專利名稱：基于以太接口針對虛擬專用網(wǎng)流量實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于以太接口針對VPN(VirtualPrivate Networks，虛擬專用網(wǎng))流量實(shí)現(xiàn)QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)的方法。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過這些年的發(fā)展，已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，推動網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的，就是熟知的TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internetworking Protocol，傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)。該協(xié)議的出現(xiàn)解決了很多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題，規(guī)定了所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。其核心內(nèi)容就是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internetworking Protocol)，即IP。
通過路由器這樣的三層設(shè)備根據(jù)IP頭轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包存在很多缺陷，包括轉(zhuǎn)發(fā)效率低下、無法有效的提供QoS保證等，這些問題，加上ATM(Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式)技術(shù)積累的經(jīng)驗，誕生了MPLS(Multiprotocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換)技術(shù)。
目前，MPLS技術(shù)的主要應(yīng)用方向是VPN，通行的幾種MPLS VPN(基于MPLS的VPN)技術(shù)包括VPLS(Virtual Private LAN Services，虛擬專用LAN業(yè)務(wù))、VPWS(Virtual Private Wire Service，虛擬專用線路業(yè)務(wù))、L3 VPN(三層VPN)。不論是哪一種VPN，基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是一樣的，都是按照CE-PE-P-PE-CE的結(jié)構(gòu)組建網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)，除了P設(shè)備以外，其余設(shè)備都是必須存在的。其中CE(customer Edge，用戶邊緣設(shè)備)設(shè)備就是客戶邊緣設(shè)備，用來連接運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的路由器或者交換機(jī)，負(fù)責(zé)將用戶的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至PE設(shè)備上；PE(Provider Edge，運(yùn)營商邊緣設(shè)備)設(shè)備就是運(yùn)營商邊緣路由器，由運(yùn)營商負(fù)責(zé)維護(hù)，連接客戶站點(diǎn)中的CE設(shè)備，主要功能是維護(hù)VPN信息，以及對報文插入MPLS標(biāo)簽頭的操作；P(Provider，供應(yīng)商設(shè)備)設(shè)備就是運(yùn)營商路由器，處于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)核心位置，不和任何客戶站點(diǎn)中的設(shè)備(CE)連接，不需要維護(hù)任何VPN信息，只需要進(jìn)行MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)即可。不論P(yáng)還是PE，都需要在本地為相應(yīng)的路由生成FEC(Forwarding Equivalence Class，轉(zhuǎn)發(fā)等價類)，然后為每一個FEC分配本地標(biāo)簽，再通過LDP(Label Distribution Protocol標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議)將標(biāo)簽值通告給自己的上游設(shè)備。
需要說明一下MPLS數(shù)據(jù)包在上述網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)的過程，報文從CE設(shè)備發(fā)出到達(dá)PE設(shè)備之后，由PE為該報文插入兩層MPLS標(biāo)簽頭，內(nèi)層標(biāo)簽是已經(jīng)為VPN實(shí)例分配好的VPN標(biāo)簽，由對端PE設(shè)備通告到本地，處于標(biāo)簽堆棧的棧底位置，其S位置1，S是MPLS標(biāo)簽頭中標(biāo)識標(biāo)簽堆棧棧底位的一個比特(bit)；外層標(biāo)簽是MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表中對應(yīng)該VPN的出口標(biāo)簽，由下游P(或者PE)設(shè)備通告到本地，其S位置0，即使一個數(shù)據(jù)包被插入了不止兩層MPLS標(biāo)簽，除了棧底的標(biāo)簽以外，其它標(biāo)簽的S為都被置0。標(biāo)簽棧封裝好以后，走M(jìn)PLS轉(zhuǎn)發(fā)流程將報文從上聯(lián)公網(wǎng)的接口發(fā)送出去。報文到達(dá)對端PE以后做相反的操作，即剝離MPLS標(biāo)簽，然后查找相應(yīng)的VPN轉(zhuǎn)發(fā)表，將報文轉(zhuǎn)發(fā)給CE設(shè)備。
伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各種基于Internet網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用業(yè)務(wù)也應(yīng)運(yùn)而生，包括VoIP(Voice Over Internet Protocol，互聯(lián)網(wǎng)電話)、IPTV(Internet ProtocolTelevision，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視)等等。為了安全或者其它原因，這些業(yè)務(wù)往往需要基于VPN隧道開設(shè)，相應(yīng)的，需要為這些對轉(zhuǎn)發(fā)時延要求比較高的業(yè)務(wù)提供QoS保障，包括帶寬保障，低時延，CPU(Central Processing Unit，中央處理器)優(yōu)先調(diào)度等等。各種不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式都能夠不同程度的實(shí)現(xiàn)QoS保障。報文基于IP轉(zhuǎn)發(fā)時，可以通過ToS(Type of Service，服務(wù)類型)字段的值區(qū)分不同的業(yè)務(wù)流量，進(jìn)而采取不同的QoS策略；報文基于MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)時，可以通過MPLS標(biāo)簽頭中的EXP(experiment，實(shí)驗)位定義不同的值，用來區(qū)分各個業(yè)務(wù)流量，即通常所說的E-LSP(EXP-LSP，通過EXP字段在LSP上實(shí)現(xiàn)差分服務(wù)的方法)，或者采用L-LSP(Label-LSP，通過Label+EXP字段在LSP上實(shí)現(xiàn)差分服務(wù)的方法)的方式，即使用EXP加上標(biāo)簽值的方式區(qū)分業(yè)務(wù)流。那么對于一條VPN流量如何作QoS處理呢？由于MPLS報文在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)時，完全依據(jù)外層MPLS標(biāo)簽的label值判斷流量方向(此處“l(fā)abel”指外層MPLS標(biāo)簽的前20個bit，也就是標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)過程中真正被使用并替換的部分，外層MPLS標(biāo)簽一共32個bit)，所以只能針對最外層MPLS標(biāo)簽的EXP字段的值定義QoS策略。由于外層MPLS標(biāo)簽值和內(nèi)層VPN標(biāo)簽值并沒有直接的一對一關(guān)系，往往多個VPN會綁定同一個LSP(Label Switch Path，標(biāo)簽交換路徑)，導(dǎo)致外層的出標(biāo)簽值一樣，所以僅僅依靠這樣的方式不能夠針對VPN流量做出合適的QoS行為。如果采用直接到棧底找到VPN標(biāo)簽的EXP值的方式也不可行，原因是，可能不同的VPN流量定義了相同的EXP值，無法加以區(qū)分。如果采用直接到棧底找到VPN標(biāo)簽的label值的方式也不可行，原因是對于P或者PE設(shè)備來說，發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包所插入的標(biāo)簽是對端通告的，很有可能出現(xiàn)對端PE設(shè)備不止一臺，同時又通告了相同VPN標(biāo)簽值的情況，因為標(biāo)簽的分配是本地行為。
目前針對VPN流量的QoS方式還比較少，一般現(xiàn)有技術(shù)不能夠很好的識別VPN流量，大多只是能夠識別普通MPLS流量，然后通過E-LSP或者L-LSP的方式對流量實(shí)行分類、制定優(yōu)先級、限速等操作，無法很好的針對單個VPN流量實(shí)現(xiàn)QoS。另外，也有一些通過信令交互、協(xié)商對VPN流量進(jìn)行控制的方式，例如通過RSVP(Resource ReSerVation Protocol，資源預(yù)留協(xié)議)作外層標(biāo)簽的方法。這類方法相對較為繁瑣，對設(shè)備的控制層面要求也比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種基于以太接口針對VPN流量實(shí)現(xiàn)QoS的方法，能夠在PE設(shè)備連接公網(wǎng)的接口上實(shí)現(xiàn)針對VPN流量的QoS，在本地實(shí)現(xiàn)對向公網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的VPN流量的控制。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于以太接口針對虛擬專用網(wǎng)VPN流量實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量QoS的方法，包括如下步驟
(1)在運(yùn)營商邊緣設(shè)備，即PE設(shè)備上針對需要做QoS處理的VPN，提取對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值、以及對端PE的媒體訪問控制MAC地址，組成VPN-QoS表；(2)當(dāng)有數(shù)據(jù)包從所述PE設(shè)備的以太接口發(fā)出時，跟所述VPN-QoS表進(jìn)行比較，如果符合表中的VPN特征，即作QoS處理。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)執(zhí)行之前，需要在PE設(shè)備上創(chuàng)建VPN實(shí)例，并與對端PE設(shè)備建立信令交互機(jī)制。
進(jìn)一步地，與對端PE設(shè)備建立信令交互機(jī)制后，三層VPN使用多協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議MPBGP向?qū)Χ薖E通告VPN標(biāo)簽，二層VPN按照Martini或Kompella草案的要求使用標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議LDP或邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP向?qū)Χ薖E通告VPN標(biāo)簽。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)包括如下步驟(1.1)在PE設(shè)備上針對需要做QoS處理的VPN，提取對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值；(1.2)記錄學(xué)習(xí)到標(biāo)簽交換路徑LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC；(1.3)將對端PE設(shè)備通告過來的VPN標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值，以及LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC一同組成VPN-QoS表；所述VPN-QoS表中，每個VPN實(shí)例對應(yīng)一個序號；(1.4)若需要對該VPN流量作QoS處理，將生成的VPN-QoS表通告給VPN綁定的LSP的出接口。
進(jìn)一步地，所述步驟(1.2)包括如下步驟(1.2.1)找到VPN綁定的LSP的出接口，稱為接口O；(1.2.2)判斷接口O是否為以太接口；如果是，執(zhí)行下一步；(1.2.3)記錄接口O學(xué)習(xí)到該LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC。
進(jìn)一步地，所述步驟(2)包括如下步驟
(2.1)PE設(shè)備的接口上綁定VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表；(2.2)查找所轉(zhuǎn)發(fā)報文的2層鏈路報頭的目的MAC，若該MAC地址與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的MAC地址一致，則執(zhí)行下一步；(2.3)若所述轉(zhuǎn)發(fā)報文包是只有一層VPN標(biāo)簽的包，則直接執(zhí)行下一步；否則，查找報文包外層標(biāo)簽的label值，如與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值一致，則執(zhí)行下一步；(2.4)查找報文包的VPN標(biāo)簽的label值，并判斷該VPN標(biāo)簽是否與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值一致，若一致，則對該報文做QoS處理。
進(jìn)一步地，所述步驟(2.1)綁定VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表后，還需要找到需要作QoS處理的VPN在VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表中的序號。
進(jìn)一步地，所述步驟(2.1)執(zhí)行之后，還需要判斷所述PE設(shè)備的接口是否是以太接口，如果是，才執(zhí)行步驟(2.2)。
進(jìn)一步地，所述步驟(2.2)執(zhí)行之后，還需要查找該以太報文頭的協(xié)議號，判斷該報文是否是多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS報文，如果是MPLS報文，才執(zhí)行步驟(2.3)。
進(jìn)一步地，所述步驟(2.3)包括如下步驟查找處于標(biāo)簽堆棧最外層的MPLS標(biāo)簽的S位數(shù)值，判斷S的值是多少，如果是1的話說明該標(biāo)簽包已經(jīng)是棧底標(biāo)簽，直接執(zhí)行步驟(2.4)；否則，查找報文包外層標(biāo)簽的label值，如與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值一致，則執(zhí)行步驟(2.4)。
進(jìn)一步地，所述步驟(2.4)包括如下步驟(2.4.1)查找所述報文下一層標(biāo)簽的S值，若是1，則執(zhí)行下一步，若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟(2.4.1)；(2.4.2)檢查該VPN標(biāo)簽的label值，判斷該VPN標(biāo)簽是否與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值一致，若一致，則對該報文做QoS處理。
本發(fā)明采用完全由本地設(shè)備處理的方式實(shí)現(xiàn)了針對VPN流量的QoS處理，使轉(zhuǎn)發(fā)層面只需要按照預(yù)先制定好的轉(zhuǎn)發(fā)表對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的匹配操作，轉(zhuǎn)發(fā)表形成所依據(jù)的特征也很簡單；另外，由于沒有設(shè)備之間的信令交互，不會對控制層面添加過多的負(fù)擔(dān)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一個MPLS網(wǎng)絡(luò)的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一個VPN實(shí)例綁定內(nèi)、外層標(biāo)簽的流程；圖3是本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)VPN的特征生成VPN-QoS表，并且告知接口的過程；圖4是本發(fā)明實(shí)施例VPN-QoS模塊綁定到流量的出接口上以后，轉(zhuǎn)發(fā)模塊的處理流程；圖5是本發(fā)明實(shí)施例針對VPN-QoS表中的特征參數(shù)2的存在原因說明示例；圖6是本發(fā)明實(shí)施例針對VPN-QoS表中的特征參數(shù)3的存在原因說明示例。
具體實(shí)施例方式
通過分析不難看出，許多針對VPN的QoS需求只要在PE設(shè)備的出口處理就能夠得到很好的效果，也不會增加P設(shè)備的負(fù)擔(dān)，因為P設(shè)備要處理的數(shù)據(jù)包數(shù)量往往遠(yuǎn)大于PE設(shè)備，相應(yīng)的，對于P設(shè)備的定位也是更加注重包處理能力。
本發(fā)明中，為了能夠?qū)PN流量進(jìn)行控制，關(guān)鍵處在于如何識別VPN流量，只要能夠通過某種特征識別出特定的VPN數(shù)據(jù)包，就可以繼續(xù)采取下一步動作，進(jìn)行QoS處理。該過程包括對VPN流量的特征定義，以及建立轉(zhuǎn)發(fā)表，最后在流量流經(jīng)的接口上應(yīng)用相關(guān)策略。在這里把特征參數(shù)組成的集合定義成一個表格的形式，稱為VPN-QoS表。
本發(fā)明所述的方法包括以下步驟步驟1，在PE設(shè)備上創(chuàng)建VPN實(shí)例，并與對端PE設(shè)備建立信令交互機(jī)制，相應(yīng)的，三層(L3)VPN使用MPBGP(Multiprotocol BGP，多協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)向?qū)Χ薖E通告VPN標(biāo)簽，二層(L2)VPN按照Martini或Kompella草案的要求使用LDP或BGP(Border Gateway Protocol，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)向?qū)Χ薖E通告VPN標(biāo)簽；步驟2，針對需要做QoS處理的VPN，提取相應(yīng)的參數(shù)，包括接口學(xué)習(xí)到的對端PE的MAC(Media Access Control，媒體訪問控制)地址，對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值，下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值，組成VPN-QoS表；步驟3，在所述PE設(shè)備以太接口上啟用針對該VPN流量的QoS，當(dāng)有數(shù)據(jù)包從該接口發(fā)出時，跟所述VPN-QoS表進(jìn)行比較，如果符合表中定義的VPN流量特征，即作QoS處理。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是一個簡單的示意圖，指出了在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)中，PE和CE設(shè)備所處的位置和相互之間連接的方式。在“MPLS網(wǎng)絡(luò)”中，所包含的主要是P設(shè)備，數(shù)量視網(wǎng)絡(luò)需要而定，承擔(dān)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。
圖2示出了當(dāng)VPN實(shí)例被創(chuàng)建以后，VPN標(biāo)簽的通告和綁定過程，以及與外層標(biāo)簽匹配的過程。由于該技術(shù)是已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并且已經(jīng)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以只作簡單說明，處理步驟如下步驟201，在PE設(shè)備上創(chuàng)建VPN實(shí)例，該步驟純粹是本地行為，沒有和對端產(chǎn)生任何的信息交互；步驟202，VPN實(shí)例被創(chuàng)建以后，PE設(shè)備需要為該實(shí)例分配一個本地標(biāo)簽，該標(biāo)簽即所說的本地內(nèi)層標(biāo)簽，和外層標(biāo)簽沒有任何聯(lián)系，完全單獨(dú)存在；當(dāng)相應(yīng)的信令交互機(jī)制被建立以后，該標(biāo)簽會被通告給對端PE設(shè)備；步驟203，為了向?qū)Χ薖E設(shè)備通告本地內(nèi)層標(biāo)簽值，以及接收對端通告過來的標(biāo)簽值，本地PE需要和對端建立一定的信令交互機(jī)制；在L3VPN中，現(xiàn)在主要采用MPBGP的方式；在L2VPN中，目前有兩種信令機(jī)制Martini和Kompella，本發(fā)明主要針對Martini方式；步驟204，信令交互機(jī)制建立之后，本地PE設(shè)備會收到對端PE通告過來的VPN標(biāo)簽；本地PE將收到的標(biāo)簽和本地分配的標(biāo)簽對應(yīng)，建立內(nèi)層標(biāo)簽的轉(zhuǎn)發(fā)表；步驟205，上述所有的工作都完成之后，VPN在控制層面的工作已經(jīng)完成，需要和轉(zhuǎn)發(fā)層面建立聯(lián)系，就需要令VPN能夠匹配上一條LSP；這條被匹配的LSP必須是已經(jīng)建立好的，即使用通常意義上說的MPLS轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行匹配。
這樣，當(dāng)數(shù)據(jù)包被PE設(shè)備從上連MPLS網(wǎng)絡(luò)的接口發(fā)送出去的時候，就會帶有兩層MPLS標(biāo)簽內(nèi)層是對端PE通告過來的VPN標(biāo)簽，外層是下游P或者PE設(shè)備通告的LDP或者RSVP標(biāo)簽。
圖3是緊接著圖2的處理過程，示出了VPN-QoS表的生成過程，主要內(nèi)容是提取VPN流量特征參數(shù)，利用這些特征參數(shù)識別一個VPN流量，然后把生成的VPN-QoS表通告給接口；這樣，接口可以按照這張表描述的特征在轉(zhuǎn)發(fā)流量的過程中找到屬于該VPN流量的數(shù)據(jù)包，再做出進(jìn)一步QoS操作。
步驟301，指出需要生成VPN-QoS表的VPN流量，便于PE設(shè)備對該VPN流量進(jìn)一步提取特征參數(shù)；此處假設(shè)該VPN為X，針對X綁定QoS策略；步驟302，在圖2描述的流程中，PE設(shè)備之間的信令交互機(jī)制已經(jīng)建立，并且已經(jīng)針對VPN實(shí)例分配了本地標(biāo)簽，同時也已經(jīng)將標(biāo)簽通告到了對端PE。另外，外層LSP已經(jīng)建立，所以此處只需要將對端PE設(shè)備通告過來的VPN標(biāo)簽值和下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值記錄下來即可；這兩個參數(shù)作為VPN-QoS表的參數(shù)被記錄；步驟303，由于LSP已經(jīng)生成，并且已經(jīng)和X綁定，所以可以很容易地找到X綁定的LSP的出接口，給該接口取名叫作O(即out)，找到以后進(jìn)入步驟304；步驟304，由于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的針對VPN流量的QoS是基于以太接口的，所以需要判斷X綁定的LSP的出接口是否為以太接口；如果是，進(jìn)入步驟305，如果不是，直接進(jìn)入步驟309，進(jìn)入其它流程處理；步驟305，由于X綁定的LSP的出接口，即接口O，是以太接口，所以通過ARP(Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議)解析，在這個接口上必然會學(xué)習(xí)到該LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC，即接口發(fā)出的以太報文二層幀頭里面的目的MAC；記錄下這個MAC地址，作為另外一個VPN-QoS表的特征參數(shù)；步驟306，將步驟302記錄的兩個特征參數(shù)對端PE設(shè)備通告過來的VPN標(biāo)簽值(特征參數(shù)1)和下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值(特征參數(shù)2)，以及步驟305記錄的特征參數(shù)LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC(特征參數(shù)3)一同組成VPN-QoS表。事實(shí)上，這三個參數(shù)就是一個數(shù)據(jù)包被從接口發(fā)送出去的時候，在以太幀頭和MPLS標(biāo)簽頭里面攜帶的目的MAC以及兩層標(biāo)簽值；步驟307，判斷目前是否需要對VPN流量作QoS處理，因為在某些情況下，比如接口帶寬很充足，可以暫時不作QoS處理；如果需要，則進(jìn)入步驟308，如果不需要，則進(jìn)入步驟309，進(jìn)入其它流程處理；步驟308，目前需要對該VPN流量作QoS處理，將已經(jīng)生成的VPN-QoS表通告給接口O；這樣，當(dāng)有數(shù)據(jù)包從接口O轉(zhuǎn)發(fā)出去的時候，轉(zhuǎn)發(fā)層面就可以根據(jù)VPN-QoS表中記錄的三個特征參數(shù)去判斷該數(shù)據(jù)包是否需要作QoS處理；結(jié)束流程；步驟309，如果不需要作QoS處理，或者作QoS處理的條件不具備，那么就進(jìn)入其它流程處理。
以此類推，如果需要做QoS處理的VPN流量不止一個也沒有關(guān)系，只需要將每個VPN流量的三個特征參數(shù)分別對應(yīng)記錄在表中，讓轉(zhuǎn)發(fā)層面在數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的過程中查找就可以了。
接下來需要說明VPN-QoS表的結(jié)構(gòu)，這樣便于理解轉(zhuǎn)發(fā)層面如何匹配特征參數(shù)，如下表所示，是示意性的VPN-QoS表結(jié)構(gòu)。

具體說明如下表中的序號Index n是針對不同的VPN實(shí)例而言的，每一個VPN實(shí)例對應(yīng)一個Index；表中的特征參數(shù)1是對端PE設(shè)備通告過來的VPN標(biāo)簽值，即通常所說的內(nèi)層出方向上的label值；表中的特征參數(shù)2是下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值，即通常所說的外層出方向上的label值；表中的特征參數(shù)3是LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC，即接口上學(xué)習(xí)到的下一跳接口MAC。
當(dāng)接口上需要針對VPN流量作QoS處理的時候，首先找到該VPN對應(yīng)的Index，然后按照后面的參數(shù)一個個匹配，全部匹配上了就作相應(yīng)的QoS處理。
目前已經(jīng)清楚了VPN-QoS表的生成條件需要那些特征參數(shù)，以及表的結(jié)構(gòu)，那么接下來就需要說明當(dāng)接口向外轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的時候以什么樣的步驟一一匹配上這三個特征參數(shù)，從而識別出一條VPN流量。
圖4說明了如何在接口上通過匹配特征參數(shù)識別出VPN流量并進(jìn)行QoS處理的過程，需要說明的是，該過程針對從此接口往外轉(zhuǎn)發(fā)的報文生效，不會影響接收的報文的正常轉(zhuǎn)發(fā)。
步驟401，首先在接口上綁定VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表，找到需要作QoS處理的VPN的Index，以便接下來針對該Index對應(yīng)的特征參數(shù)識別VPN數(shù)據(jù)包；步驟402，由于本技術(shù)針對的是以太接口，所以需要提前判斷接口是否是以太接口，如果是，則繼續(xù)匹配，如果不是，則直接到步驟416，進(jìn)入其它流程處理；步驟403，查找所轉(zhuǎn)發(fā)報文的2層鏈路報頭的目的MAC，即為VPN-QoS表中的特征參數(shù)3，即LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC；步驟404，如果查找到的MAC地址確實(shí)在VPN-QoS表中，也確實(shí)是對應(yīng)了需要作QoS的Index后面的特征參數(shù)3，則進(jìn)入步驟405，否則直接到步驟416，進(jìn)入其它流程處理；
步驟405，查找以太報文頭的協(xié)議號；步驟406，判斷該報文是否是MPLS報文，例如MPLS單播報文協(xié)議號一般為8847；如果是MPLS報文，則進(jìn)入步驟407，否則直接到步驟416，進(jìn)入其它流程處理；步驟407，查找處于標(biāo)簽堆棧最外層的MPLS標(biāo)簽的S位數(shù)值，之所以需要提前作該操作，是考慮到可能啟用本技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)是次末節(jié)點(diǎn)，即可能存在PE設(shè)備之間背靠背直連，不經(jīng)過P設(shè)備的情況。這種情況下，如果末節(jié)點(diǎn)使用了隱式空標(biāo)簽機(jī)制，那么從接口發(fā)出的包就是一個只有一層VPN標(biāo)簽的包，也就不存在對特征參數(shù)2的匹配操作；步驟408，判斷S的值是多少，如果是1的話說明該標(biāo)簽包已經(jīng)是棧底標(biāo)簽，可以直接轉(zhuǎn)到步驟413，否則需要進(jìn)入步驟409，匹配特征參數(shù)2；步驟409，檢查外層標(biāo)簽的label值；步驟410，如果查找到的label值確實(shí)在VPN-QoS表中，也確實(shí)是對應(yīng)了需要作QoS的Index后面的特征參數(shù)2，則進(jìn)入步驟411，否則直接到步驟416，進(jìn)入其它流程處理；步驟411，如果特征參數(shù)3和特征參數(shù)2都已經(jīng)先后匹配上了，就可以繼續(xù)向下查找下一層標(biāo)簽的S值；這里所說的向下的意思是向棧底的方向，即從最外層標(biāo)簽向棧底標(biāo)簽的方向；由于每一層標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)都是一樣的，所以這樣的查找非常簡單，只需要在轉(zhuǎn)發(fā)時向后偏移一定的bit就可以；步驟411的過程需要從最外層標(biāo)簽的label位向后偏移36個bit，即最外層標(biāo)簽的EXP(3個bit)+S(1個bit)+TTL(8個bit)，以及下一層標(biāo)簽的label(20個bit)+EXP(3個bit)+S(1個bit)的總和；如果還需要往后查找，只要每次偏移32個bit(MPLS標(biāo)簽長度)即可；步驟412，判斷當(dāng)前查找的這一層標(biāo)簽的S值是否為1，如果是，即說明已經(jīng)是棧底標(biāo)簽，進(jìn)入步驟413處理，否則繼續(xù)按照前面說的bit偏移的方法回到步驟411查找一次，直到查找到S為1的標(biāo)簽；步驟413，既然該標(biāo)簽已經(jīng)是棧底標(biāo)簽，那么必定是一個VPN標(biāo)簽，即用來識別VPN的標(biāo)簽，所以該標(biāo)簽的label值即對應(yīng)VPN-QoS表中的特征參數(shù)1；檢查該標(biāo)簽的前20bit標(biāo)簽值；
步驟414，如果該label值是對應(yīng)了需要作QoS的Index后面的特征參數(shù)1，則進(jìn)入步驟415，否則轉(zhuǎn)到步驟416，進(jìn)入其它流程處理；步驟415，到此為止，VPN-QoS表中的三個特征參數(shù)都已經(jīng)成功匹配上這個被轉(zhuǎn)發(fā)的報文，可以認(rèn)為這是需要作QoS處理的VPN數(shù)據(jù)包，按照需求作相應(yīng)的QoS處理后，結(jié)束流程；做什么樣的QoS處理已經(jīng)不是本發(fā)明需要描述的內(nèi)容，所以不再詳細(xì)說明；步驟416，不論在哪個步驟判斷出該數(shù)據(jù)包不是需要作QoS的VPN數(shù)據(jù)包，都進(jìn)入本步驟處理，即直接進(jìn)入其它流程，不在本文的討論范圍之內(nèi)。
說明了PE連接公網(wǎng)的出口處理流程之后，為了進(jìn)一步解釋為什么要引入VPN-QoS表中的這三個特征參數(shù)，而不引入其它的參數(shù)來定義VPN流量，需要通過圖示和文字結(jié)合的方式加以說明。
首先，特征參數(shù)1對應(yīng)的“對端PE設(shè)備通告過來的VPN標(biāo)簽值”應(yīng)該沒有異議，這是必須要使用的參數(shù)，因為報文到了對端PE設(shè)備以后，就是通過該參數(shù)識別不同的VPN；其次，通過圖5討論一下特征參數(shù)2---“下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值”的必要性，即證明僅僅通過特征參數(shù)1無法識別一條VPN流量。
如圖5所示的組網(wǎng)方式，三臺PE設(shè)備以線形組網(wǎng)方式直連，PE1分別和PE2、PE3都建立VPN的對接關(guān)系，那么PE2和PE3都會向PE1通告VPN標(biāo)簽，即內(nèi)層標(biāo)簽。此處PE2既作為PE設(shè)備也同時作為P設(shè)備使用。由于標(biāo)簽是本地有效的，很有可能出現(xiàn)PE2和PE3通告到PE1的VPN標(biāo)簽值相同的情況，所以單獨(dú)通過VPN標(biāo)簽值在出口上識別VPN流量不可行。但是如果加上外層標(biāo)簽值就可以規(guī)避一部分問題，因為從圖上可以看出，PE2和PE3用來建立連接的地址肯定不是一個地址，所以PE2上學(xué)習(xí)到的路由也不一樣，即在PE2上創(chuàng)建的FEC一定不會相同，自然會分配不同的標(biāo)簽通告到PE1。即PE1收到下游PE2設(shè)備通告過來的外層標(biāo)簽是不一樣的。
接下來需要通過圖6討論一下特征參數(shù)3---“LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC”的必要性，即證明僅僅通過特征參數(shù)1和特征參數(shù)2無法識別一條VPN流量。
如圖6所示，三臺PE設(shè)備通過一臺二層交換機(jī)連接在一起，并且建立了標(biāo)簽分發(fā)機(jī)制以及VPN對接關(guān)系。那么PE2和PE3都會向PE1通告VPN標(biāo)簽，即內(nèi)層標(biāo)簽，以及外層LDP標(biāo)簽。同樣，由于標(biāo)簽是本地有效的，很有可能出現(xiàn)PE2和PE3通告到PE1的VPN標(biāo)簽值相同的情況。同理通告的LDP標(biāo)簽值也有可能相同。也就是說，有可能PE1收到的來自PE2和PE3的內(nèi)外層標(biāo)簽都有可能相同，所以不能夠僅僅通過VPN標(biāo)簽值+外層標(biāo)簽值的方式在出口上識別VPN流量。不過由于三臺PE連接在交換機(jī)上的接口同處于一個局域網(wǎng)中，所以接口的MAC地址是不可能相同的。所以PE1分別向PE2和PE3發(fā)出的報文的目的MAC也不可能相同。
現(xiàn)在我們可以說明，當(dāng)PE1連接交換機(jī)的接口發(fā)出兩條VPN流量，其內(nèi)、外層標(biāo)簽值都相同的情況下，此時如果想?yún)^(qū)分它們，只要加上“目的MAC”這個參數(shù)就可以做到了。
綜上所述，本發(fā)明采用完全由本地PE設(shè)備處理的方式使用以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)了針對VPN流量的QoS處理，使轉(zhuǎn)發(fā)層面只需要按照預(yù)先制定好的轉(zhuǎn)發(fā)表對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的匹配操作，轉(zhuǎn)發(fā)表形成所依據(jù)的特征也很簡單；另外，由于沒有設(shè)備之間的信令交互，不會對控制層面添加過多的負(fù)擔(dān)。
盡管已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)該理解可以在不超出本發(fā)明范圍的情況下，實(shí)施各種改變、變型和部件的同體替換。因此本發(fā)明不受限于所公開的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明包括落在所附權(quán)利要求之內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種基于以太接口針對虛擬專用網(wǎng)VPN流量實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量QoS的方法，包括如下步驟(1)在運(yùn)營商邊緣設(shè)備，即PE設(shè)備上針對需要做QoS處理的VPN，提取對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值、以及對端PE的媒體訪問控制MAC地址，組成VPN-QoS表；(2)當(dāng)有數(shù)據(jù)包從所述PE設(shè)備的以太接口發(fā)出時，跟所述VPN-QoS表進(jìn)行比較，如果符合表中的VPN特征，即作QoS處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)執(zhí)行之前，需要在PE設(shè)備上創(chuàng)建VPN實(shí)例，并與對端PE設(shè)備建立信令交互機(jī)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，與對端PE設(shè)備建立信令交互機(jī)制后，三層VPN使用多協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議MPBGP向?qū)Χ薖E通告VPN標(biāo)簽，二層VPN按照Martini或Kompella草案的要求使用標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議LDP或邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP向?qū)Χ薖E通告VPN標(biāo)簽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括如下步驟(1.1)在PE設(shè)備上針對需要做QoS處理的VPN，提取對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值；(1.2)記錄學(xué)習(xí)到標(biāo)簽交換路徑LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC；(1.3)將對端PE設(shè)備通告過來的VPN標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值，以及LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC一同組成VPN-QoS表；所述VPN-QoS表中，每個VPN實(shí)例對應(yīng)一個序號；(1.4)若需要對該VPN流量作QoS處理，將生成的VPN-QoS表通告給VPN綁定的LSP的出接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(1.2)包括如下步驟(1.2.1)找到VPN綁定的LSP的出接口，稱為接口O；(1.2.2)判斷接口O是否為以太接口；如果是，執(zhí)行下一步；(1.2.3)記錄接口O學(xué)習(xí)到該LSP下游設(shè)備與本地PE設(shè)備連接的接口MAC。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下步驟(2.1)PE設(shè)備的接口上綁定VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表；(2.2)查找所轉(zhuǎn)發(fā)報文的2層鏈路報頭的目的MAC，若該MAC地址與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的MAC地址一致，則執(zhí)行下一步；(2.3)若所述轉(zhuǎn)發(fā)報文包是只有一層VPN標(biāo)簽的包，則直接執(zhí)行下一步；否則，查找報文包外層標(biāo)簽的label值，如與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值一致，則執(zhí)行下一步；(2.4)查找報文包的VPN標(biāo)簽的label值，并判斷該VPN標(biāo)簽是否與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值一致，若一致，則對該報文做QoS處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.1)綁定VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表后，還需要找到需要作QoS處理的VPN在VPN-QoS轉(zhuǎn)發(fā)表中的序號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.1)執(zhí)行之后，還需要判斷所述PE設(shè)備的接口是否是以太接口，如果是，才執(zhí)行步驟(2.2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.2)執(zhí)行之后，還需要查找該以太報文頭的協(xié)議號，判斷該報文是否是多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS報文，如果是MPLS報文，才執(zhí)行步驟(2.3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.3)包括如下步驟查找處于標(biāo)簽堆棧最外層的MPLS標(biāo)簽的S位數(shù)值，判斷S的值是多少，如果是1的話說明該標(biāo)簽包已經(jīng)是棧底標(biāo)簽，直接執(zhí)行步驟(2.4)；否則，查找報文包外層標(biāo)簽的label值，如與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值一致，則執(zhí)行步驟(2.4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.4)包括如下步驟(2.4.1)查找所述報文下一層標(biāo)簽的S值，若是1，則執(zhí)行下一步，若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟(2.4.1)；(2.4.2)檢查該VPN標(biāo)簽的label值，判斷該VPN標(biāo)簽是否與需要作QoS的VPN在VPN-QoS表中的對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值一致，若一致，則對該報文做QoS處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于以太接口針對虛擬專用網(wǎng)VPN流量實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量QoS的方法，包括在PE設(shè)備上針對需要做QoS處理的VPN，提取對端PE通告的內(nèi)層標(biāo)簽值、下游設(shè)備通告的外層標(biāo)簽值、以及對端PE的媒體訪問控制MAC地址，組成VPN－QoS表；當(dāng)有數(shù)據(jù)包從所述PE設(shè)備的以太接口發(fā)出時，跟所述VPN－QoS表進(jìn)行比較，如果符合表中的VPN特征，即作QoS處理。本發(fā)明采用完全由本地設(shè)備處理的方式實(shí)現(xiàn)了針對VPN流量的QoS處理，使轉(zhuǎn)發(fā)層面只需要按照預(yù)先制定好的轉(zhuǎn)發(fā)表對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的匹配操作，轉(zhuǎn)發(fā)表形成所依據(jù)的特征也很簡單；另外，由于沒有設(shè)備之間的信令交互，不會對控制層面添加過多的負(fù)擔(dān)。
文檔編號H04L29/06GK101087257SQ200710127569
公開日2007年12月12日 申請日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者楊揚(yáng) 申請人:中興通訊股份有限公司