的下一跳为PE1，携带的私网标签(Label)为L1；ASBR1在向ASBR2发布路由时，为路由10.0.0.0/8重新分配标签L2，并在本地生成标签交换映射ILM表项(InLabel/OutLabel：L2/L1)，也就是说，入标签InLabel为L2，出标签OutLabel为L1，同时把下一跳改为自己的地址ASBR1。ASBR2从ASBR1收到VPN-IPv4路由10.0.0.0/8，该路由的下一跳为ASBR1，携带的私网标签为L2；ASBR2在向PE2发布路由时，为路由10.0.0.0/8重新分配标签L3，并在本地生成标签交换映射ILM表项(InLabel/OutLabel：L3/L2)，同时把下一跳改为自己的地址ASBR2。
可见，现有技术中ASBR要为每条VPN-IPv4路由重新分配一个标签，同时为每个新分配的标签都要对应创建一个ILM，并且这些ILM都要被广播到各个接口板。
但是，在实际应用中，ASBR往往需要保存并发布域内和域外的大量VPN-IPv4路由，这就需要占用大量标签，创建大量ILM。由于标签资源是有限的，且系统对ILM的存储和处理能力也是有限的，因此，现有的跨域B中的路由发布方法容易造成标签资源的浪费；另外，在ASBR上创建大量的ILM容易造成转发层面的负担，且这些ILM都要被广播到各个接口板，主控板和接口板之间需要不断刷新转发信息，容易造成内存资源的浪费，这样的标签分配方式可能会造成系统无法满足某些应用环境的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种ASBR上的路由发布方法及一种自治系统边界路由器，节省标签资源。
为达到上述目的，本发明提供的路由发布方法如下：
自治系统边界路由器ASBR为收到的下一跳、出标签分别相同的路由分配相同的入标签，并将所述路由发布出去。
其中，所述分配包括：
A1、ASBR收到路由后，判断是否存在与该路由的下一跳、出标签分别相同的已发布路由，如果存在，则执行步骤B1，否则，执行步骤C1；
B1、将该已发布路由的入标签作为收到路由的入标签，并将收到的路由发布出去，结束本流程的处理；
C1、为收到的路由分配入标签，并将收到的路由发布出去。
所述步骤C1进一步包括：ASBR根据所述收到路由的出标签及为该路由分配的入标签，生成标签交换映射ILM表项。
步骤C1所述为收到的路由分配的入标签与步骤B1所述已发布路由的入标签不同。
ASBR建立包含已发布路由的下一跳、出标签和入标签的数据结构并保存，所述分配包括：
A2、ASBR收到路由后，判断该路由的下一跳和出标签是否已包含在所述数据结构中，如果是，则执行步骤B2，否则，执行步骤C2；
B2、ASBR将所述数据结构中与收到路由的下一跳和出标签相对应的入标签，作为收到路由的入标签，并将收到的路由发布出去；
C2、ASBR为收到的路由分配入标签，并将收到的路由发布出去。
所述步骤C2进一步包括：ASBR根据所述收到路由的出标签及为该路由分配的入标签，生成标签交换映射ILM表项；并将所述收到路由的下一跳、出标签和入标签以所述数据结构形式保存。
步骤C2所述为收到的路由分配的入标签与采用所述数据结构形式保存的入标签不同。
所述分配包括：对于来自同一服务提供商边缘路由器PE的路由，ASBR为具有相同出标签的路由分配相同的入标签；
对于来自不同PE的路由，ASBR为具有相同出标签及相同下一跳的路由分配相同的入标签。
所述路由为虚拟专用网-因特网协议第4版VPN-IPv4路由。
本发明还提供了一种自治系统边界路由器，该路由器包括：输入单元、标签分配单元和输出单元，其中，
输入单元用于接收路由，并将收到的路由发送给标签分配单元；
标签分配单元用于为收到的下一跳、出标签分别相同的路由分配相同的入标签，并将该路由发送给输出单元；
输出单元用于将收到的路由发布出去。
由此可见，本发明中ASBR在发布路由时，为收到的下一跳、出标签分别相同的路由分配相同的入标签，而不是为每条路由都重新分配一个标签，这样可以大大节省标签资源。另外，本发明只需在分配新的入标签时才创建ILM，可以避免创建大量的ILM，从而减轻了转发层面的负担，减少了转发信息在主控板和接口板之间的刷新，节省了内存资源。
附图说明
图1为现有技术中的BGP MPLS IP VPN模型示意图。
图2为现有技术中ASBR间通过MP-EBGP发布标签VPN-IPv4路由的组网示意图。
图3为现有技术中的路由发布过程示意图。
图4为本发明中的自治系统边界路由器结构示意图。
图5为本发明中路由发布实施例的流程图。
图6为本发明具体实施例一中的路由发布过程示意图。
图7为本发明具体实施例二中的路由发布过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
在跨域B中，当PE上的VPN-instance采用Per-instance的标签分配方式时，来自同一个VPN-instance的路由标签相同，这时，ASBR没有必要为每条路由新分配标签，针对来自同一VPN-instance且出标签相同的路由，ASBR可以只分配一个标签，且只生成一个ILM，这样并不影响正常的数据转发。
当ASBR要发布一条路由，且该路由的下一跳被改变，必须在本地更换标签时，ASBR是为该路由重新分配一个标签，还是使用与其它路由相同的标签，这需要在ASBR上进行决策。
本发明提供的路由发布方法的基本思想是：ASBR在发布路由时，为收到的下一跳、出标签分别相同的路由分配相同的入标签，并将所述路由发布出去。
针对本发明所提供的路由发布方法，本发明还提供了一种自治系统边界路由器，参见图4所示，该路由器包括：输入单元、标签分配单元和输出单元，其中，输入单元用于接收路由，并将收到的路由发送给标签分配单元；标签分配单元用于为收到的下一跳、出标签分别相同的路由分配相同的入标签，并将该路由发送给输出单元；输出单元用于将收到的路由发布出去。
其中，所述路由发布过程具体包括：ASBR收到路由后，查找本地路由表，判断是否存在下一跳与收到路由的下一跳相同、且出标签与收到路由的出标签也相同的已发布路由，如果存在，则将该已发布路由的入标签作为收到路由的入标签，并将收到的路由发布出去；如果不存在，则为收到的路由重新分配一个入标签，并根据收到路由的出标签及为该路由分配的入标签，生成一个标签交换映射ILM表项，然后将收到的路由发布出去。当然，这里为收到的路由重新分配的入标签应当与已发布路由的入标签不相同。对应图4所示的自治系统边界路由器，其中，所述查找及分配标签的过程可以由标签分配单元来完成。
另外，ASBR还可以建立一个包含已发布路由的下一跳Nexthop、出标签OutLabel和入标签InLabel的数据结构并保存，比如，将该数据结构称为NextHopLabel entry，简称为NHL_entry，以Nexthop和OutLabel为键值。这样，ASBR在发布路由时，可以按照图5所示的流程进行处理，主要包括以下步骤：
步骤501：ASBR收到路由后，根据该路由的下一跳和出标签查找NHL_entry列表，判断该路由的下一跳和出标签是否已包含在NHL_entry列表中，也就是说，在NHL_entry列表中查找是否存在与该收到路由的下一跳和出标签相对应的入标签，如果存在，则执行步骤502；否则，执行步骤503。
步骤502：ASBR将NHL_entry中与收到路由的下一跳和出标签相对应的入标签，作为收到路由的入标签，并执行步骤504。
步骤503：ASBR为收到的路由重新分配入标签。
同时，ASBR根据收到路由的出标签及为该路由分配的入标签，生成一个标签交换映射ILM表项，并创建一个NHL_entry，使用该收到路由的下一跳、出标签和入标签为NHL_entry中的各元素赋值。
当然，这里为收到的路由重新分配的入标签应当与采用NHL_entry形式保存的入标签不相同。
步骤504：ASBR将收到的路由发布出去。
对应图4所示的自治系统边界路由器，其中，步骤501所述查找及步骤502、503可以由标签分配单元来完成，步骤504由输出单元来完成。
为便于理解，下面参照两个具体实施例，对本发明中的路由发布方法进行详细阐述。
实施例一、ASBR从一个PE收到多个VPN的路由的情况
参见图6所示，ASBR1仅与PE1相连，PE1上配置两个VPN-instance：VPN1和VPN2，均采用Per-instance的标签分配方式。
VPN1的RD是100:1，假设有三条路由：10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，由于采用Per-instance的标签分配方式，因此，这些路由在以VPN-IPv4路由的形式向ASBR1发布时，均使用相同的标签Lm。
VPN2的RD是100:2，同样假设有三条路由：10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，这里假设VPN1和VPN2存在地址重叠，当然，VPN1和VPN2的地址也可以不同。同理，由于采用Per-instance的标签分配方式，这些路由在以VPN-IPv4路由的形式向ASBR1发布时，均使用相同的标签Ln。
其中，Lm不等于Ln，因为PE1不会为不同的VPN-instance分配相同的标签。
ASBR1从PE1收到的VPN-IPv4路由的情况如下：RD为100:1的路由有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为PE1，出标签均为Lm；RD为100:2的路由也有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为PE1，出标签均为Ln。
ASBR1向ASBR2发布这些路由时，可以为出标签为Lm的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Lj，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lj/Lm)；为出标签为Ln的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Lk，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lk/Ln)。其中，Lj不等于Lk。
ASBR2从ASBR1收到的VPN-IPv4路由的情况如下：RD为100:1的路由有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为ASBR1，出标签均为Lj；RD为100:2的路由也有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为ASBR1，出标签均为Lk。
ASBR2向PE2发布这些路由时，可以为出标签为Lj的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Lx，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lx/Lj)；为出标签为Lk的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Ly，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Ly/Lk)。其中，Lx不等于Ly。
PE2从ASBR2收到的VPN-IPv4路由的情况如下：RD为100:1的路由有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为ASBR2，出标签均为Lx；RD为100:2的路由有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为ASBR2，出标签均为Ly。
在转发时，假设CE3有数据要转发到CE1，目的地址为10.1.1.1。PE2收到CE3发出的IP报文后，查找VPN1的转发信息库(FIB)表，得到对应的路由10.1.0.0/16，出标签为Lx，PE2为IP报文打上内层标签Lx，通过PE2到ASBR2的隧道发送到ASBR2；ASBR2收到MPLS报文后，根据内层标签Lx，查找到对应的ILM表项(InLabel/OutLabel：Lx/Lj)，进行标签交换，内层标签变成Lj，然后把交换标签后的MPLS报文发送到ASBR1；ASBR1收到ASBR2发送来的MPLS报文后，根据内层标签Lj，查找到对应的ILM表项(InLabel/OutLabel：Lj/Lm)，进行标签交换，内层标签变成Lm，然后把交换标签后的MPLS报文通过ASBR1到PE1的隧道发送到PE1；PE1收到ASBR1发送来的MPLS报文后，弹出内层标签Lm，查找Lm对应的VPN1实例的FIB表，成功把IP报文转发给CE1。
可见，对于来自同一PE的路由，ASBR可以为具有相同出标签的路由分配相同的入标签。因为对于仅从一个PE收到的VPN-IPv4路由，不同的出标签就代表它们一定来自于不同的VPN-instance，根据出标签的不同，这些路由可以被分为不同的集合，具有相同出标签的路由属于同一个集合，同一个集合中的路由可以被分配相同的入标签，发布给对端的ASBR。
实施例二、ASBR从多个PE收到多个VPN的路由的情况
参见图7所示，ASBR1分别与PE1和PE3相连，PE1和PE3上各配置两个VPN-instance：VPN1和VPN2，均采用Per-instance的标签分配方式。
PE1上VPN1的RD是100:1，假设有三条路由：10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，由于采用Per-instance的标签分配方式，因此，这些路由在以VPN-IPv4路由的形式向ASBR1发布时，均使用相同的标签Lm。VPN2的RD是100:2，同样假设有三条路由：10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，这些路由在以VPN-IPv4路由的形式向ASBR1发布时，均使用相同的标签Ln。这里仍然假设VPN1和VPN2存在地址重叠，当然，VPN1和VPN2的地址也可以不同。
PE3上VPN1的RD是100:1，假设有三条路由：20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16，这些路由在以VPN-IPv4路由的形式向ASBR1发布时，均使用相同的标签Lm。VPN2的RD是100:2，同样假设有三条路由：20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16，这些路由在以VPN-IPv4路由的形式向ASBR1发布时，均使用相同的标签Ln。
这里，PE1上VPN1路由分配的标签与PE3上VPN1路由分配的标签相同，PE1上VPN2路由分配的标签与PE3上VPN2路由分配的标签相同，因为在不同的PE上，为VPN-instance分配的标签可能相同。当然，也可以分别分配不同的标签。
ASBR1从PE1收到的VPN-IPv4路由的情况如下：RD为100:1的路由有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为PE1，出标签均为Lm；RD为100:2的路由也有三条，分别为10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16，下一跳均为PE1，出标签均为Ln。
ASBR1从PE3收到的VPN-IPv4路由的情况如下：RD为100:1的路由有三条，分别为20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16，下一跳均为PE3，出标签均为Lm；RD为100:2的路由也有三条，分别为20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16，下一跳均为PE3，出标签均为Ln。
也就是说，在ASBR1上，在RD为100:1的路由表中，有6条路由的出标签都是Lm，分别为：10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16、20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16。在RD为100:2的路由表中，也有6条路由的出标签都是Ln，分别为：10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16、20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16。
这时，ASBR1向ASBR2发布这些路由时，就不能仅仅根据出标签相同而决定发布相同的标签。如果对出标签为Lm的6条路由都使用相同标签Lj，同时生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lj/Lm)，那么当私网流量从ASBR2转发过来时，内层标签将为Lj，跟Lm交换后将无法转发到正确的PE。
因此，ASBR1必须同时考虑VPN-IPv4路由的下一跳，对于来自同一下一跳的路由，如果出标签相同，可以使用相同的入标签；对于来自不同下一跳的路由，即使出标签相同，也不能使用相同的入标签。
如图6所示，ASBR1向ASBR2发布这些路由时，可以为出标签为Lm，下一跳为PE1的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Lj，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lj/Lm)；为出标签为Ln，下一跳为PE1的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Lk，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lk/Ln)；为出标签为Lm，下一跳为PE3的三条路由20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16分配相同的入标签Lx，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lx/Lm)；为出标签为Ln，下一跳为PE3的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Ly，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Ly/Ln)。其中，Lj、Lk、Lx、Ly互不相同。
ASBR2将从ASBR1收到的VPN-IPv4路由向PE2转发时，为出标签为Lj的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签La，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：La/Lj)；为出标签为Lk的三条路由10.1.0.0/16、10.2.0.0/16、10.3.0.0/16分配相同的入标签Lb，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lb/Lk)；为出标签为Lx的三条路由20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16分配相同的入标签Lc，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Lc/Lx)；为出标签为Ly的三条路由20.1.0.0/16、20.2.0.0/16、20.3.0.0/16分配相同的入标签Ld，并生成一个ILM表项(InLabel/OutLabel：Ld/Ly)。其中，La、Lb、Lc、Ld互不相同。
可见，对于从多个PE收到的VPN-IPv4路由，不能仅仅根据出标签相同就决定分配相同的入标签，只有当出标签和下一跳均相同时，才能分配相同的入标签。也就是说，对于来自不同PE的路由，ASBR为具有相同出标签及相同下一跳的路由分配相同的入标签。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
机译： 路由聚合方法，消息转发方法和自治系统边界路由器
机译： 具有相同转发标签的自治系统边界路由器（ASBR）通告路由
机译： 具有相同转发标签的自治系统边界路由器（ASBR）广告路由
