（计算机科学与技术专业论文）处理并发多故障的mpls与ip保护倒换技术研究与实现.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果尽我所知除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其饱人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任 本人签名：窒f 么缆 一 日期： 兰q fq 。盘5 ：2 s 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期：垫f 皇q 三丑一 日期：盈f 立2 二4 北京邮电大学硕j ：毕业论文 处理并发多故障的m p l s 与i p 保护倒换技术研究与实现 摘要 随着信息科学技术特别是计算机技术的不断发展，计算机网络技 术空前广泛的应用于现今世界。社会各部门对于计算机网络的依赖程 度也在不断提高，计算机网络已经成为关系到国计民生的重要基础设 施。计算机网络设备的故障、损坏都会极大程度影响人们的生产及生 活，因此提供健壮、高效的计算机网络成为人们需解决的首要问题。 目前，在计算机网络中广泛使用m p l s 与i p 网络技术。与此相 适应的m p l s 保护倒换与i p 快速重路由技术得到了广泛应用的同时， 也存在如下不足： 对于m p l s 保护倒换： ( 1 ) 单向故障检测方式以i t u t 规范中的c v ( c o n n e c t i v i t y v e r i f i c a t i o n ) 方式为典型代表，在该方式中l s p 故障由出口结点发现， 入口结点必须在出口结点控制下才能实现保护倒换。 ( 2 ) 对于受损l s p 进行保护倒换，目前保护倒换方案仅能应付 单条l s p 故障，而无法应对并发l s p 故障。 对于i p 快速重路由： i p 快速重路由技术对链路提前计算备份链路，当网络中发生单链 路故障时，网络结点可快速处理该故障。但是在多链路故障情况下， i p 快速重路由技术会造成路由环路。 围绕着上述有待解决的问题，本文开展了以下研究、设计及实现 工作： ( 1 ) 设计实现s p e cp i n g ：该机制是单向故障检测方式的一种具 体实现，它采用类似i c m p 协议的p i n g 机制，但s p e cp i n g 弥补了普 通p i n g 在m p l s 网络中的不足。 ( 2 ) 设计实现增强型m p l s 保护倒换技术( e n h a n c e dm p l s p r o t e c t i o ns w i t c h i n g ，简称e m p s ) ：该技术基于现有双向故障检测 技术，通过记录l s p 状态实现增强型m p l s 保护倒换，从而弥补现 有保护倒换技术不足之处。 北京邮电大学硕上毕业论文 ( 3 ) 对增强i p 网络生存性的主流解决方案进行研究：分析比较 各种方案优缺点。 ( 4 ) 对多链路故障情况下，u a ( l o o pf r e ea l t e r n a t e ) 环路现 象进行分析：分析u a 解决方案路由环路产生原因，设计增强型u 认 ( e n h a n c e dl o o pf r e ea l t e r n a t e ，简称e l f a ) 机制规避路由环路产 生。 ( 5 ) 实现e l i a 机制：基于自适应路由策略控制技术( c o g n i t i v e r o u t i n gt e c h n o l o g y ，简称c r ) 设计实现e u a 模块，该模块可实现 l f a 自动部署并且规避路由环路。 关键词：l s p 保护倒换快速重路由故障检测 北京邮电大学硕士毕业论文 t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fc o n c u r r e n te n v i r o n m e n t f o rm u l t i p l ef a u l t sm p l sa n di pp r o t e c t i o ns w i t c h i n g t e c h n o l o g y a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ， e s p e c i a l l yt h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，c o m p u t e r n e t w o r kt e c h n o l o g yw a sw i d e l yu s e dn o w a l ls e c t o r so fs o c i e t ya r e b e c o m i n gi n c r e a s i n g l yd e p e n d e n t o n c o m p u t e rn e t w o r k c o m p u t e r n e t w o r kh a sb e c o m et h ei m p o r t a n ti n f r a s t r u c t u r ei no u rl i f e p r o v i d i n ga r o b u s ta n de f f i c i e n tc o m p u t e rn e t w o r kh a sb e c o m ea v e r yi m p o r t a n ti s s u e t oo u rr e s e a r c hw o r k a tp r e s e n t ，m p l sa n di pt e c h n o l o g i e sh a v eb e e nw i d e l yu s e di n c o m p u t e rn e t w o r k m p l sp r o t e c t i o ns w i t c h i n ga n di pf a s tr e r o u t e t e c h n i q u e sa r et h em o s tp o p u l a rt e c h n o l o g i e sf o rn e t w o r ks u r v i v a b i l i t y ， b u tt h e ya r ef a rf r o m p e r f e c ta n ds o m ed e f i c i e n c i e ss t i l le x s i s t ： f o rt h em p l s p r o t e c t i o ns w i t c h i n g ： ( 1 ) i nu n i d i r e c t i o n a lf a u l td e t e c t i o nm e t h o ds u c ha si t u t sc v ( c o n n e c t i v i t yv e r i f i c a t i o n ) ，t h ee x p o r tn o d ed i s c o v e r st h el s pf a u l ta n d c o n t r o l se n t r a n c en o d ef o rp r o t e c t i o n s w i t c h i n g t h a ti st os a y ，t h e e n t r a n c en o d ec a nn o tf i n dt h el s pf a u l t i n d e p e n d e n t l ya n dp r o t e c t i o n s w i t c h i n g o nt h ee n t r a n c en o d em u s tr e l yo ne x p o r tn o d e ( 2 ) t h ec u r r e n tp r o t e c t i o ns w i t c h i n gt e c h n o l o g yc a no n l yd e a lw i t h s i n g l el s pf a u l t ，w h i c hc o u l dn o tc o p ew i t hc o n c u r r e n tl s pf a u l t f o rt h ei pf a s tr e r o u t e ： m 北京邮电大学硕士毕业论文 i nt h ei pf a s tr e r o u t i n gt e c h n o l o g y ，t h en e t w o r kn o d e sc a l c u l a t et h e b a c k u pl i n kf o rt h el i n kw h i c hc o n n e c t e dw i t ht h e m s e l v e s w h e ns i n g l e l i n kf a u l to c c u r si nt h en e t w o r k ，t h en e t w o r kn o d ec a nq u i c k l yd e a lw i t h t h ef a u l t i nm u l t i l i n kf a u l tc a s e s ，t h ei pf a s tr e r o u t et e c h n o l o g ym a yl e a d t or o u t i n gl o o p s t h i sp a p e rc a r r i e do u tt h ef o l l o w i n gd e s i g n ，i m p l e m e n t a t i o na n d r e s e a r c hw o r kt os o l v et h ep r o b l e m sm e n t i o n e da b o v e ： ( 1 ) d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs p e cp i n g ： t h i st e c h n o l o g yi sac o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o no fu n i d i r e c t i o n a lf a u l t d e t e c t i o n ，w h i c hw o r k sl i k ei c m pp i n g ，b u ts p e cp i n gh a v em a k eu pt h e d e f i c i e n c yt h a tp i n gw o r k s i nt h em p l sn e t w o r k ( 2 ) d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fe m p s ： t h i st e c h n o l o g yi sb a s e do na ne x i s t i n gb i d i r e c t i o n a lf a u l td e t e c t i o n t e c h n o l o g ya n da c h i e v e dt h ee n h a n c e dp r o t e c t i o ns w i t c h i n gt h r o u g h r e c o r d i n gt h el s ps t a t e s t h i sw i l lc o m p e n s a t et h ei n a d e q u a c i e so f c u r r e n tp r o t e c t i o ns w i t c h i n g ( 3 ) r e s e a r c ht h em a i ns o l u t i o n so fe n h a n c e ds u r v i v a li pn e t w o r k ： a n a l y z ea n dc o m p a r et h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fv a r i o u s s o l u t i o n s ( qa n a l y z et h ep h e n o m e n ao fl f a ( l o o pf r e ea l t e r n a t e ) l o o pi n m u l t i 1 i n kf a i l u r e ： a n a l y z et h er e a s o no fl f a s o l u t i o nf o rr o u t i n gl o o p sa n dd e s i g n e l f a ( e n h a n c e dl o o pf r e ea l t e r n a t e ) t oa v o i dr o u t i n gl o o p s ( 5 ) d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ee l f am e c h a n i s m ： d e s i g na n di m p l e m e n tt h ee - l f ap r o g r a mb a s e do nt h ec o g n i t i v e r o u t i n gt e c h n o l o g y ( c r ) ，t h ee l f ac a na u t o m a t i cd e p l o y m e n ta n da v o i d r o u t i n gl o o p s 北京邮电大学硕士毕业论文 k e yw o r d s ：l s pp r o t e c t i o ns w i t c h i n g ，f a s tr e r o u t i n g ，f a u l t d e t e c t i o n v 北京邮电大学硕十毕业论文 v i 北京邮电大学硕士毕业论文 目录 摘要i 目录i 第1 章绪论。1 1 1 课题背景1 1 2 主要工作2 1 3 论文安排。2 第2 章m p l s 故障检测及保护倒换技术介绍4 2 1m p l s 概j 苤4 2 2m p l s 故障检测方式6 2 2 1 单向检测方式6 2 2 2 双向检测方式。8 2 3m p l s 保护倒换机制。1 l 2 3 11 + 1 保护倒换1 2 2 3 21 ：1 保护倒换1 2 2 3 3i ：n 保护倒换1 3 2 3 4n ：m 保护倒换。1 3 2 3 5 现有保护倒换技术缺陷。1 3 第3 章基于环回地址的s p e cp i n g 技术1 4 3 1s p e cp i n g 技术应用背景1 4 3 2s p e cp i n g 技术难点1 5 3 2 1 特殊数据包收发研究1 6 v 北京邮电大学硕十毕业论文 3 3 基于i 肛仉7 ) ( 系统s p e cp i n g 技术实现1 9 3 3 1l i n u x 内核态实现2 0 3 3 2 客户端程序实现2 2 3 3 3 服务器端程序实现：2 7 3 4s p e cp 烈g 技术组网实验3 0 3 4 1 实验设备3 0 3 4 2 实验网络拓扑3 0 3 4 3 试验方法3 0 3 4 4 实验结论3 1 3 5s p e c p i n g 检测机制缺陷3 2 第4 章增强型m p l s 保护倒换技术3 4 4 1e m p s 程序应用背景介绍3 4 4 2e m p s 技术原理3 5 4 2 1 故障检测原理3 5 4 2 2 增强型保护倒换原理3 6 4 3 基于i 小i ) ( 系统的e m p s 技术实现3 7 4 3 1e m p s 程序框架3 7 4 3 2e m p s 保护倒换流程。3 7 4 3 3e m p s 保护倒换数据结构3 8 4 3 4e m p s 保护倒换主要函数功能定义3 9 4 4e m p s 技术组网实验 4 2 4 4 1 实验设备。4 2 4 4 2 实验网络拓扑4 3 4 4 3 实验方法4 3 4 4 4 实验结论。4 4 v m 北京邮电大学硕士毕业论文 第5 章提高口网络生存性解决方案研究。4 6 5 1 反应式解决方案4 6 5 1 1 完全洪泛方式4 7 5 1 2 有限洪泛方式4 7 5 2 先应式解决方案4 7 5 2 1 故障延迟路由4 8 5 2 2 偏转路由4 9 5 2 3 每目的地址多可用下一跳5 0 5 2 4 快速重路由5 0 5 2 5 多拓扑路由。5 3 5 3 各种提高口网生存性解决方案比较。5 4 第6 章应对多链路故障的e l f a 机制。5 6 6 1u 狻基本原理5 6 6 2 多链路故障条件下l f a 环路分析。5 7 6 2 1 两点之间环路分析5 7 6 2 2 三点之间环路初步分析。5 9 6 2 3 四点之间环路初步分析6 2 6 3 多链路故障条件下l f a 环路避免6 3 6 3 1e u 狐机制基本原理。“ 6 3 2 通信协议流程。山6 4 6 3 3e l f a 机制具体实例6 6 第7 章基于自适应路由策略控制的e l f a 自主部署技术7 2 7 1e l f a 模块与自适应路由策略控制系统关系7 2 7 1 1 自适应路由策略控制系统简介。7 2 7 1 2e l f a 模块与其它模块的交互7 3 i x 北京邮电人学硕上毕业论文 7 2e l f a 模块实现。7 3 7 2 ie l f a 模块基本流程7 3 7 2 2e l f a 模块数据结构7 5 7 2 3e u 认模块函数功能定义7 8 7 3e l f a 组网实验。8 6 7 3 1 实验设备8 6 7 3 2 实验网络拓扑8 6 7 3 3 实验方法8 6 7 3 4 实验结论8 7 第8 章总结与工作展望9 0 8 1 总吉9 0 8 2 不足及进一步工作9 0 参考文献9 1 1 改谢! z 1 个人简历及攻读硕士期间发表文章9 5 个人简历9 5 攻读硕士期间发表文章及专利9 5 x 北京邮电大学硕士毕业论文 1 1 课题背景 第1 章绪论 伴随着信息技术的快速发展，计算机网络对于人们的日常生产生活的影响力 日益增强。社会中各部门、各机构对于计算机网络的依赖程度也在不断增加，计 算机网络已经发展成为关系到社会和谐的重要基础设施。目前，m p l s 与口技 术广泛的应用于计算机网络之中。 口协议是t c p 口协议族中最为核心的协议，所有的t c p 、u d p 、i c m p 等 数据都以口数据报文格式进行传送。由于i p 协议是一种尽力而为的网络协议， 因此口协议不能为用户提供足够的服务质量保证( q o s ) 。在这种情形下便产 生了a t m 技术，2 0 世纪9 0 年代问世的面向连接的a t m 技术在传送实时数据 时能够保证服务质量，这在当时是一种突破性的技术进展。但是部署a t m 网络 过于复杂、其过高应用价格、难于为广大用户所承受，这导致a t m 的发展并不 顺利。为解决口与a t m 在各自发展领域所遇到的问题，产生了m p l s 技术。 m p l s 是一种介于网络层与数据链路层的网络协议，向网络层屏蔽了数据链 路层的实现细节，维护了网络层的相对稳定性。m p l s 通过在相邻结点之间进行 标签交换从而实现数据的快速有效转发。 然而计算机网络由于其自身特性无法保证1 0 0 有效性【1 1 1 2 】。计算机网络服 务的中断会对生产生活产生极大的负面影响，特别是在战争自然灾害等极端恶劣 条件下人们更加需要一个可靠的的计算机网络。因此提高网络生存性技术受到业 界人士广泛关注。 网络生存性是指在网络发生故障后，网络能够继续提供服务的能力【3 1 。提高 网络生存性的核心问题是快速检测到网络故障同时采用有效的方式规避这一故 障，保证数据传输业务的持续性。在m p l s 网络中提高网络生存性具体表现为 l s p 故障检测与保护倒换，丽在礤网络中表现为各种重路由技术的应用。 在m p l s 网络中网络结点检测到l s p 故障之后，使用特定类型的保护倒换 机制对因故障而受损的业务流继续传送。目前目前保护倒换技术的实现方式可分 为：1 + 1 保护倒换、1 - 1 保护倒换、1 - n 保护倒换、n ：m 保护倒换1 4 1 。其中 1 + 1 保护倒换、1 ：1 保护倒换、l ：n 保护倒换只能应对单条l s p 故障，对于两 条或两条以上l s p 故障无能为力。在n ：m 保护倒换方式中，虽然可以一定程 第1 页 北京邮电人学硕士毕业论文 度应对两条或两条以上l s p 故障，但是备份l s p 与工作l s p 无固定对应关系， 无法保证保护倒换的有效性。 在口网络中，现有路由协议( 如o s p f ) 虽然可应对网络故障。但随着网络 的发展，路由协议其恢复时间和效率方面的局限日益明显【5 1 1 6 】。因此，相关研究 人员提出多种故障处理技术来提高网络生存性，这些技术按照机制来划分可以分 为：反应式( r e a c t i v e ) 和先应式( p r o a c t i v e ) 两种1 7 1 。 先应式中的口快速重路由( i pf a s tr e r o u t i n g ) 技术可实现几十毫秒数量级的 故障处理时间。当网络中使用i p 快速重路由技术的l f a 机制时，检测到链路故 障的网络结点，根据提前计算好的l f a 备份下一跳转发数据包。u 狻优点是对 故障进行本地快速处理而且不需要额外控制消息或交互，但是u a 方式只可以 应对单链路故障。 本课题所依托的国家自然科学基金项目“抗毁自愈路由及动态业务分级转发 理论与技术研究 。面对目前m p l s 技术缺陷，在设计实现一种新型的故障检测 机制s p e cp i n g 的同时对现有保护倒换技术进行完善，设计实现e m p s 机制。设 计实现e u a 机制用于完善原有l f a 机制，为提高网络生存性做出一定贡献。 1 2 主要工作 本论文是建立在实验室项目基础上，通过分析总结本人在项目中参与的研 究、编码工作得来。具体包括如下内容： ( 1 ) 设计、实现s p e cp i n g 用于m p l s 层故障检测，搭建网络环境对s p e cp i n g 进行测试。 ( 2 ) 基于现有b f d 技术，设计实现增强型m p l s 保护倒换技术( e n h a n c e d m p l sp r o t e c t i o ns w i t c h i n g ，简称e m p s ) 。搭建网络环境对e m p s 进行验证。 ( 3 ) 收集、阅读国内外关于提高口网络生存性解决方案的文献资料，分析、 比较各种解决方案的优缺点。 ( 4 ) 对l f a ( l o o pf r e ea l t e r n a t i v e s ) 缺陷进行分析，设计一种多链路故障情 况下l f a 环路避免的机制增强型u a ( e n h a n c e du a ，简称e l i a ) 。 ( 5 ) 实现e l f a 模块，该模块作为自适应路由策略控制技术( c o g n i t i v e r o u t i n gt e c h n o l o g y ，简称c r ) 实现的功能子模块，该模块可实现l f a 基本功能 并且规避两点环路出现。 1 3 论文安排 本论文各章节内容安排如下： 第2 页 北京邮电大学硕士毕业论文 第1 章、本章为绪论，主要介绍相关背景以及论文组织情况。 第2 章、首先简单介绍了m p l s 工作机制，然后介绍了m p l s 层故障的两 种检测方式，最后介绍目前m p l s 保护倒换的主要方式。 第3 章、基于现有m p l s 网络故障检测技术，设计实现s p e cp i n g ，并对s p c c p i n g 缺陷进行分析。 第4 章、针对目前m p l s 保护倒换方式不足，设计实现e m p s 用于应对多 故障并发环境。 第5 章、对提高口网络生存性的两大解决方案进行分析比较，总结各种解 决方案优缺点。 第6 章、介绍u a 基本原理，分析存在问题以及设计解决方案。 第7 章、设计实现自适应路由策略控制系统的子模块_ e l f a 模块。 第8 章、对本人研究生期问参与项目进行总结，并提出未来工作的研究重点。 第3 页 寨j ：r 北京邮电人学硕上毕业论文 第2 章mp l s 故障检测及保护倒换技术介绍 这些年互联网技术的高速发展给i s p 带来了巨大的发展空间和利润，但与此 同时用户对于互联网也有一些新的、更高级别的需求。 现今用户已不可能再满足于只使用电子邮件或网页浏览这样简单的网络暇 务，用户需要i s p 提供具有更高带宽的网络服务，而高带宽又要求路由器对多播 与单播流量都具有更高的转发性能( 每秒信息包数) 。能够提供多种业务交换的 a t m 技术曾经被普遍看好，但是a t m 技术的复杂性也限制其在互联网中的应 用。并且用户已经习惯了口协议的广泛应用，希望球协议也可以提供与a t m 一样服务质量。 m p l s 就是在这样的条件下产生的一种技术，它吸收了a t m 的v p i v c i 交 换思想，无缝的集成了坤路由技术的灵活性和数据链路层的简洁性。在无连接的 婵网络中增加了m p l s 这种面向连接的属性。 但是由于人为或自然的原因，网络不可能实现1 0 0 的有效性。底层通信光 缆的意外切断，网络管理员的配置错误及网络的维护都有可能造成m p l s 网络的 中断。因此，实现m p l s 层故障检测与保护倒换成为相关人士关心的焦点。目前 m p l s 故障检测与保护倒换存在如下问题： ( 1 ) 在当前单向故障检测方式中，r r u t 规范中的c v ( c o n n e c t i v i t y v e r i f i c a t i o n ) 方式为典型代表，在该方式中入口结点需在出口结点控制下实现保 护倒换。 ( 2 ) 目前保护倒换方案无法应对并发l s p 故障。 本章主要内容为： ( 1 ) 简单介绍了m p l s 基本原理。 ( 2 ) 介绍m p l s 故障检测的两种方式，单向检测与双向检测。 ( 3 ) 介绍目前m p l s 保护倒换机制。 2 1m p l s 概述 在传统的口网络中，口报头包含着该数据包的路由信息，路由器根据口报 头的信息来独立完成数据包的路由转发。 而在m p l s 网络中，将一个固定的长度的标识分配给f e c 。这个标识将跟 第4 页 北京邮电大学硕士毕业论文 随着数据包传递到下一跳。在路由的过程中，具有m p l s 功能的路由器( l s r ) 将不再分析口数据包的报头信息，而是根据由数据包所携带的标识( l a b e l 标 记) 来决定路由，进行分组转发【8 j 。 m p l s 是一种可以在多种第二层媒质上进行标记交换的网络技术。这一技术 充分结合了第二层交换与第三层路由的特点，将第二层的基础设施和第三层的路 由有机地结合起来。路由在网络的边缘( u r ) 实施，而在m p l s 的网络核心( l s r ) 采用第二层交换。 在介绍m p l s 基本原理之前，先举一个简单的例子。一个不认识路的人要从 a 地到b 地。一般来说有三种方式： ( 1 ) 一直朝一个方向走，当路不通时就返回走另一条路直到走到为止。 ( 2 ) 每过一个路口就向别人打听应该怎么到b 点。 ( 3 ) 在出发之前在地图上选好行进的路线。 如果这三种情况和数据包传输方式相关联的话，就分别是广播、逐级跳寻路 径以及源路由方式。 此外，我们还可以使用另一种方式：在行进的路线上设立一些标记( 如：前 方1 0 0 右转) 来引导路人到达目的地。该方式用在数据包的传输上便是m p l s 方式。 标记交换路径( l s p ) 褫藏么”f；纛貔磊籀i 纛兹乞嬲一； 。彩稚幺，磁 塑叠鏊霪 图2 - 1 自然人寻路方式 m p i _ s 网络的基本工作过程如下1 9 1 ： ( 1 ) 标记边缘路由器和标记交换路由器用标准的路由协议( 如o s p f ) 识别 路由，它们完全可以与非标记交换的路由器互操作，自动生成路由表。 ( 2 ) 标记路由器通过标记分发协议( l d p ) 或采用人工的方式对标准路由协议 生成的路由表赋以标记信息并分发。 第5 页 箩 北京邮电人学硕土毕业论文 ( 3 ) 当标记边缘路由器收到需要通过标记交换网络转发的分组后，分析其 网络层头信息，执行可用的网络层服务，从其路由表中给该分组选择路由，打上 标记然后转发到下一结点的标记交换路由器。 ( 4 ) 标记交换路由器收到带标记的分组，仅基于标记来进行交换，而不分 析网络层头信息。 ( 5 ) 分组到达出口点的标记边缘路由器，此时有两种情况： ( a ) m p l s 边界结点的下一跳为非m p l s 结点。此时带有标志的链路层分组将 采用传统的网络层分组转发方法。先经过网络层的路由选择，然后标记被剥除， 继续向前转发，直至到达目的结点。 ( b ) m p l s 边界结点的下一跳为另一m p l s 域的m p l s 边界结点。此时可以 采用“标志栈 技术，使分组仍然以标志交换方式进行链路层转发，进入邻接的 m p l s 域。 。 2 2m p l s 故障检测方式 为提高m p i s 网络生存性，需要针对m p l s 网络提供故障检测及保护倒换 解决方案。保护倒换是建立在故障检测的基础之上，只有系统检测到链路故障之 后才会启动相应的保护倒换【1 0 】1 1 1 1 。故障的检测按照其实现机制大体可分为两类： 2 2 1 单向检测方式 在单向检测范式中，检测数据包只由被检测l s p 一端的路由器发出。被检 测i , s p 另一端的路由器接收到检测数据包，从而判断m p i s 网络链路状态。 、7 图2 - 2 单向检测方式 该方式的典型代表为r r u t 规范中的c v ( c o n n e c t i v i t yv e r i f i c a t i o n ) ，c v 功能的基本思路是周期性地从入口结点向出口结点发送测试分组( c v 分组) 这些分组具有相同的入口结点标识。出1 3 结点通过分析接收到的c v 分组中的标 识信息来检测是否发生失效事件。除c v 机制外，新一版r r u t y 1 7 1 1 标准补充 规范了快速失效检测( f f d ，f a s tf a i l u r ed e t e c t i o n ) 机制，以帮助实现更快速的故 第6 页 北京邮电大学硕i ：毕业论文 障检测。f f d 的功能与c v 相同，c v 与f f d 的主要区别为： 在c v 方式中以固定时间间隔( 1 秒) 发送c v 分组，而f f d 通过被检测 l s p 两端结点协商实现毫秒级探测【1 2 1 【1 3 1 。 c v f f d 报文格式如下： c v f f d 报文各字段具体含义如下： 表格2 - 1c v f f d 报文字段含义 字段描述 f u n c t i o nt y p e 报文类型，0 x 0 1 代表c v 报文， 0 x 0 7 代表f f d 报文 r e s e r v e d 保留字段，取值为全0 l s pt r a i lt e r m i n a t i o ns o u r c ei d e n t i f i e r t f s i ，连接标识( l s p 唯一的标识) 由1 6 字节的i n g r e s sl s ri d 与4 字节的 l s pi d 组成。对于i p v 4 ，i n g r e s sl s ri d 的前1 0 字节填充为0 x 0 0 ，接着的2 字 节填充为o 】【f f ，最后4 字节为i p v 4 地 址 第7 页 北京邮电大学硕1 ：毕业论文 f r e q u e n c yf f d 报文发送频率，在c v 中无此字段 p a d d i n g填充字段，取值为全0 b i p l 6 报文校验和 ( 1 ) 入口结点向出口结点发送c v 报文，该报文通过被检测l s p 到达出口 结点。 ( 2 ) 出口结点分析接收到的报文类型、频率、t r s i 等信息字段，统计检测 周期内收到的正确报文与错误报文的数量，从而对l s p 的连通性随时进行监控。 ( 3 ) 当出口结点检测到l s p 故障之后，分析出缺陷类型并通告入口结点。 ( 4 ) 入口结点接收到故障通告之后，则认定自身下行链路故障。 2 2 2 双向检测方式 双向检测方式也是通过向对端发送探测包的方式来检测l s p 故障。与单向 检测方式区别在于，被检测l s p 两端的路由器同时向对端发送探测包实现l s p 检测【1 4 】【1 5 】。 第8 页 北京邮电大学硕士毕业论文 图2 5 双向检测方式 该方式的典型代表为趼规范中的双向前向探测( b i d i r e c t i o n a lf o r w a r d i n g d e t e c t i o n ，简称b f d ) 机制【1 5 】，该机制快速地在两个路由器之间的前向路径上 进行链路故障检测。一对路由器在其之间建立会话的l s p 上周期性的发送检测 报文，如果某个系统在一段时问问隔内未收到对端的检测报文，则认为在这条到 相邻系统的双向通道的某个部分发生了故斟1 6 1 。 b f d 控制报文格式如下： o123 01234567890123456789 012345678901 v e r s d i a gi s t a l p lf l q a i d ir l d e t e c tm u l t l l e n g t h m yd i s c r e a m i n a t o r y o u rd i s c r e a m i n a t o r d e s i r e dm i nt xi n t e r v a l r e q ui r e dm i nr xi n t e r v a l r e q u i r e dm i ne c h or xi n t e r v a l a u t ht y p e i a u t hl e n l a u t h e n t i c a t i o nd a t a 图2 - 6b f d 控制报文 b f d 控制报文各字段具体含义如下： 表格2 2b f d 报文字段含义 强制部分 町选部分 字段描述 v c 瑙 b f d 协议版本号 d i a g诊断字，标明本地b f d 系统最后一次 会话d o w n 的原因 第9 页 北京邮电人学硕e 毕业论文 s t a b f d 本地状态 p 如果标记该标志，表示参数发生改变或 发送系统进行连接时，请求对方立即进 行确认和响应。否则，不请求对方进行 确认和响应 f 响应p 标志置位的回应报文中必须将f 标志置位 c 转发控制分离标志，一旦置位，控制平 面的变化不影响b f d 检测，如：控制 平面为i s i s ，当i s i s 重启g r 时，b f d 可以继续监测链路状态 a 认证标识，置位代表会话需要进行验证 d 查询请求，置位代表发送方期望采用查 询模式对链路进行监测 r 预留 d e t e c tm u l t 检测超时倍数，用于检测方计算检测超 时时间 m yd i s c r e a m i n a t o rb f d 会话连接本地标识符 1 幻u rd i s c r e a m i n a t o rb f d 会话连接远端标识符 d e s i r e dm i nt xi i l t e r v a l 本地支持的最小b f d 报文发送间隔 r e q u i r e dm i n r xi n t e r v a l 本地支持的最小b f d 接收间隔 r e q u i r e dm i n e c h