ES2988369T3 - Un sistema y un método para enrutar tráfico en una red de MPLS - Google Patents
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Abstract
Se proporciona un sistema y un método para su uso en una red MPLS, en donde el sistema comprende al menos un elemento de enrutamiento configurado para compartir uno o más circuitos entre múltiples instancias de protocolo de enrutamiento de Sistema Intermedio a Sistema Intermedio (IS-IS), en donde cada una de las múltiples instancias está asociada con una base de datos única, y en donde el al menos un elemento de enrutamiento comprende una entidad de gestión configurada para: gestionar una pluralidad de agentes de software de ingeniería de tráfico cada uno asociado con una base de datos respectiva, y asignar recursos disponibles a instancias respectivas; actualizar al menos una de la pluralidad de bases de datos; y para el tráfico que está a punto de ser transportado a través de una instancia específica, determinar una instancia vecina a través de la cual se transportará dicho tráfico, basándose en información comprendida en la base de datos asociada con la instancia específica a través de la cual se transportará dicho tráfico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Un sistema y un método para enrutar tráfico en una red de MPLS
Campo técnico
La presente divulgación se refiere en general al campo de la interconexión en red y, en particular, al enrutamiento de flujos de red de tráfico de comunicaciones.
Glosario
BGP - protocolo de puerta de enlace perimetral
CPU - unidad central de procesamiento
CSPF - trayectoria más corta restringida en primer lugar
ERO - objeto de ruta explícita
FIB - base de información de reenvío
FPGA - matriz de puertas programables en campo
IETF - grupo de trabajo de ingeniería de Internet
IGP - protocolo de puerta de enlace interior
IS-IS - sistema intermedio a sistema intermedio
LSDB - base de datos de estado de enlace
MI-RTR - enrutador con capacidad de múltiples instancias
MPLS - conmutación de etiquetas multiprotocolo
MPLS-NH - conmutación de etiquetas multiprotocolo - siguiente salto
PDU - unidad de datos de protocolo
RFC - solicitud de comentarios
RIB - base de información de ruta
RSVP - protocolo de reserva de recursos
RTR - enrutador
SI-RTR - enrutador con capacidad de instancia única
SRLG - grupo de enlace de riesgo compartido
TE - ingeniería de tráfico
TED - base de datos de ingeniería de tráfico
TLV -tipo-longitud-valor
Antecedentes
El protocolo ISO 10589 es una norma internacional que fue diseñada para establecer conectividad y accesibilidad entre sistemas de extremo y sistemas intermedios en subredes individuales. Sin embargo, este protocolo permitía que únicamente una entidad operara en un circuito dado.
A continuación, el RFC 8202 del IETF, "IS-IS Multi-Instance", definió un mecanismo que permite a un único enrutador compartir uno o más circuitos entre múltiples instancias de protocolo de enrutamiento de Sistema Intermedio a Sistema Intermedio (Intermediate System to Intermediate System, IS-IS).
El uso de múltiples instancias permite el aislamiento de los recursos asociados con cada instancia, donde los enrutadores generan adyacencias específicas de la instancia, mientras que cada instancia puede configurarse para soportar múltiples topologías. Cada topología está asociada con una base de datos de estado de enlace (Link State Database, LSDB) única y cada unidad de datos de protocolo (Protocol Data Unit, PDU) contiene un tipo-longitud-valor (Type-Length-Value, TLV) que identifica la instancia y la topología (o topologías) a la que pertenece esa PDU.
El RFC 8202 divulga una opción para configurar interfaces en un entorno de múltiples instancias, y también puede usarse para manejar el aspecto de la topología de enrutamiento IPv4 e IPv6 nativa tradicional. Sin embargo, no existe una solución para manejar los requisitos de ingeniería de tráfico de una red MPLS que se basa en una instancia múltiple IS-IS como el protocolo de puerta de enlace interior (Interior Gateway Protocol, "IGP"), conocido como una instancia IS-IS-TE, que se usa para intercambiar información de enrutamiento entre puertas de enlace (comúnmente enrutadores) dentro de un sistema autónomo (por ejemplo, un sistema de redes de área local corporativas).
Un MI-RTR (un enrutador que soporta múltiples instancias IS-IS) se denomina "enrutador apto para múltiples<instancias". Cuando un enrutador de este tipo es parte de una red de ingeniería de tráfico (Traffic-Engineering,>"T<e>") de MPLS, requiere soporte para una base de datos de ingeniería de tráfico (Traffic-Engineering Database, "TED") por cada instancia IS-IS para satisfacer las necesidades de CSPF de protocolo de MPLS-TE.
Se requiere que cada TED contenga una información de topología única perteneciente a la instancia IS-IS relevante, que incluye enrutadores e interfaces asociados con la instancia, con toda la información TE relevante, tal como disponibilidad de ancho de banda, grupos de administración y SRLG.
Un protocolo de transporte de MPLS tal como RSVP-TE usa una combinación del algoritmo de trayectoria más corta restringida en primer lugar (Constrained Shortest Path First, CSPF) y objetos de ruta explícita (Explicit Route Objects, ERO) para determinar cómo se enrutaría el tráfico a través de la red.
El documento EP 3410654 divulga un método mediante el que un primer nodo de enrutamiento virtual de un dispositivo de red de un único chasis que tiene una pluralidad de componentes de reenvío y una pluralidad de enlaces de estructura acoplan pares respectivos de la pluralidad de componentes de reenvío en las respectivas interfaces de estructura de la pluralidad de componentes de reenvío, selecciona una interfaz de tejido de un componente de reenvío que tiene una interfaz de salida hacia un destino de red y que está asociada con el primer nodo de enrutamiento virtual. A continuación, la interfaz de estructura se anuncia al segundo nodo de enrutamiento virtual como el siguiente salto para el destino de la red y una etiqueta para su uso en el establecimiento de una trayectoria conmutada de etiqueta de transporte (Label Switch Path, LSP). El segundo nodo de enrutamiento virtual calcula una trayectoria para que la LSP de transporte incluya la interfaz de estructura y establece la LSP de transporte a lo largo de la trayectoria calculada.
El documento EP 3264691 describe métodos para el descubrimiento automático de instancias de servicios virtuales configuradas para aplicar un servicio dado a un paquete en un entorno de interconexión en red definida por software (Software-Defined Networking, SDN)/virtualización de funciones de red (Network Functions Virtualization, NFV). Las instancias de servicios virtuales se implementan como entidades virtuales alojadas en dispositivos físicos para ofrecer servicios por un proveedor de servicios. Los métodos permiten el descubrimiento automático por un dispositivo de red de puerta de enlace de instancias de servicios virtuales para un servicio dado como entidades de equilibrio de carga.
La presente divulgación busca proporcionar una solución que resuelva los obstáculos descritos anteriormente asociados con la monitorización de flujo de tráfico.
Sumario
La invención se define por las reivindicaciones adjuntas.
Un objeto de la presente divulgación es proporcionar un elemento de red novedoso y un software, operativos en una red de comunicaciones, que permita la monitorización de flujos de tráfico conocidos.
Otros objetos de la presente divulgación se harán evidentes a partir de la siguiente descripción.
De acuerdo con un primer ejemplo, se proporciona un sistema configurado para usarse en una red de conmutación de etiqueta multiprotocolo, MPL<s>, dicho sistema se caracteriza por que el sistema comprende un elemento de enrutamiento configurado para compartir uno o más circuitos entre múltiples instancias de protocolo de enrutamiento de sistema intermedio a sistema intermedio (IS-IS), en donde cada una de las múltiples instancias de protocolo de enrutamiento está asociada con su propia base de datos única, y en donde dicho elemento de enrutamiento comprende una entidad de gestión configurada para: gestionar una pluralidad de agentes de software de ingeniería de tráfico en donde cada uno de dichos agentes de software de ingeniería de tráfico está asociado con una base de datos respectiva de entre dichas bases de datos únicas, y asigna recursos disponibles a instancias de protocolo de enrutamiento respectivas para transportar tráfico a través de las mismas; actualizar las bases de datos asociadas con unas respectivas instancias de protocolo de enrutamiento; y para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, determinar, en una basead hoc,una o más bases de datos de entre la pluralidad de bases de datos asociadas con dichas múltiples instancias de protocolo de enrutamiento, en donde dicha una o más bases de datos determinadas se usarán para determinar una trayectoria a lo largo de la que se transportará dicho tráfico.
De acuerdo con otro ejemplo, el sistema comprende para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, determinar por la entidad de gestión una instancia de protocolo de enrutamiento vecina a través de la que se transportará dicho tráfico, basándose en la información comprendida en la base de datos asociada con la instancia de protocolo de enrutamiento específica a través de la que se transportará dicho tráfico.
De acuerdo con otro ejemplo, se proporciona un método configurado para usarse en una red de conmutación de etiqueta multiprotocolo, MPLS, por una entidad de gestión que comprende un elemento de enrutamiento, en donde dicho método está caracterizado por que el elemento de enrutamiento está configurado para compartir uno o más circuitos entre múltiples instancias de protocolo de enrutamiento de sistema intermedio a sistema intermedio (IS-IS), y en donde cada una de las múltiples instancias de protocolo de enrutamiento está asociada con su propia base de datos única, comprendiendo dicho método las etapas de:
gestionar una pluralidad de agentes de software de ingeniería de tráfico en donde cada uno de dichos agentes de software de ingeniería de tráfico está asociado con una base de datos respectiva de entre dichas bases de datos únicas, y asignar recursos disponibles a instancias de protocolo de enrutamiento respectivas para transportar tráfico a través de ellas;
actualizar al menos una de la pluralidad de bases de datos asociadas con una instancia de protocolo de enrutamiento respectiva; y para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, determinar, en una basead hoc,una o más bases de datos de entre la pluralidad de bases de datos asociadas con dichas múltiples instancias de protocolo de enrutamiento, en donde dicha una o más bases de datos determinadas se usarán para determinar una trayectoria a lo largo de la que se transportará dicho tráfico.
Aún en otro ejemplo, para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, el método comprende determinar una instancia de protocolo de enrutamiento vecina a través de la que se transportará dicho tráfico, basándose en la información comprendida en la base de datos asociada con la instancia de protocolo de enrutamiento específica a través de la que se transportará dicho tráfico.
De acuerdo con otro ejemplo, la etapa de actualizar al menos una de la pluralidad de bases de datos comprende actualizar cada una de la pluralidad de bases de datos.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran varios ejemplos de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de las invenciones divulgadas en el presente documento.
La Figura 1 ilustra una visión general esquemática de la topología de red de TE de múltiples instancias, construida de acuerdo con un ejemplo de la presente invención; y
La figura 2 ilustra una visión general esquemática de la estructura de la tabla de enrutamiento y reenvío de MI-RTR, construida de acuerdo con otro ejemplo de la presente invención.
Descripción de ejemplos ilustrativos
Algunos de los detalles y valores específicos en la siguiente descripción detallada se refieren a ciertos ejemplos de la divulgación. Sin embargo, esta descripción se proporciona únicamente a modo de ejemplo y no pretende limitar el alcance de la invención de ninguna manera. Como apreciarán los expertos en la materia, el método y dispositivo reivindicados pueden implementarse usando otros métodos que son conocidos en la técnicaper se.
Consideremos el siguiente ejemplo ilustrado en la Figura 1, en el que se construye un sistema de comunicación de acuerdo con una realización de la presente divulgación y es operativo en una red de MPLS. El sistema de comunicación que se representa en esta figura comprende una pluralidad de enrutadores asociados con múltiples instancias (es decir, enrutadores aptos para múltiples instancias) MI-RTR1 a MI-RTR4y una pluralidad de enrutadores de instancia única (Single Instances Router, SI-RTR), cada uno asociado con una única instancia.
Las soluciones de la técnica anterior adoptadas previamente por la industria se basaban en seleccionar una de las instancias entre las múltiples instancias disponibles, para operar como una instancia fija a través de la que se transportará el tráfico mientras se usa una única base de datos asociada con esa instancia.
La presente invención proporciona otra solución que se basa en un principio subyacente completamente diferente. De acuerdo con la presente invención, cada una de las múltiples instancias está asociada a su propia base de datos, y la selección se realiza basándose en una determinaciónad hocen cuanto a cuáles de las bases de datos entre la pluralidad de bases de datos se usarán cuando se determina una trayectoria a lo largo de la que se transportará el tráfico. Otro desafío asociado con esta solución que debe superarse es cómo gestionar esta pluralidad de bases de datos y asignar recursos entre ellas. Para ello, cada base de datos asociada con una de las múltiples instancias se proporciona con un agente de software de ingeniería de tráfico. Una entidad de gestión comprendida en el enrutador está configurada para actualizar cada una de las bases de datos, por ejemplo, actualizaciones acerca de cambios que ocurrieron en sus vecinos adyacentes, y para determinar cuál de los vecinos se usará para el transporte de tráfico.
El software de ingeniería de tráfico de conmutación de etiqueta multiprotocolo (Multiprotocol Label Switching, MPLS) permite que una red troncal de MPLS replique y amplíe las capacidades de ingeniería de tráfico de las redes de capa 2. La ingeniería de tráfico es esencial para las redes troncales de los proveedores de servicios y de los proveedores de servicios de Internet que soportan una alta capacidad de transmisión en redes que son muy resistentes. La ingeniería de tráfico de MPLS proporciona un enfoque integrado a la ingeniería de tráfico. Con MPLS, las capacidades de ingeniería de tráfico se integran dentro de la capa 3, que optimiza el enrutamiento de tráfico de IP, dadas las restricciones impuestas por la capacidad y la topología de la red troncal.
Las capacidades de nivel IS-IS de los enrutadores se pueden configurar globalmente y/o por interfaz. Los parámetros del nivel de interfaz pueden especificar el nivel de enrutamiento de la interfaz, así como las capacidades y parámetros vecinos que definen las adyacencias que se establecen. Típicamente, cuando se activa una instancia IS-IS, el enrutador puede operar como enrutador de nivel 1 y/o de nivel 2 con bases de datos asociadas. Los enrutadores ejecutan cálculos de trayectoria más corta en primer lugar (Shortest Path First, SPF) por separado para el enrutamiento de área de nivel 1 y para el enrutamiento de múltiples áreas de nivel 2, para crear una tabla de enrutamiento de IS-IS para la instancia IS-IS.
Como puede observarse a partir de esta Figura 1, tanto MI-RTR3 como MI-RTR4 están asociados (por ejemplo, participan en un circuito de difusión) cada uno con las instancias B y C. Hay una pluralidad de túneles de RSVP-TE que se extienden entre MI-RTR3 y MI-RTR4, donde cada uno de estos túneles está asociado con una instancia de IS IS diferente.
El protocolo de reserva de recursos - ingeniería de tráfico ("RSVP-TE") es una extensión del protocolo de reserva de recursos (Resource Reservation Protocol, RSVP) para ingeniería de tráfico. Soporta la reserva de recursos a través de una red IP. Las aplicaciones que se ejecutan en sistemas de extremo de IP pueden usar RSVP para indicar a otros nodos la naturaleza de los flujos de paquetes que desean recibir (por ejemplo, ancho de banda, fluctuación, ráfaga máxima y similares).
El RSVP-TE, como se describe en RFC 3209 y RFC 5151, generalmente permite el establecimiento de trayectorias conmutadas por etiquetas (LSP) de MPLS, teniendo en cuenta parámetros de restricción de red, tales como el ancho de banda disponible y los saltos explícitos.
En el presente ejemplo, se usa el protocolo RSVP-TE para establecer un túnel entre dos puntos de extremo (MI-RTR) en la red de comunicación, basándose en información de la trayectoria más corta restringida en primer lugar (CSPF) derivada de una única instancia de TE de IS-IS.
Durante la operación, el operador de la red de comunicaciones puede establecer un túnel que está asociado explícitamente con una instancia de IS-IS dada, seleccionada entre una pluralidad de instancias soportadas por el MI-RTR respectivo.
Cuando se establece un túnel, el MI-RTR relevante puede usar el mismo conjunto de interfaces de bucle de retorno virtuales que se usan como fuente de señalización de RSVP y que sirven como los destinos para todas las instancias de ISIS locales configuradas en los dispositivos respectivos.
Un MI-RTR está configurado con múltiples instancias para admitir la instalación de rutas de IS-IS relevantes en una única tabla de base de información de rutas (Route Information Base, "RIB"). Para distinguir entre las diferentes trayectorias de IS-IS que llegan al mismo destino, cada instancia de IS-IS se proporciona preferentemente con una preferencia de distancia de administración configurada por el usuario.
Usando la tabla de RIB, un procesador asociado realiza una selección de ruta basándose en el valor de distancia de administración (un valor más bajo significa una prioridad más alta) y, a continuación, la ruta seleccionada se introduce en la tabla de base de información de reenvío (Forwarding Information Base, FIB).
Si un MI-RTR está asociado con múltiples túneles de RSVP-TE dirigidos a un enrutador de destino, donde cada uno de los túneles de RSVP-TE está asociado con una instancia de IS-IS diferente, el procesador usa preferentemente la tabla de RIB para seleccionar uno de los túneles de RSVP-TE implementando un algoritmo de distancia de administración.
En el caso de que se use un MI-RTR que actúa como enrutador de extremo de cabecera (es decir, un punto de entrada a un túnel de RSVP-TE) para establecer los túneles RSVP-TE en una tabla MPLS especializada, se usa el MI-RTR para la resolución de rutas de siguiente salto de protocolo recursivo como BGP, que, a su vez, puede requerir accesibilidad de MPLS al destino (es decir, familia de direcciones de unidifusión etiquetada de BGP).
Además, cuando dos MI-RTR adyacentes pertenecen a una o más múltiples instancias de IS-IS-TE, se requiere un manejo especial para asignar ancho de banda en la interfaz de recursos compartidos. Un túnel de RSVP puede requerir una cierta asignación de ancho de banda en una interfaz para una instancia de IS-IS-TE dada. Sin embargo, es posible que sea necesario cambiar la asignación de ancho de banda para la misma interfaz, cuando otra instancia asociada con ese enrutador esté a punto de usarse. Un MI-RTR se puede configurar con múltiples interfaces lógicas (subinterfaces), cada una para una instancia de IS-IS-TE diferente, y usar un cálculo de recursos compartido en un RSVP para permitir cambios que afecten a la conmutación de una instancia a otra.
La cuestión de la priorización de túnel de RSVP-TE a través de múltiples instancias se puede determinar aplicando el mecanismo "primero en llegar, primero en ser servido", donde se usa un mecanismo de preferencia de RSVP (suave o rígido) para establecer túneles de RSVP-TE basándose en la información de TED de IS-IS disponible.
La Figura 2 ilustra un ejemplo de una visión general esquemática de la tabla de enrutamiento y reenvío de MI-RTR, construida de acuerdo con otra realización de la presente invención. Como puede observarse en este ejemplo, la tabla comprende detalles de un sistema de MI-RTR, donde IS-IS está asociado con múltiples bases de datos de ingeniería de tráfico y el RSVP se actualiza con información en el IS-IS de TED por instancia. La información de IS-IS se incluye preferentemente en una tabla de enrutamiento de IPv4/IPv6, y la información de RSVP-TE (resolución de túnel) está comprendida en una tabla de MPLS-NH.
Claims (5)
1. Un sistema configurado para usarse en una red de conmutación de etiqueta multiprotocolo, MPLS, dicho sistema está caracterizado por que el sistema comprende un elemento de enrutamiento configurado para compartir uno o más circuitos entre múltiples instancias de protocolo de enrutamiento de sistema intermedio a sistema intermedio, IS-IS, en donde cada una de las múltiples instancias de protocolo de enrutamiento está asociada con su propia base de datos única, y en donde dicho elemento de enrutamiento comprende una entidad de gestión configurada para:
gestionar una pluralidad de agentes de software de ingeniería de tráfico en donde cada uno de dichos agentes de software de ingeniería de tráfico está asociado con una base de datos respectiva de entre dichas bases de datos únicas, y asignar recursos disponibles a instancias de protocolo de enrutamiento respectivas para transportar tráfico a través de ellas;
actualizar las bases de datos asociadas con respectivas instancias de protocolo de enrutamiento; y
para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, determinar, en una basead hoc,una o más bases de datos de entre la pluralidad de bases de datos asociadas con dichas múltiples instancias de protocolo de enrutamiento, en donde dicha una o más bases de datos determinadas se usarán para determinar una trayectoria a lo largo de la que se transportará dicho tráfico.
2. Un método configurado para usarse en una red de conmutación de etiqueta multiprotocolo, MPLS, por una entidad de gestión comprendida en un elemento de enrutamiento, en donde dicho método está caracterizado por que el elemento de enrutamiento está configurado para compartir uno o más circuitos entre múltiples instancias de protocolo de enrutamiento de sistema intermedio a sistema intermedio IS-IS, y en donde cada una de las múltiples instancias de protocolo de enrutamiento está asociada con su propia base de datos única, comprendiendo dicho método las etapas de:
gestionar una pluralidad de agentes de software de ingeniería de tráfico en donde cada uno de dichos agentes de software de ingeniería de tráfico está asociado con una base de datos respectiva de entre dichas bases de datos únicas, y asignar recursos disponibles a instancias de protocolo de enrutamiento respectivas para transportar tráfico a través de ellas;
actualizar las bases de datos asociadas con las respectivas instancias de protocolo de enrutamiento; y para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, determinar, en una basead hoc,una o más bases de datos de entre la pluralidad de bases de datos asociadas con dichas múltiples instancias de protocolo de enrutamiento, en donde dicha una o más bases de datos determinadas se usarán para determinar una trayectoria a lo largo de la que se transportará dicho tráfico.
3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema comprende para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, dicha entidad de gestión está configurada para determinar una instancia de protocolo de enrutamiento vecina a través de la que se transportará dicho tráfico, basándose en la información comprendida en la base de datos asociada con la instancia de protocolo de enrutamiento específica a través de la que se transportará dicho tráfico.
4. El método de la reivindicación 2, en donde el método comprende para el tráfico que está a punto de transportarse a través de una instancia de protocolo de enrutamiento específica, determinar una instancia de protocolo de enrutamiento vecina a través de la que se transportará dicho tráfico, basándose en la información comprendida en la base de datos asociada con la instancia de protocolo de enrutamiento específica a través de la que se transportará dicho tráfico.
5. El método de la reivindicación 2, en donde la etapa de actualizar las bases de datos asociadas con las respectivas instancias de protocolo de enrutamiento comprende actualizar cada una de la pluralidad de bases de datos.
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