СИСТЕМА И СПОСОБ МАРШРУТИЗАЦИИ ТРАФИКА В СЕТИ MPLS Российский патент 2023 года по МПК H04L45/44 H04L45/50 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится, в общем, к области организации сетей и, в частности, к маршрутизации сетевых потоков трафика связи.

Перечень сокращений

BGP – протокол пограничного шлюза

CPU – центральный процессор

CSPF – сначала ограниченный кратчайший путь

ERO – объект явного маршрута

FIB – база данных переадресации

FPGA – программируемая пользователем вентильная матрица

IETF – группы инженерной поддержки Интернета

IGP – протокол внутренних шлюзов

IS-IS – протокол маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система"

LSDB – база данных состояний линии связи

MI-RTR – маршрутизатор с поддержкой нескольких сетей

MPLS – многопротокольная коммутация по меткам

MPLS-NH – многопротокольная коммутация по меткам - следующий переход

PDU – блок данных протокола

RFC – запрос комментариев

RIB – база информации маршрутизации

RSVP – протокол резервирования ресурсов

RTR – маршрутизатор

SI-RTR – маршрутизатор с поддержкой одной сети

SRLG – группа линий связи с общим риском

TE – управление трафиком

TED – база данных управления трафиком

TLV – формат связи "тип-длина-значение"

Уровень техники

Протокол ISO 10589 представляет собой международный стандарт, который был разработан для установления связности и доступности между оконечными системами и промежуточными системами в индивидуальной подсети. Однако этот протокол позволяет работать в данной схеме только одному объекту.

Затем в RFC 8202 IETF "IS-IS Multi-Instance" был определен механизм, который позволяет одному маршрутизатору совместно использовать одну или более схем среди многочисленных экземпляров протокола маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS).

Использование многочисленных экземпляров позволяет изолировать ресурсы, ассоциированные с каждым экземпляром, где маршрутизаторы вырабатывают специфичное для экземпляра окружение, в то время как каждый экземпляр может быть выполнен с возможностью поддержки нескольких топологий. Каждая топология ассоциирована с уникальной базой данных состояний линии связи (LSDB), и каждый блок данных протокола (PDU) содержит формат связи "тип-длина-значение" (TLV), идентифицирующий экземпляр и топологию (или топологии), к которой принадлежит этот PDU.

В документе RFC 8202 раскрыта опция конфигурирования интерфейсов в среде с многочисленными экземплярами, и она может также использоваться для обработки аспекта традиционной встроенной топологии маршрутизации IPv4, IPv6. Тем не менее, не существуют решения для обработки требований к управлению трафиком в сети MPLS, которая полагается на протокол маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS) в качестве протокола внутренних шлюзов (IGP), известного как экземпляр IS-IS-TE, который используется для обмена информацией маршрутизации между шлюзами (обычно маршрутизаторами) внутри автономной системы (например, системы корпоративных локальных сетей).

MI-RTR (маршрутизатор, поддерживающий многоэкземплярность IS-IS) упоминается как "маршрутизатор с поддержкой множества экземпляров". Когда такой маршрутизатор является частью сети управления трафиком MPLS (TE), требуется поддержка базы данных управления трафиком (TED) для каждого экземпляра IS-IS для того, чтобы удовлетворить потребности CSPF протокола MPLS-TE.

Каждый TED должен содержать уникальную информацию о топологии, относящуюся к соответствующему экземпляру IS-IS, включая маршрутизаторы и интерфейсы, ассоциированные с экземпляром, со всей соответствующей информацией TE, такой как доступность полосы пропускания, группы администраторов и SRLG.

Транспортный протокол MPLS, такой как RSVP-TE, использует комбинацию алгоритма "сначала ограниченный кратчайший путь" (CSPF) и объекты явных маршрутов (ERO) для определения того, как трафик будет маршрутизироваться через сеть.

Настоящее раскрытие направлено на обеспечение решения, которое устраняет вышеописанные недостатки, связанные с контролем потока трафика.

Сущность изобретения

Раскрытие можно резюмировать, обратившись к прилагаемой формуле изобретения.

Задача настоящего раскрытия состоит в том, чтобы выполнить новый сетевой элемент и программное обеспечение, действующие в сети связи, которая позволяет контролировать известные потоки трафика.

Другие задачи настоящего раскрытия станут очевидными из последующего описания.

Согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия, выполнена система, предназначенная для использования в сети MPLS, причем система содержит по меньшей мере один элемент маршрутизации, выполненный с возможностью совместного использования одной или нескольких схем среди многочисленных экземпляров протокола маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS), где каждый из многочисленных экземпляров ассоциируется с уникальной базой данных, и где по меньшей мере один элемент маршрутизации содержит процессор, выполненный с возможностью выполнения функций объекта управления, содержащая:

управление множеством программных агентов управления трафиком, каждый из которых ассоциирован с соответствующей базой данных, и выделение доступных ресурсов для соответствующих экземпляров;

обновление по меньшей мере одной из множества баз данных; и

для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр, определение соседнего экземпляра, через который будет передаваться этот трафик, на основе информации, содержащейся в базе данных, ассоциированной с конкретным экземпляром, через который будет передаваться трафик.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения выполнен способ, предназначенный для использования в сети MPLS объектом управления, который содержится в элементе маршрутизации, где элемент маршрутизации выполнен с возможностью совместного использования одной или нескольких схем среди многочисленных экземпляров протокола маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS), и где каждый из многочисленных экземпляров ассоциирован с уникальной базой данных, причем способ содержит этапы:

управления множеством программных агентов управления трафиком, каждый из которых ассоциирован с соответствующей базой данных, и выделение доступных ресурсов для соответствующих экземпляров;

обновления по меньшей мере одной из множества баз данных; и

для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр, определения соседнего экземпляра, через который будет передаваться этот трафик, на основе информации, содержащейся в базе данных, ассоциированной с конкретным экземпляром, через который будет передаваться трафик.

Согласно другому варианту осуществления этап обновления по меньшей мере одной из множества баз данных содержит обновление каждой из множества баз данных.

Краткое описание чертежей

Сопроводительные чертежи, которые включены в настоящий документ и составляют часть данного описания, иллюстрируют несколько вариантов осуществления раскрытия и вместе с описанием служат для объяснения принципов раскрытых здесь вариантов осуществления.

На фиг. 1 показан схематичный вид многочисленных экземпляров сетевой топологии ТЕ, представленной в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

На фиг. 2 показан схематичный вид структуры таблицы переадресации и маршрутизация MI-РТР, представленной в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Некоторые из конкретных деталей и значений в последующем подробном описании относятся к определенным примерам раскрытия. Однако данное описание предоставлено только в качестве примера и никоим образом не предназначено для ограничения объема изобретения. Как будет понятно специалистам в данной области техники, заявленные способ и устройство могут быть реализованы с использованием других способов, которые сами по себе известны в данной области техники. Кроме того, описанные варианты осуществления содержат различные этапы, не все из которых требуются во всех вариантах осуществления изобретения. Объем изобретения можно вкратце изложить следующим образом:

Давайте рассмотрим следующий пример, проиллюстрированный на фиг. 1, в котором система связи построена в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия и работает в сети MPLS. Система связи, которая изображена на этом чертеже, содержит множество маршрутизаторов, ассоциированных с многочисленными экземплярами (то есть маршрутизаторами с поддержкой многочисленных экземпляров) от MI-RTR1 до MI-RTR4, и множество маршрутизаторов с одним экземпляром (SI-RTR), каждый из которых ассоциирован с единичным экземпляром.

Решения предшествующего уровня техники, ранее принятые в данной отрасли промышленности, основывались на выборе одного из экземпляров из множества доступных экземпляров для работы в качестве фиксированного экземпляра, через который будет передаваться трафик, при использовании единой базы данных, ассоциированной с этим экземпляром.

В настоящем изобретении предложено другое решение, основанное на совершенно другом базовом принципе. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения каждый из множества экземпляров ассоциирован со своей собственной базой данных, и выбор производится на основе специального определения того, какая из баз данных из множества баз данных будет использоваться при определении путь, по которому будет передаваться трафик. Другая задача, связанная с этим решением, которую необходимо решить, состоит в том, как управлять этим множеством баз данных и выделять ресурсы между ними. Для этого каждая база данных, ассоциированная с одним из многочисленных экземпляров, снабжена программным агентом управления трафиком. Объект управления, входящий в состав маршрутизатора, выполнен с возможностью обновления каждой из баз данных, например, обновления, связанного с изменениями, произошедшими с их смежными соседями, и определения того, какой из соседей будет использоваться для передачи трафика.

Программное обеспечение управления трафиком с использованием многопротокольной коммутации по меткам (Multiprotocol Label Switching, MPLS) позволяет магистральной сети MPLS тиражировать и расширять возможностей управления трафиком сетей уровня 2. Управление трафиком имеет важное значение для магистральных сетей поставщиков услуг и Интернет-провайдеров, которые поддерживают высокую пропускную способность в сетях, которые очень устойчивы. Управление трафиком MPLS обеспечивает комплексный подход к управлению трафиком. Благодаря MPLS возможности управления трафиком интегрированы в уровень 3, который оптимизирует маршрутизацию IP-трафика с учетом ограничений, накладываемых пропускной способностью и топологией магистральной сети.

Возможности маршрутизаторов на уровне IS-IS могут быть сконфигурированы на глобальном уровне и/или на основе каждого интерфейса. Параметры уровня интерфейса могут определять уровень маршрутизации интерфейса, а также возможности соседей и параметры, определяющие установленные окружение. Обычно, когда экземпляр IS-IS включен, маршрутизатор может работать либо как маршрутизатор уровня 1, либо как маршрутизатор уровня 2 с ассоциированными базами данных. Маршрутизаторы выполняют отдельные вычисления "сначала ограниченного кратчайшего пути" (SPF) для маршрутизации области уровня 1 и для многозонной маршрутизации уровня 2, чтобы создать таблицу маршрутизации IS-IS для экземпляра IS-IS.

Как видно из фиг. 1, как MI-RTR3, так и MI-RTR4 ассоциированы (например, участвуют в схеме широковещательной передачи) каждый по отдельности с экземплярами B и C. Существует множество туннелей RSVP-TE, которые проходят между MI-RTR3 и MI-RTR4, где каждый из этих туннелей ассоциирован с другим экземпляром IS-IS.

Протокол резервирования ресурсов - управление трафиком ("RSVP-TE") является расширением протокола резервирования ресурсов (RSVP) для управления трафиком. Он поддерживает резервирование ресурсов в IP-сети. Приложения, работающие в оконечных IP-системах, могут использовать RSVP для указания другим узлам характера потоков пакетов, которые они хотят получить (например, пропускная способность, искажение пакета, максимальный пакет и т.п.).

Протокол RSVP-TE, описанный в RFC 3209 и RFC 5151, в общем, позволяет устанавливать маршруты с коммутацией меток (LSP) MPLS, принимая во внимание параметры ограничений сети, такие как доступная полоса пропускания и явные переходы.

В настоящем примере протокол RSVP-TE используется для установления туннеля между двумя конечными точками (MI-RTR) в сети связи на основе информации "сначала ограниченный кратчайший путь" (CSPF), полученной из одного экземпляра TE IS-IS.

Во время работы оператор сети связи может установить туннель, который явно ассоциирован с заданным экземпляром IS-IS, выбранным из множества экземпляров, поддерживаемых соответствующим MI-RTR.

При установлении туннеля соответствующий MI-RTR может использовать один и тот же набор виртуальных интерфейсов кольцевой проверки, которые используются в качестве источника сигнализации RSVP, которые служат в качестве пунктов назначения для всех локальных экземпляров IS-IS, сконфигурированных на соответствующих устройствах.

MI-RTR может быть сконфигурирован с многочисленными экземплярами для поддержки установки соответствующих маршрутов IS-IS в единую таблицу база информации маршрутизации (RIB). Чтобы различать разные пути IS-IS, достигающие одного и того же пункта назначения, каждому экземпляру IS-IS предпочтительно предоставляется настраиваемое пользователем предпочтение административного расстояния.

Используя таблицу RIB, ассоциированный процессор выполняет выбор маршрута на основе значения административного расстояния (меньшее значение означает более высокий приоритет), и выбранный маршрут затем вводится в таблицу базы данных переадресации (FIB).

Если MI-RTR ассоциирован с несколькими туннелями RSVP-TE, нацеленными на маршрутизатор назначения, где каждый из туннелей RSVP-TE ассоциирован с другим экземпляром IS-IS, таблица RIB предпочтительно используется процессором для выбора одного из туннелей RSVP-TE путем реализации алгоритма административного расстояния.

В случае, если MI-RTR, действующий как головной маршрутизатор (то есть точка входа в туннель RSVP-TE), используется для установления туннелей RSVP-TE в назначенной таблице MPLS, MI-RTR используется для разрешения рекурсивных маршрутов протокола следующего перехода, таких как BGP, который, в свою очередь, может потребовать доступности MPLS к месту назначения (то есть семейство адресов одноадресной рассылки с пометкой BGP).

Более того, когда два соседних MI-RTR принадлежат одному или более многочисленным экземплярам IS-IS-TE, требуется специальная обработка для выделения полосы пропускания на интерфейсе совместно используемых ресурсов. Туннель RSVP может потребовать определенного выделения полосы пропускания на интерфейсе для данного экземпляра IS-IS-TE. Тем не менее, выделение полосы пропускания, возможно, придется изменить для того же самого интерфейса, когда будет использоваться другой экземпляр, ассоциированный с этим маршрутизатором. MI-RTR может быть сконфигурирован с несколькими логическими интерфейсами (субинтерфейсами), каждый из которых предназначен для отдельного экземпляра IS-IS-TE, и с использованием расчета совместно используемых ресурсов в RSVP, чтобы иметь возможность влиять на изменения при переключении с одного экземпляра на другой.

Вопрос о приоритизации туннелей RSVP-TE для многочисленных экземпляров может быть решен путем применения механизма "первым пришел - первым обслужен", где механизм приоритетного обслуживания RSVP (мягкий или жесткий) используется для установления туннелей RSVP-TE на основе доступной информации TED IS-IS.

На фиг. 2 показан примерный схематичный вид таблицы маршрутизации и переадресации MI-RTR, созданной в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как можно увидеть в этом примере, таблица содержит подробности системы MI-RTR, где IS-IS ассоциирован с несколькими базами данных управления трафиком, и RSVP обновляется информацией в TED IS-IS для каждого экземпляра. Информация IS-IS предпочтительно включена в таблицу маршрутизации IPv4/IPv6, и информация RSVP-TE (разрешение туннеля) содержится в таблице MPLS-NH.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после рассмотрения описания и практики использования изобретения, раскрытого в данном документе. Предполагается, что описание и примеры следует рассматривать только как иллюстративные в связи с истинным объемом и сущностью изобретения, указанными в последующей формуле изобретения.

Изобретение относится к области маршрутизации трафика в сети связи. Техническим результатом является обеспечение контроля потоков траффика в сети MPLS. Система содержит элемент маршрутизации, выполненный с возможностью совместного использования одной или нескольких схем среди многочисленных экземпляров протокола маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS), где каждый из многочисленных экземпляров протокола маршрутизации ассоциирован со своей уникальной базой данных, и где упомянутый по меньшей мере один элемент маршрутизации содержит объект управления, выполненный с возможностью: управления множеством программных агентов управления трафиком, при этом каждый из программных агентов управления трафиком ассоциирован с соответствующей базой данных из числа упомянутых уникальных баз данных, и выделения доступных ресурсов соответствующим экземплярам протокола маршрутизации для передачи трафика через них; обновления упомянутых баз данных; и для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр, определения на специальной основе одной или нескольких баз данных из множества упомянутых баз данных, при этом указанные выбранные одна или несколько баз данных будут использоваться при определении пути, через который будет передаваться упомянутый трафик. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система маршрутизации трафика в сети многопротокольной коммутации по меткам (MPLS), причем система отличается тем, что содержит элемент маршрутизации, выполненный с возможностью совместного использования одной или нескольких схем среди многочисленных экземпляров протокола маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS), где каждый из многочисленных экземпляров протокола маршрутизации ассоциирован со своей уникальной базой данных, и где упомянутый по меньшей мере один элемент маршрутизации содержит объект управления, выполненный с возможностью:

управления множеством программных агентов управления трафиком, при этом каждый из программных агентов управления трафиком ассоциирован с соответствующей базой данных из числа упомянутых уникальных баз данных, и выделения доступных ресурсов соответствующим экземплярам протокола маршрутизации для передачи трафика через них;

обновления баз данных, ассоциированных с соответствующими экземплярами протокола маршрутизации; и

для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр, определения на специальной основе одной или нескольких баз данных из множества баз данных, ассоциированных с упомянутыми многочисленными экземплярами протокола маршрутизации, при этом указанные выбранные одна или несколько баз данных будут использоваться при определении пути, через который будет передаваться упомянутый трафик.

2. Система по п. 1, в которой для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр протокола маршрутизации, определяют упомянутым объектом управления соседний экземпляр протокола маршрутизации, через который будет передаваться упомянутый трафик, на основе информации, содержащейся в базе данных, ассоциированной с конкретным экземпляром протокола маршрутизации, через который будет передаваться упомянутый трафик.

3. Способ маршрутизации трафика в сети многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) объектом управления, содержащим элемент маршрутизации, причем упомянутый способ отличается тем, что элемент маршрутизации выполнен с возможностью совместного использования одной или нескольких схем среди многочисленных экземпляров протокола маршрутизации "промежуточная система - промежуточная система" (IS-IS), и при этом каждый из многочисленных экземпляров протокола маршрутизации ассоциирован со своей уникальной базой данных, причем упомянутый способ содержит этапы:

управления множеством программных агентов управления трафиком, при этом каждый из программных агентов управления трафиком ассоциирован с соответствующей базой данных из числа упомянутых уникальных баз данных, и выделение доступных ресурсов для соответствующих экземпляров протокола маршрутизации для передачи трафика через них;

обновления баз данных, ассоциированных с соответствующими экземплярами протокола маршрутизации; и

для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр протокола маршрутизации, определения на специальной основе одной или нескольких баз данных из множества баз данных, ассоциированных с упомянутыми многочисленными экземплярами протокола маршрутизации, при этом указанные выбранные одна или несколько баз данных будут использоваться при определении пути, через который будет передаваться упомянутый трафик.

4. Способ по п. 3, в котором для трафика, который должен быть передан через конкретный экземпляр протокола маршрутизации, определяют соседний экземпляр протокола маршрутизации, через который будет передаваться упомянутый трафик, на основе информации, содержащейся в базе данных, ассоциированной с конкретным экземпляром протокола маршрутизации, через который будет передаваться упомянутый трафик.

5. Способ по п. 3, в котором этап обновления баз данных, ассоциированных с соответствующими экземплярами протокола маршрутизации, включает обновление каждой из множества баз данных.