專利名稱：一種實現(xiàn)虛擬專用局域網(wǎng)服務網(wǎng)絡備份鏈路的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡組網(wǎng)技術(shù)，特別涉及VPLS (虛擬專用局域網(wǎng)服務)網(wǎng) 絡中的鏈路備份的方法。
背景技術(shù)：
在隨著網(wǎng)絡技術(shù)的高速發(fā)展的今天，以太網(wǎng)一直被廣泛應用，人們對于 以太網(wǎng)的喜愛，促使服務供應商嘗試將以太網(wǎng)作為下 一代寬帶融合網(wǎng)絡架構(gòu) 的基礎，為企業(yè)和個人用戶提供網(wǎng)絡電話、視頻點播、網(wǎng)絡游戲等一系列服 務，首先MPLS (多協(xié)議標簽交換)以太網(wǎng)絡的出現(xiàn)，彌補了以太網(wǎng)絡缺乏 的可擴展性和可靠性，而基于MPLS技術(shù)的VPLS (虛擬專用局域網(wǎng)服務) 集以太網(wǎng)和MPLS的優(yōu)點于一體，可提供運營商級的以太網(wǎng)，作為一種服務， VPLS提供了強健可伸縮的多點以太網(wǎng)VPN (虛擬私有網(wǎng)絡)服務，成為專 線的有力替代者，它具有點對多點的連接，可為以太網(wǎng)帶來可更高的可靠性、 可擴展性。VPLS提供很高的可靠性，當任何的路由器出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)流可從備 份路徑走，流量的停頓僅為幾千分之一秒，然而在已有的備份鏈路結(jié)局方案 中， 一般均釆用增加額外的設備的方法來實現(xiàn)鏈路備份或設備冗余，額外的 增加了運營商的組網(wǎng)成本，同時對于終端用戶而言，又必須》務改本地的設備 的路由配置，增加了維護成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題是提供一種實現(xiàn)VPLS網(wǎng)絡備份鏈路的方法和系 統(tǒng)，配置簡單，切換速度快。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)虛擬專用局域網(wǎng)服務即VPLS網(wǎng)絡備份鏈路的方法，涉及基于多協(xié)議標簽交換即MPLS的VPLS網(wǎng) 絡，及核心網(wǎng)，包括以下步驟(a) 在與VPLS網(wǎng)絡相連的核心網(wǎng)路由器設備接口上配置虛擬路由轉(zhuǎn) 發(fā)實例即VRF，以使該路由器設備上一個接口視為一個虛擬路由器，并將 與所述虛擬路由器相連接的VPLS網(wǎng)絡中路由器設備的接口信息記入所述 VRF實例中；(b) 為所述虛擬路由器配置相同的組和虛擬地址，同組的虛擬路由器 互為備份路由器，與VPLS網(wǎng)絡相連的鏈路互為備份鏈路；(c) 當三層網(wǎng)關(guān)收到用戶發(fā)出的地址解析協(xié)議即ARP地址請求時，檢 查虛擬3各由器狀態(tài)，利用主鏈路向用戶返回ARP應答。進一步地，上述方法還可具有以下特點，在所述步驟(b)中，所述虛 擬地址是指本地VPLS用戶的網(wǎng)關(guān)地址。進一步地，上述方法還可具有以下特點，在所述步驟(c)中，所述三 層網(wǎng)關(guān)檢查虛擬路由器狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)主狀態(tài)路由器故障或者主鏈路故障， 則進行重新選舉，將備份狀態(tài)路由器選舉為主狀態(tài)路由器，此時備份鏈路為 主鏈路。進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述步驟(c)進一步包括用戶廣播發(fā)送對網(wǎng)關(guān)IP地址的ARP請求報文；網(wǎng)關(guān)收到ARP請求后， 檢查虛擬路由器狀態(tài)，由主狀態(tài)鏈路返回ARP應答；VPLS網(wǎng)絡中對應主狀 態(tài)鏈^各的端口收到所述ARP應答后學習網(wǎng)關(guān)的物理地址，并將所述ARP應 答返回所述用戶；所述用戶利用得到的ARP地址發(fā)送報文。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了 一種實現(xiàn)虛擬專用局域網(wǎng)服務 即VPLS網(wǎng)絡備份鏈路的系統(tǒng)，涉及基于多協(xié)議標簽交換即MPLS的VPLS 網(wǎng)絡，及核心網(wǎng)，其中所述VPLS網(wǎng)絡中的路由器設備中包含有VPLS業(yè)務模塊，用于構(gòu)建本 地的VPLS城域網(wǎng)，為用戶提供二層VPN接入服務；
與本地VPLS網(wǎng)絡相連的所述核心網(wǎng)中路由器設備中包括以下模塊三層VPN業(yè)務模塊，用以提供三層VPN用戶接入，以及用于在與VPLS 網(wǎng)絡相連的接口上配置虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)實例即VRF,以使該^各由器設備上一 個接口視為一個虛擬路由器，并將與所述虛擬路由器相連接的VPLS網(wǎng)絡中 路由器設備的接口信息記入所述VRF實例中；VRRP業(yè)務模塊，用于提供冗余路由器功能，為所述虛擬路由器配置相 同的組和虛擬地址，同組的虛擬路由器互為備份路由器，與VPLS網(wǎng)絡相連 的鏈路互為備份鏈路；發(fā)送和接收模塊，用于接收用戶發(fā)出的地址解析協(xié)議即ARP地址請求 時，并與所述VRRP業(yè)務才莫塊交互，利用主鏈路向用戶返回ARP應答。進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述虛擬地址是指本地VPLS 用戶的網(wǎng)關(guān)J也址。進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述VRRP業(yè)務才莫塊還用于檢 查虛擬路由器狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)主狀態(tài)路由器故障或者主鏈路故障，則進行重 新選舉，將備份狀態(tài)路由器選舉為主狀態(tài)路由器，此時備份鏈路為主鏈路。本發(fā)明既不需要運營商額外添置設備，也不需要用戶重新修改配置的鏈 路備份，可以使VPLS運營商更輕松、高性價比的提供可管理的以太網(wǎng)VPN 服務。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明巧妙結(jié)合VPN和VRRP (虛擬路由冗余 協(xié)議Virtual Router Redundancy Protocol)才支術(shù)， -使用VPN才支術(shù)來分隔實際 的路由器設備，通過本業(yè)務，得以用較少的設備模擬多個虛擬路由器，再通 過VRRP業(yè)務的運用，和VPLS網(wǎng)絡自身的特點，保證了 VPLS網(wǎng)絡在不增 加額外設備的情況下，實現(xiàn)在VPLS網(wǎng)絡中的鏈路備份，無需配置多條路由 及路由中繼，配置簡單，切換速度快，成本低，使得網(wǎng)絡更加健壯，從而保 證數(shù)據(jù)流的安全傳輸。


圖1是本發(fā)明實施例的組網(wǎng)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例備份配置流程圖；圖3是本發(fā)明實施例VRRP接口狀態(tài)關(guān)系圖；圖4是本發(fā)明實施例中VPLS用戶發(fā)送報文的流程圖;圖5是本發(fā)明實施例的實際組網(wǎng)應用圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 本實施例的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括MPLS VPLS網(wǎng)絡為本地城域網(wǎng)，是基于MPLS的VPLS網(wǎng)絡，有多 個PE設備進行同一 VPLS域的二層VPN用戶擴展，同時在不同的PE設備 上，有多條鏈路連接到核心網(wǎng)中的同一臺設備上；邊緣路由器PE (Provider Edge)設備為支持VPLS、 VPN、 VRRP業(yè)務 的若干路由器設備，其包括若干物理接口，用以組建核心網(wǎng)和VPLS城域網(wǎng) 及本地用戶以太網(wǎng)絡，為本實施例的物理載體；MPLS VPLS網(wǎng)絡中的路由器設備中需加載VPLS業(yè)務模塊，該模塊用 來構(gòu)建本地的VPLS城域網(wǎng)，為用戶提供二層VPN接入服務；核心網(wǎng)設備A:為本地核心網(wǎng)路由器PE設備，需要在本^各由器上配置 VRF VPN,綁定到和VPLS PE設備連接的接口，同時在這些接口上配置 VRRP業(yè)務；核心網(wǎng)中與本地VPLS城域網(wǎng)相連的入口路由器設備(以下簡稱核心網(wǎng) 入口^各由器)中需加載以下才莫塊VRRP業(yè)務模塊，提供冗余路由器功能，為配置VPLS網(wǎng)絡的備份鏈路 功能必要的不可缺少的業(yè)務模塊；三層VPN業(yè)務模塊，用以提供三層VPN用戶接入，以及分隔同一設備 上的不同接口，借助VPN業(yè)務模擬虛擬路由器進行冗余備份，在各虛擬路 由器接口上配置VRF (虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)實例)以及將與該虛擬路由器接口相入所述VRF實例中；此外，還有一發(fā)送接收模塊，用于與所述VRRP模塊交互。使用本發(fā)明的配置過程如圖2所示，包括以下步驟步驟A，由城域網(wǎng)各PE設備的VPLS業(yè)務模塊進行配置，構(gòu)建VPLS 城域網(wǎng)；步驟B,核心網(wǎng)入口路由器上的三層VPN業(yè)務模塊在核心網(wǎng)入口路由 器的接口上配置VRF (虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)實例)，使得每個與VPLS PE設備對 接的端口視為 一 個虛擬路由器；步驟C,將與核心網(wǎng)入口路由器各虛擬接口連接的VPLS PE的接口信 息分別添加到各個VRF實例中；步驟D，在上述各虛擬接口上均配置VRRP業(yè)務模塊，配置相同的組和 虛擬地址，其中虛擬地址為本地VPLS用戶的網(wǎng)關(guān)地址，同組的虛擬路由器 互為備份路由器，與VPLS網(wǎng)絡相連的鏈路互為備份鏈路。至此，各PE和核心網(wǎng)之間的鏈路均互為備份鏈路，實現(xiàn)了鏈路備份功能。如圖3所示，VRRP業(yè)務模塊負責三層PE設備VRRP的狀態(tài)遷移，在 核心網(wǎng)入口路由器A上配置三層VPN業(yè)務，使得每個與VPLS PE設備對接 的端口變?yōu)橐粋€虛擬路由器，在這些虛擬路由器之間進行VRRP主、備路由 器選舉；具體地，VRRP的狀態(tài)包括三種初始狀態(tài)initialize,主狀態(tài)master、 備4分狀態(tài)backup,其中狀態(tài)1: initialize狀態(tài)，路由器接口啟動VRRP時，即為該狀態(tài)，需要 發(fā)送VRRP通告信息，進行Master和backup的選舉；狀態(tài)2: master狀態(tài)，當各接口完成選舉過程后，選舉優(yōu)勝者轉(zhuǎn)為Master 狀態(tài)，該狀態(tài)的接口發(fā)送廣播ARP信息通告虛擬VRRP路由器IP地址的虛 擬MAC地址，響應對虛擬VRRP IP地址的ARP請求報文；
狀態(tài)3: backup狀態(tài)，選舉過程后，其余接口轉(zhuǎn)為Backup狀態(tài)，設置 定時器定時檢查Master的通告信息，當Master接口失效后，轉(zhuǎn)到initialize狀 態(tài)，重新進行選舉，原backup狀態(tài)接口轉(zhuǎn)為Master狀態(tài)接口 。VPLS的終端用戶發(fā)送報文時的處理流程如圖4所示，包括以下步驟步驟101: VPLS終端查找路由，開始封裝IP應用報文；步驟102:查找本地ARP (地址解析協(xié)議)表，；險查是否有網(wǎng)關(guān)的ARP 地址即虛擬VRRP地址，如果是，執(zhí)行步-驟lll，否則，扭J亍步驟103;步驟103:本地用戶廣播發(fā)送對網(wǎng)關(guān)IP地址的ARP請求凈艮文；步驟104:網(wǎng)關(guān)收到對虛擬VRRP地址的ARP請求，；險查VRRP虛擬 路由器狀態(tài)，選擇出接口如果當前主鏈路正常，轉(zhuǎn)到步驟105;否則使用 備份鏈路，轉(zhuǎn)到步驟107;步驟105:主鏈路即核心網(wǎng)入口設備的VRRP主狀態(tài)接口發(fā)送ARP應 答報文；步驟106: VPLS網(wǎng)絡中的與核心網(wǎng)入口設備主狀態(tài)接口對接的VPLS PE 設備上的端口即主鏈路端口收到ARP應答報文，該端口學習到網(wǎng)關(guān)地址的 MAC (物理地址)，執(zhí)行步驟109;步驟107:當主鏈路出現(xiàn)故障時，網(wǎng)關(guān)路由器的備份鏈路即核心網(wǎng)入口 設備的VRRP備份狀態(tài)接口此時遷移為主狀態(tài)鏈路，發(fā)送ARP應答報文；步驟108: VPLS網(wǎng)絡中的與核心網(wǎng)入口設備備份狀態(tài)接口對接的VPLS PE設備上的端口即備份鏈路端口收到ARP應答報文，更新(學習并修改) VPLS網(wǎng)絡的MAC表；步驟109: VPLS網(wǎng)絡繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)ARP應答l艮文到本地用戶；步驟110:本地用戶若收到ARP應答報文，繼續(xù)執(zhí)行步驟lll,否則返 回步驟103 ，繼續(xù)發(fā)送ARP請求；步驟111:本地用戶封裝用戶數(shù)據(jù)的二層報文，發(fā)送到VPLS網(wǎng)絡; 步驟112: VPLS查找MAC表，從相應的端口發(fā)送至核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)； 綜合上述，本發(fā)明的實現(xiàn)原理為當在核心網(wǎng)入口路由器的不同接口配 置好VPN和VRRP業(yè)務后，VPN分隔了同一路由器上不同接口 ，將實際路 由器變成多個虛擬路由器，然后這些虛擬路由器進行VRRP選舉，選舉出 master和backup,當VPN的VPLS用戶和遠端的VPN用戶通訊時，首先本 地用戶發(fā)送的廣播ARP請求報文到各個VRRP接口 ，但是只有master接口 作出請求應答報文，VPLS從和master的對接接口學習到網(wǎng)關(guān)MAC,然后 本地的MAC地址通告給VPLS用戶，VPLS用戶使用獲知的網(wǎng)關(guān)ARP封裝 報文；當master接口或所連鏈路出現(xiàn)故障時，此時backup 4妻口 一直未收到 VRRP通告報文，將重新進行VRRP選舉，從而轉(zhuǎn)為master接口 ，通告ARP 報文，此時VPLS PE將從和這個接口對接的接口學習到網(wǎng)關(guān)的ARP地址， 則后續(xù)用戶發(fā)送的報文將從這個接口轉(zhuǎn)發(fā)到新的master接口，至此，本地和 遠端的VPLS用戶就可以進行通訊了如圖5所示，本發(fā)明的實際組網(wǎng)圖包括路由器PE101,為核心網(wǎng)中的PE設備，包括多個物理以太網(wǎng)接口，通 過VPN接口 101-1, 102-2接口接收本地城域網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)，通過101-3接 口接入核心網(wǎng)絡(109 ),是本地VPLS用戶連接核心網(wǎng)絡的網(wǎng)關(guān)，本地VPLS 用戶通過101和對端相同VPLS域的PE設備102進行數(shù)據(jù)通訊。路由器103、 104、 105,為本地城域網(wǎng)同一 VPLS域的PE設備，三臺 設備均可下接多個用戶，本組網(wǎng)由105設備下接多個連接用戶設備的交換機 106、 107、 108。鏈路備份功能由103、 104設備實現(xiàn)。首先103、 104互為備份，主備路由器之間采用兩條鏈路對接，兩條鏈 路互為備份鏈路，保證數(shù)據(jù)安全；主備路由器分別通過鏈路A、鏈路B上行 接入核心網(wǎng)，假設起初鏈路A鏈路選為主鏈路，當有VPLS用戶請求網(wǎng)關(guān) MAC時，此時則只有101-1會回復ARP應答消息，VPLS網(wǎng)絡將從103的 鏈路A上動態(tài)學習網(wǎng)關(guān)MAC地址，并且將學習到的MAC地址通告到對等 的VPLS PE設備(如105 ),所有下一跳為網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)將發(fā)送到103設備， 并通過鏈路A轉(zhuǎn)發(fā)，當103設備出現(xiàn)故障，或有其它引起鏈-各A失效的故
障時，鏈路A被切斷，觸發(fā)VRRP接口 101-1、 101-2之間的重新選舉，102 -2將從backup狀態(tài)轉(zhuǎn)成master,并且通告網(wǎng)關(guān)的MAC地址，此時VPLS 網(wǎng)絡將從104設備學習到網(wǎng)關(guān)的MAC地址，并且通告到其它對等VPLS PE 設備，此后所有經(jīng)由網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)將發(fā)送到104設備，并通過鏈^各B轉(zhuǎn)發(fā)。
權(quán)利要求
1、一種實現(xiàn)虛擬專用局域網(wǎng)服務即VPLS網(wǎng)絡備份鏈路的方法，涉及基于多協(xié)議標簽交換即MPLS的VPLS網(wǎng)絡，及核心網(wǎng)，其特征在于，包括以下步驟(a)在與VPLS網(wǎng)絡相連的核心網(wǎng)路由器設備接口上配置虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)實例即VRF，以使該路由器設備上一個接口視為一個虛擬路由器，并將與所述虛擬路由器相連接的VPLS網(wǎng)絡中路由器設備的接口信息記入所述VRF實例中；(b)為所述虛擬路由器配置相同的組和虛擬地址，同組的虛擬路由器互為備份路由器，與VPLS網(wǎng)絡相連的鏈路互為備份鏈路；(c)當三層網(wǎng)關(guān)收到用戶發(fā)出的地址解析協(xié)議即ARP地址請求時，檢查虛擬路由器狀態(tài)，利用主鏈路向用戶返回ARP應答。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟(b)中，所述 虛擬地址是指本地VPLS用戶的網(wǎng)關(guān)地址。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟(c)中，所述 三層網(wǎng)關(guān)檢查虛擬路由器狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)主狀態(tài)路由器故障或者主鏈路故 障，則進行重新選舉，將備份狀態(tài)路由器選舉為主狀態(tài)路由器，此時備份鏈 ;洛為主4連路。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)進一步包括用戶廣播發(fā)送對網(wǎng)關(guān)IP地址的ARP請求報文；網(wǎng)關(guān)收到ARP請求后， 檢查虛擬路由器狀態(tài)，由主狀態(tài)鏈路返回ARP應答；VPLS網(wǎng)絡中對應主狀 態(tài)《連3各的端口收到所述ARP應答后學習網(wǎng)關(guān)的物理地址，并將所述ARP應 答返回所述用戶；所述用戶利用得到的ARP地址發(fā)送報文。
5、 一種實現(xiàn)虛擬專用局域網(wǎng)服務即VPLS網(wǎng)絡備份鏈路的系統(tǒng)，涉及 基于多協(xié)議標簽交換即MPLS的VPLS網(wǎng)絡，及核心網(wǎng)，其特征在于，所述VPLS網(wǎng)絡中的路由器設備中包含有VPLS業(yè)務模塊，用于構(gòu)建本 地的VPLS城域網(wǎng)，為用戶提供二層VPN接入服務；與本地VPLS網(wǎng)絡相連的所述核心網(wǎng)中路由器設備中包括以下模塊三層VPN業(yè)務模塊，用以提供三層VPN用戶4妄入，以及用于在與VPLS 網(wǎng)絡相連的接口上配置虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)實例即VRF,以使該路由器設備上一 個接口視為一個虛擬路由器，并將與所述虛擬路由器相連接的VPLS網(wǎng)絡中 路由器設備的接口信息記入所述VRF實例中；VRRP業(yè)務模塊，用于提供冗余路由器功能，為所述虛擬路由器配置相 同的組和虛擬地址，同組的虛擬路由器互為備份路由器，與VPLS網(wǎng)絡相連 的鏈路互為備份鏈路；發(fā)送和接收模塊，用于接收用戶發(fā)出的地址解析協(xié)議即ARP地址請求 時，并與所述VRRP業(yè)務模塊交互，利用主鏈路向用戶返回ARP應答。
6、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬地址是指本地 VPLS用戶的網(wǎng)關(guān)地址。
7、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述VRRP業(yè)務模塊還用 于檢查虛擬路由器狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)主狀態(tài)路由器故障或者主鏈路故障，則進 行重新選舉，將備份狀態(tài)路由器選舉為主狀態(tài)路由器，此時備份鏈路為主鏈 路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)VPLS網(wǎng)絡備份鏈路的方法和系統(tǒng)，配置簡單，切換速度快。所述方法涉及基于多協(xié)議標簽交換即MPLS的VPLS網(wǎng)絡，及核心網(wǎng)，包括以下步驟(a)在與VPLS網(wǎng)絡相連的核心網(wǎng)路由器設備接口上配置虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)實例即VRF，以使該路由器設備上一個接口視為一個虛擬路由器，并將與所述虛擬路由器相連接的VPLS網(wǎng)絡中路由器設備的接口信息記入所述VRF實例中；(b)為所述虛擬路由器配置相同的組和虛擬地址，同組的虛擬路由器互為備份路由器，與VPLS網(wǎng)絡相連的鏈路互為備份鏈路；(c)當三層網(wǎng)關(guān)收到用戶發(fā)出的地址解析協(xié)議即ARP地址請求時，檢查虛擬路由器狀態(tài)，利用主鏈路向用戶返回ARP應答。
文檔編號H04L1/12GK101127637SQ20071012985
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者朱彩霞 申請人:中興通訊股份有限公司