用于报告标签交换路径中的不可用性的方法和系统与流程

1.本公开涉及通信网络。更具体地，本公开涉及用于高效地报告标签交换路径中的不可用性的方法和系统。


背景技术：

2.标签交换协议可以便于网络中的路由技术，该路由技术基于短路径标签而非网络地址(诸如互联网协议(ip)地址)来将分组从一个交换机引导到下一个交换机。以这种方式，标签交换协议可以通过避免路由表中的复杂查找来便于高效的流量转发。如果交换机由于不可用性(例如，链路或节点故障)而不能转发分组，那么交换机可以使用互联网控制消息协议(icmp)将不可用性信息发送给其他交换机。icmp还可以用于操作信息共享，诸如服务的不可用性或者主机或交换机的不可到达性。然而，由于标签交换路径中的交换机可以依赖标签来转发分组，所以交换机可能不知道分组的客户网络。作为结果，交换机可能不会使用icmp以关于不可用性而通知客户网络。


技术实现要素：

3.在一个方面，本公开提供了一种用于报告标签交换网络中的不可用性的方法，其包括：由所述标签交换网络的交换机来确定标签交换路径不可用于转发分组；生成通知消息，所述通知消息用于在所述标签交换路径的相应上游跳处收集不可用性信息，其中所述通知消息包括深度指示器和在所述交换机处的所述分组的入口标签，所述深度指示器指示所收集的不可用性信息的深度；以及响应于所述交换机是所述标签交换路径上的中间交换机，将所述通知消息转发给所述标签交换路径上的上游交换机，由此允许所述上游交换机将另外的不可用性信息收集在所述通知消息中。
4.在一些实施例中，方法还包括：响应于确定所述标签交换路径不可用于转发所述分组，释放针对所述分组的本地标签。
5.在一些实施例中，释放所述本地标签包括：响应于确定所述不可用性而启动定时器；以及响应于基于所述定时器而检测到释放条件，释放所述本地标签。
6.在一些实施例中，方法还包括：通过从所述标签交换路径上的下游交换机接收第二通知消息，来确定所述标签交换路径的所述不可用性；以及从所述第二通知消息获得包括在所述下游交换机处的所述分组的第二入口标签的不可用性信息。
7.在一些实施例中，生成所述通知消息还包括：将包括在所述交换机处的所述分组的所述入口标签的本地不可用性信息与所获得的所述不可用性信息合并，以生成所述所收集的不可用性信息；递增所述第二通知消息的第二深度指示器，以生成所述深度指示器；以及将所述所收集的不可用性信息和所述深度指示器包括到所述通知消息中。
8.在一些实施例中，所述通知消息还包括：所述分组的标签交换头部，基于所述标签交换头部，所述分组在所述标签交换路径上被转发；以及被封装在所述分组中的内部分组的内部头部。
9.在一些实施例中，方法还包括：响应于所述交换机是所述标签交换路径上的边缘交换机，标识所述通知消息中的所述内部头部的源地址；以及将指示所述不可用性的错误消息发送到所述标识符源地址。
10.在一些实施例中，方法还包括：响应于所述交换机是所述标签交换路径上的边缘交换机，标识所述通知消息中的所述标签交换头部的服务标识符，其中所述服务标识符与由所述标签交换路径提供的服务相关联；以及基于所述服务标识符来标识服务数据库。
11.在一些实施例中，方法还包括：响应于所述交换机是所述标签交换路径上的边缘交换机，生成针对管理系统的警报，所述管理系统配置所述标签交换网络，其中所述警报包括所述通知消息中的所述所收集的不可用性信息。
12.在一些实施例中，方法还包括：确定针对所述分组的转发类，其中所述转发类指示能够被转发给相同边缘交换机的分组的类；以及将所述转发类的信息包括到所述通知消息中。
13.在另一方面，本公开提供了一种标签交换网络中的计算机系统，其包括：处理器；存储指令的非瞬态计算机可读存储介质，所述指令当由所述处理器执行时，使所述处理器执行用于报告所述标签交换网络中的不可用性的方法。所述方法包括：确定标签交换路径不可用于转发分组；生成通知消息，所述通知消息用于在所述标签交换路径的相应上游跳处收集不可用性信息，其中所述通知消息包括深度指示器和在所述计算机系统处的所述分组的入口标签，所述深度指示器指示所收集的不可用性信息的深度；以及响应于所述交换机是所述标签交换路径上的中间节点，将所述通知消息转发给所述标签交换路径上的上游节点，由此允许所述上游节点将另外的不可用性信息收集在所述通知消息中。
14.在一些实施例中，所述方法还包括：响应于确定所述标签交换路径不可用于转发所述分组，释放针对所述分组的本地标签。
15.在一些实施例中，释放所述本地标签包括：响应于确定所述不可用性而启动定时器；以及响应于基于所述定时器而检测到释放条件，释放所述本地标签。
16.在一些实施例中，所述方法还包括：通过从所述标签交换路径上的下游节点接收第二通知消息，来确定所述标签交换路径的所述不可用性；以及从所述第二通知消息获得包括在所述下游节点处的所述分组的第二入口标签的不可用性信息。
17.在一些实施例中，生成所述通知消息还包括：将包括在所述计算机系统处的所述分组的所述入口标签的本地不可用性信息与所获得的所述不可用性信息合并，以生成所述所收集的不可用性信息；递增所述第二通知消息的第二深度指示器，以生成所述深度指示器；以及将所述所收集的不可用性信息和所述深度指示器包括到所述通知消息中。
18.在一些实施例中，所述通知消息还包括：所述分组的标签交换头部，基于所述标签交换头部，所述分组在所述标签交换路径上被转发；以及被封装在所述分组中的内部分组的内部头部。
19.在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述计算机系统是所述标签交换路径上的边缘节点，标识所述通知消息中的所述内部头部的源地址；以及将指示所述不可用性的错误消息发送到所述标识符源地址。
20.在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述计算机系统是所述标签交换路径上的边缘节点，标识所述通知消息中的所述标签交换头部的服务标识符，其中所述服务标
识符与由所述标签交换路径提供的服务相关联；以及基于所述服务标识符来标识服务数据库。
21.在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述计算机系统是所述标签交换路径上的边缘节点，生成针对管理系统的警报，所述管理系统配置所述标签交换网络，其中所述警报包括所述通知消息中的所述所收集的不可用性信息。
22.在一些实施例中，所述方法还包括：确定针对所述分组的转发类，其中所述转发类指示能够被转发给相同边缘节点的分组的类；以及将所述转发类的信息包括到所述通知消息中。
附图说明
23.图1a图示了根据本技术的一个实施例的对分布式网络环境中的标签交换路径中的不可用性的示例性报告。
24.图1b图示了根据本技术的一个实施例的标签交换路径中的不可用性向客户网络的示例性报告。
25.图2图示了根据本技术的一个实施例的用于报告分布式网络环境中的标签交换路径中的不可用性的示例性通信。
26.图3a图示了根据本技术的一个实施例的具有标签交换路径的不可用性信息的示例性通知消息。
27.图3b图示了根据本技术的一个实施例的具有标签交换路径的累积不可用性信息的示例性通知消息。
28.图4a呈现了图示根据本技术的一个实施例的交换机将标签交换路径的不可用性信息合并到通知消息中的过程的流程图。
29.图4b呈现了图示根据本技术的一个实施例的交换机将标签交换路径的不可用性信息累积到通知消息中的过程的流程图。
30.图5呈现了图示根据本技术的一个实施例的交换机将标签交换路径的不可用性信息提供给客户网络的过程的流程图。
31.图6图示了根据本技术的一个实施例的支持对标签交换路径中的不可用性的报告的示例性交换机。
32.在各附图中，类似的附图标记指代相同的附图元件。
具体实施方式
33.以下描述被呈现以使得任何本领域技术人员能够制作和使用本发明，并且在特定应用及其要求的上下文中提供以下描述。对所公开的实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文中限定的一般原理可以被应用到其他实施例和应用，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不限于示出的实施例，而是要被赋予与权利要求书一致的最宽范围。
34.概述
35.互联网是针对在物理和虚拟设备上运行的各种应用的递送介质。这样的应用已经带来了针对跨多个设备分布的网络的日益增长的需求。作为结果，装备供应商竞相构建能
够便于分布式网络的交换机。例如，虚拟专用网络(vpn)(诸如虚拟专用局域网(lan)服务(vpls)或第3层vpn(l3vpn))可以在跨多个远程站点分布的客户网络中提供虚拟化网络。vpn允许地理上分布的站点共享第2层和/或第3层域。作为结果，客户网络的不同站点可以在第2层和/或第3层域内转发流量。vpn可以使用标签交换协议(诸如多协议标签交换(mpls)协议)来部署。
36.标签交换协议可以便于网络中的路由技术，该路由技术基于短路径标签而非网络地址(诸如互联网协议(ip)地址)来将分组从一个交换机引导到下一个交换机。以这种方式，标签交换协议可以通过避免路由表中的复杂查找来便于高效的流量转发。如果交换机由于不可用性(例如，链路或节点故障)而不能转发分组，那么交换机可以使用互联网控制消息协议(icmp)将不可用性信息发送给其他交换机。icmp还可以用于操作信息共享，诸如服务的不可用性或者主机或交换机的不可到达性。然而，由于标签交换路径中的交换机可以依赖标签来转发分组，所以交换机可能不知道分组的客户网络。作为结果，交换机可能不会使用icmp以关于不可用性而通知客户网络。
37.本发明的一个实施例提供了一种可以报告标签交换网络中的不可用性的交换机。在操作期间，交换机可以确定标签交换路径不可用于转发分组。然后交换机可以生成通知消息，通知消息用于在标签交换路径的相应上游跳处收集不可用性信息。通知消息包括深度指示器和在交换机处的分组的入口标签，深度指示器指示所收集的不可用性信息的深度。如果交换机是标签交换路径上的中间交换机，那么交换机可以将通知消息转发给标签交换路径上的上游交换机，由此允许上游交换机将另外的不可用性信息收集在通知消息中。
38.在对该实施例的一个变型中，如果标签交换路径不可用于转发分组，那么交换机可以释放针对分组的本地标签。
39.在另一变型中，为了释放本地标签，交换机可以在确定不可用性后启动定时器，并且在交换机基于定时器而检测到释放条件的情况下释放本地标签。
40.在对该实施例的一个变型中，交换机可以通过从标签交换路径上的下游交换机接收第二通知消息，来确定标签交换路径的不可用性。然后交换机可以从第二通知消息获得不可用性信息，该不可用性信息可以包括在下游交换机处的分组的第二入口标签。
41.在另一变型中，为了生成通知消息，交换机可以将本地不可用性信息与所获得的不可用性信息合并，以生成所收集的不可用性信息，本地不可用性信息可以包括在交换机处的分组的入口标签。随后，为了生成通知消息，系统可以递增第二通知消息的第二深度指示器，以生成深度指示器，并且将所收集的不可用性信息和深度指示器包括到通知消息中。
42.在对该实施例的一个变型中，通知消息还可以包括分组的标签交换头部和被封装在分组中的内部分组的内部头部。分组可以基于标签交换头部而在标签交换路径上被转发。
43.在另一变型中，如果交换机是标签交换路径上的边缘交换机，那么交换机可以标识通知消息中的内部头部的源地址。然后交换机可以将指示不可用性的错误消息发送给标识符源地址。
44.在另一变型中，如果交换机是标签交换路径上的边缘交换机，那么交换机可以标识通知消息中的标签交换头部的服务标识符。服务标识符可以与由标签交换路径提供的服
务相关联。然后交换机可以基于服务标识符来标识服务数据库。
45.在对该实施例的一个变型中，如果交换机是标签交换路径上的边缘交换机，那么交换机可以生成针对管理系统的警报，管理系统配置标签交换网络。警报可以包括通知消息中的所收集的不可用性信息。
46.在对该实施例的一个变型中，交换机可以确定针对分组的转发类。转发类可以指示可以被转发给相同边缘交换机的分组的类。交换机可以将转发类的信息包括到通知消息中。
47.本文中描述的实施例通过向边缘交换机转发通知消息，来解决向路径的边缘交换机报告标签交换路径中的不可用性的问题，通知消息可以在路径的每个上游跳处收集(或累积)不可用性信息。在路径的每跳处，交换机可以获得(或生成)消息，将本地路径信息合并到消息中，并且将经更新的消息转发给上游交换机。以这种方式，当消息到达路径的边缘交换机时，边缘交换机可以确定针对整个路径的不可用性信息，并执行补救动作。另外，边缘交换机可以基于所收集的(或所累积的)不可用性信息将错误消息发送给客户网络。
48.利用现有技术，如果交换机确定分组由于问题(例如，链路和/或节点的不可用性)而不可递送，那么交换机可以生成错误消息。通常对于ip网络，该错误消息可以包括icmp分组。该错误消息可以包括不可用性信息(例如，问题的原因和类型)、以及ip头部、以及来自原始分组的64个比特。该错误消息可以由交换机用于关于问题而通知其他交换机和管理系统。网络操作者可以从管理系统获得与问题相关联的信息。交换机可以获得原始未递送分组的源地址，并将所获得的地址设置为错误消息的目的地地址。以这种方式，交换机可以关于问题通知源设备。
49.然而，如果交换机基于标签交换协议(诸如mpls)来操作，那么分组可以是标签交换分组，标签交换分组包括利用标签交换头部而被封装的原始ip分组。标签交换头部可以包括标签(例如，mpls传输标签)。如果分组属于在客户站点之间的标签交换网络之上提供的服务，那么标签交换头部还可以包括服务标识符，服务标识符标识与服务相关联的服务实体。例如，如果分组属于客户站点之间的vpn，那么标签交换头部还可以包括vpn标识符(例如，mpls vpn标签)。以这种方式，标签交换头部可以被双标记有一个传输标签和vpn标识符，该一个传输标签在相应跳处交换，vpn标识符可以在边缘交换机之间保持持久。由于交换机可以通过交换标签交换头部中的标签而在标签交换路径之上转发分组，所以交换机可以不核查原始分组的内部ip头部以确定分组的源。
50.另外，如果交换机是路径中的中间交换机，那么交换机还可以是耦合客户站点的提供者网络中的中间交换机。因为交换机不处理内部ip分组，所以交换机可以不参与到客户网络中。作为结果，交换机可以不维持与客户虚拟路由和转发(vrf)相关联的信息或者不知道vpn标签。因此，即使交换机检查内部ip头部，交换机可能也不具有关于原始分组的内部ip头部的足够的信息。因此，交换机可能不能确定分组的源。在这样的情况下，交换机可以丢弃分组，而不通知原始ip分组的源。为了减轻该问题，提供者网络可以在边缘交换机对之间部署检测机构(例如，mpls双向转发检测(bfd))的网格。然而，这样的部署是繁琐的并且对这两个交换机是特定的。
51.为了解决该问题，在确定分组不能经由标签交换路径被转发后，交换机可以生成通知消息，通知消息包括与交换机和路径相关联的不可用性信息。通知消息还可以包括原
始分组的头部信息。然后交换机可以将消息发送给路径的上游交换机。上游交换机可以接收消息并检索不可用性信息。基于所检索到的不可用性信息，上游交换机可以标识路径并确定分组不能经由路径被转发。然后上游交换机可以将与上游交换机相关联的不可用性信息添加到所检索到的不可用性信息。
52.然后上游交换机可以重新生成包括经更新的不可用性信息的通知消息，并且经由路径将重新生成的通知消息发送到上游。以这种方式，通知消息可以在相应上游跳处收集(或累积)不可用性信息。当路径的边缘交换机(即，耦合到客户网络的交换机)接收到通知消息时，边缘交换机知道在每跳处的信息并且可以执行校正动作。例如，边缘交换机可以确定分组是否可以经由另一路径被转发，该另一路径可以避免不可用性。如果路径是基于mpls的，那么边缘交换机可以是提供者边缘(pe)交换机，提供者边缘(pe)交换机可以经由网关交换机(诸如客户边缘(ce)交换机)被耦合到客户网络。
53.由于边缘交换机便于跨提供者网络的客户网络站点之间的vpn，所以边缘交换机可以参与并维持客户vrf。因此，边缘交换机可以知道原始分组的源ip地址。基于通知消息中的原始分组的头部信息，边缘交换机可以经由网关交换机将错误消息(例如，针对ip级别错误的icmp错误消息)发送到分组的源ip地址。另外，边缘交换机可以生成详述不可用性信息的警报，并将警报提供给管理系统，管理系统配置和/或管理提供者网络。基于警报，提供者网络的管理员可以执行恢复动作(例如，修复链路和/或节点故障)。代替使用工具(诸如路由追踪或ping)探测提供者网络中的相应交换机，管理员可以容易地获得不可用性信息。
54.在一些实施例中，通知消息可以是icmp错误消息，其可以是被送往路径中的上游交换机的单播消息。不可用性信息可以包括原始分组的转发类、不可用性信息的深度、分组的入口(或传入)标签以及交换机的标识符。如果标签交换路径是基于mpls的，那么转发类可以是转发等价类(fec)，转发等价类(fec)指示可以以相同方式被转发的分组的类。深度可以指示多少交换机已经贡献于不可用性信息。深度可以由计数器表示，该计数器可以由通知消息已经针对其收集了不可用性信息的相应交换机来递增。分组的入口标签可以是被分配给上游交换机的标签。交换机的标识符可以是交换机的ip地址和/或媒体访问控制(mac)地址。
55.如果交换机具有多个上游交换机，那么交换机可以将通知消息转发给相应上游交换机。然而，如果仅仅一个上游交换机参与到路径中，那么交换机可以确定哪个上游交换机已经发送了分组，并且可以将通知消息发送给该交换机。基于分组的入口端口和/或由其下游交换机在通知消息中指示的标签，交换机可以确定上游交换机。交换机可以查找标签信息库(lib)中的标签，并且确定对应的入口标签并标识上游交换机。以这种方式，代替发送给所有上游交换机，交换机可以将通知消息仅仅发送给它已经从其接收了针对路径的数据的交换机。
56.当路径变得不可用时，通过路径发送的分组不再能够到达目的地。然而，如果上游交换机由于不相容性而不能处理或识别通知消息，那么不可用性信息可能不会传播到边缘交换机。不相容性的原因可以包括但不限于不同的软件/操作系统版本、固件版本以及供应商。作为结果，交换机可能甚至当交换机已经将通知消息发送给上游交换机时，也继续从上游交换机接收针对路径的分组。
57.为了解决该问题，除了发送通知消息，交换机还可以释放(或撤回)与路径相关联
的标签。例如，如果路径是基于mpls的，那么交换机可以使用mpls标签撤回过程以释放标签。该标签可以是在交换机处的针对分组的未来出口标签。通过释放该标签，交换机可以通知上游交换机：入口标签(其由上游交换机分配给分组)不再能被使用，并且标签应当被重新分配。作为结果，上游交换机可以识别到针对分组的本地标签不再可用，并且当前路径被终止。
58.在一些实施例中，与发送通知消息并行地，交换机可以触发用于释放标签的定时器，并且等待释放条件被触发。如果交换机继续接收流量并且路径在定时器到期时保持不可用，那么交换机可以检测到该释放条件并且释放标签。通过在释放标签之前等待定时器到期，交换机可以在终止路径之前等待不可用性解决。因此，即使交换机发送通知消息，交换机仍然可以维持路径。因此，如果不可用性被快速地解决(例如，链路摆动)，那么交换机可能不需要终止路径；并且管理系统和边缘交换机仍然关于不可用性被通知。
59.在本公开中，术语“交换机”在一般意义上被使用，并且其可以指代在任何网络层中操作的任何独立或结构交换机。“交换机”不应当被解释为将本发明的实施例限制于第2层网络。可以将流量转发给外部设备或另一交换机的任何设备可以被称为“交换机”。可以将流量转发给终端设备的任何物理或虚拟设备(例如，在计算设备上操作的虚拟机/交换机)可以被称为“交换机”。“交换机”的示例包括但不限于第2层交换机、第3层路由器、路由交换机、gen-z网络的部件或结构交换机，结构交换机包括多个类似的或异构的较小的物理和/或虚拟交换机。
60.术语“pe节点”在一般意义上被使用，并且可以指代参与到标签交换网络中的任何网络设备。pe节点可以指代能够建立并维持到另一pe节点的标签交换路径的任何网络化设备。pe节点还可以指代能够耦合提供者网络和客户网络、同时参与两种网络中的路径/转发检测的网络化设备。
61.术语“消息”是指可以跨网络被一起传输的比特的组。“消息”不应当被解释为将本发明的实施例限制于第3层网络。“消息”可以由指代比特的组的其他术语(诸如“分组”、“帧”、“单元”、“数据报”或“事务”)替代。
62.网络架构
63.图1a图示了根据本技术的一个实施例的对分布式网络环境中的标签交换路径中的不可用性的示例性报告。如图1中所图示的，分布式网络环境100可以包括属于两个不同实体(例如，两个不同机构)的客户网络140和150。客户网络140和150中的每个客户网络可以跨多个站点分布。客户网络140和150的站点可以经由提供者网络110彼此耦合。提供者网络110可以包括多个交换机112、114、122、124、126、132、134和136。交换机112和114可以是用于网络110的边缘交换机。例如，边缘交换机112可以分别经由客户网关142和152将网络110耦合到客户网络140和150的站点1。类似地，边缘交换机114可以分别经由客户网关144和154将网络110耦合到客户网络140和150的站点2。
64.在一些实施例中，网络110可以是标签交换网络。标签交换网络的示例可以包括但不限于帧中继、异步传送模式atm和mpls。如果网络110基于mpls，那么交换机112和114可以是pe交换机，并且网络110的其余交换机可以是提供者交换机。然后相应的客户网关可以是ce交换机。相应的客户网络可以是以太网和/或ip网络，并且客户网络的相应交换机可以是以太网交换机和/或ip路由器。在这样的情形下，客户网络中的交换机之间的通信可以基于
以太网和/或ip。客户网络还可以是gen-z网络，并且然后客户网络的相应交换机可以是gen-z部件。gen-z网络可以是可以用于与计算环境中的设备通信的语义记忆结构。
65.客户网络150使用网络110之上的vpn(例如，基于vpls或l3vpn)来便于跨客户网络150的站点1和2分布的虚拟化网络。vpn可以允许网络150的地理上分布的站点1和2共享第2层和/或第3层域。作为结果，客户网络150的站点1和2可以经由网络110在第2层和/或第3层域内转发流量。诸如开放最短路径优先(ospf)协议之类的路由协议可以被部署在网络110中，以使用网络110中的交换机的地址(例如，ip和/或mac地址)来建立路由器或路径。假设边缘交换机112和114的ip地址分别是a.b.c.d和w.x.y.z。然后路由协议可以确定针对两个地址a.b.c.d和w.x.y.z的路由。这里，a.b.c.d和w.x.y.z可以表示相应的fec。
66.网络110还可以部署用于分配标签的标签分配协议。标签分配协议的示例可以包括但不限于标签分布协议(ldp)、资源保留协议(rsvp)以及其变型。为了在客户网络150的站点1与2之间传送分组，然后路由协议可以使用交换机112和114的相应ip地址来建立通过交换机112与114之间的一个或多个路径(诸如路径170)的可到达性。使用标签分配协议，下游交换机可以分配标签并将标签提供给上游交换机。该过程可以针对相应的路由前缀被重复。对于由前缀w.x.y.z/32指示的fec，交换机114可以将弹出标签(例如，隐式空白标签)分配给上游交换机126和136。弹出标签可以指示：针对fec w.x.y.z/32的任何标签交换分组应该在交换机126或136处被弹出，而没有对标签的任何进一步交换。
67.随后，在路径170上，交换机126可以将标签172分配给交换机124。作为结果，当针对fec w.x.y.z/32的分组在交换机124处被接收时，出口(或外出)标签可以为172。类似地，交换机124可以将标签174分配给交换机122，并且交换机122可以将标签176分配给交换机112。以相同的方式，对于fec w.x.y.z/32，在将弹出标签分配给交换机136后，交换机136、134和132可以将标签分配给它们相应的上游交换机。以这种方式，可以存在针对fec w.x.y.z/32的从交换机112开始(即，到边缘交换机114)的两个路径(例如，路径170)。耦合客户网络150的站点1和2的vpn服务使用交换机112与114之间的这些路径来部署。
68.为了便于vpn服务，客户网络150的站点1和2可以通过互换路由信息(例如，客户vrf)来导入彼此的位置信息。路由信息的互换可以在vpn的配置期间使用边界网关协议(bgp)来执行。当路由信息在站点之间被互换时，标识vpn的vpn标识符也可以被互换。vpn标签可以允许远程边缘交换机将分组递送到合适的客户位置。
69.这两个标签交换路径可以被当作逻辑隧道。对于fec w.x.y.z/32，交换机112可以利用标签交换头部(例如，mpls头部)来封装从交换机152接收的分组。不管使用哪个路径，分组可以基于标签交换头部而被转发，而不检查原始分组的内部ip头部。为了在路径170上转发分组，交换机112可以将标签176插入到分组的标签交换头部，作为出口(或外出)传输标签，并且将分组转发给下一跳交换机122。
70.这里，交换机112可以使用由路由协议建立的路径170来确定下一跳交换机。如果分组属于在网络110之上提供的服务，那么标签交换头部还可以包括服务标识符，服务标识符标识与服务相关联的服务实体(例如，服务数据库)。例如，如果分组属于vpn服务，那么分组的标签交换头部还可以包括内部头部，该内部头部包括vpn标识符(例如，在头部中保持持久的mpls vpn标签)。然后服务数据库可以是与vpn标识符相关联的vrf。在接收到分组后，交换机122可以将标签176当作入口标签，将标签176与作为出口标签的标签174调换(或
交换)，并且将分组转发给下一跳交换机124。
71.交换机124可以将标签174与作为出口标签的标签172调换，并且将分组转发给下一跳交换机126。在接收到分组后，交换机126可以弹出标签172，由此移除标签交换头部，并将分组转发给交换机114。这里，内部头部中的vpn标识符可以保持持久，并且可以不被调换。作为结果，交换机114可以接收具有包括vpn标识符的内部头部的分组。然后交换机114可以确定分组属于哪个vpn，并且将对应的交换机154标识为下一跳交换机，这是因为分组来自客户网络150。随后，交换机114可以基于与vpn标识符相关联的客户vrf将分组转发给交换机154。
72.假设来自客户网络150的站点1的ip分组180正在经由网络110的路径170被转发。在接收到分组后，交换机112可以利用标签交换头部来封装分组，以生成分组102。因此，分组102可以是标签交换分组，其包括利用标签交换头部被封装的ip分组180。由于问题160(例如，交换机124与126之间的链路和/或交换机126是不可用的)，所以交换机124可以确定分组102不可递送到下一跳交换机126。由于交换机124可以通过交换标签交换头部中的标签来在路径170之上转发分组102，所以交换机124可以不核查分组102中的内部ip头部(即，分组180的ip头部)以确定分组180的源ip地址。
73.因为交换机124不处理内部ip分组，所以交换机124可以不维持与客户网络150的vrf相关联的信息或者不知道vpn标签。因此，即使交换机124检查分组102中的内部ip头部，交换机124也可能不具有关于分组180的ip头部的足够的信息。因此，交换机124可能不能够确定分组102中的分组180的源地址。在这样的情况下，交换机124可以丢弃分组102而不通知源。为了减轻该问题，网络110可以在边缘交换机对之间部署检测机构(例如，mpls bfd)的网格。然而，这样的部署是繁琐的，并且对交换机122和114是特定的。
74.为了解决该问题，在确定分组102不能被转发到路径170的下一跳交换机126后，交换机124可以生成通知消息104，通知消息104包括与交换机124和路径170相关联的不可用性信息。通知消息104还可以包括分组102的头部信息。头部信息可以包括分组102的标签交换头部和分组180的内部头部(诸如ip和/或以太网头部)。然后交换机124可以将消息104发送给路径170的上游交换机122。交换机122可以接收消息104，并检索不可用性信息。基于所检索的不可用性信息，交换机122可以确定分组102不能被转发用于fec w.x.y.z/32。然后交换机122可以将(例如，与交换机122相关联的)本地不可用性信息添加到所检索的不可用性信息。
75.然后交换机122可以重新生成包括经更新的不可用性信息和分组102的头部信息的通知消息106。随后，交换机122可以将消息106发送给路径170中的上游交换机112。由于消息106包括来自交换机124和122的不可用性信息，所以消息106已经累积了在相应上游跳处的不可用性信息(利用粗线标示)。当交换机112接收到消息106时，交换机112可以知道与每跳相关联的不可用性信息，并且可以执行校正动作。例如，交换机112可以确定分组102是否可以经由另一路径(例如，经由交换机132、134和136)被转发，该另一路径可以避免问题160。基于消息106中的分组102的头部信息，交换机112可以确定分组180的源地址。然后交换机112可以将诸如icmp错误消息之类的错误消息108(利用虚线标示)发送到分组180的源地址，以关于问题160通知源设备。
76.如果交换机122具有多个上游交换机，那么交换机122可以将消息106转发给相应
上游交换机。然而，如果仅仅一个上游交换机(诸如交换机112)参与到路径170中，那么交换机122可以确定交换机112已经发送了分组102，并且可以将消息106发送给交换机112。交换机122可以基于分组102的入口端口和/或由交换机124在消息104中指示的标签174，来将交换机112确定为上游交换机。交换机122可以查找本地lib中的标签174，并且确定对应的标签172并将交换机112标识为上游交换机。以这种方式，代替发送给所有上游交换机，交换机122可以将消息106仅仅发送给它已经从其接收了分组102的交换机122。
77.当路径170变得不可用时，通过路径170发送的分组不再能够到达交换机114。然而，如果交换机(诸如交换机122)由于不相容性而不能处理或识别消息104，那么不可用性信息可能不会传播到交换机112。不相容性可能起因于交换机122和124具有不同的软件/操作系统版本、固件版本以及供应商。作为结果，甚至当交换机124已经将消息104发送给交换机122时，交换机124可以继续从交换机122接收针对fec w.x.y.z/32的分组。为了解决该问题，除了发送消息104，交换机124还可以释放(或撤回)与路径170相关联的标签172。例如，如果路径170是基于mpls的，那么交换机124可以使用mpls标签撤回过程以释放标签172。
78.通过释放标签172，交换机124可以通知交换机122对应于标签172的标签174不再可以被使用并且应当被重新分配。作为结果，交换机122可以识别到标签174不再可用于fec w.x.y.z/32，并且路径170被终止。在一些实施例中，与发送消息104并行地，交换机124可以启动用于释放标签172的定时器，并且等待释放条件被触发。如果交换机124继续接收流量并且在定时器到期时问题160仍然存在(例如，路径170仍然保持不可用)，那么交换机124可以确定释放条件已经被触发并且因此释放标签172。通过在释放标签172之前等待定时器到期，交换机124可以在终止路径170之前等待问题160解决。因此，即使交换机124发送消息104，交换机124仍然可以维持针对路径170的操作状态。因此，如果问题160被快速地解决(例如，链路摆动)，那么交换机124可能不需要终止路径170，并且交换机112仍然关于问题160被通知。
79.图1b图示了根据本技术的一个实施例的标签交换路径中的不可用性向客户网络的示例性报告。设备158可以经由客户网络150的交换机156将分组180朝向提供者网络110发送。由于交换机112便于跨网络110的客户网络150的站点1与站点2之间的vpn，所以交换机112可以参与并且维持客户网络150的vrf。因此，交换机112可以知道分组180的源ip地址的位置，该源ip地址可以是设备158的ip地址。在接收到消息106后，交换机112可以从消息106获得不可用性信息，并且确定路径170不可用于转发分组180。
80.交换机112可以检查消息106中的分组102的标签交换头部，并且从标签交换头部的内部头部获得vpn标识符(或任何服务标识符)。在一些实施例中，vpn标识符可以是客户网络150的vrf的标识符。交换机112还可以检查消息106中的分组180的(针对l3vpn的)ip头部或(针对vpls的)以太网头部。然后交换机112可以确定所检查的头部的源地址和目的地地址。如果所检查的头部是ip头部，那么源地址和目的地地址是对应的ip地址。分组180的源ip地址可以是设备158的ip地址。基于vpn标识符，交换机112还可以标识客户网络150并确定对应的vrf。然后交换机112可以从vrf确定针对设备158的ip地址的转发信息。
81.随后，交换机112可以生成指示路径170不可用的消息108。交换机112可以将设备158和交换机112的ip地址设置为消息108的源地址和目的地地址。错误消息108可以是icmp错误消息，其报告已经阻碍了对分组180的转发的问题。通过在客户网络150的vrf中查找设
备158的ip地址，交换机112可以确定针对消息108的转发信息。相应地，交换机112可以经由交换机152将错误消息108发送到设备158的ip地址。随后，交换机152可以经由交换机156将消息108转发给设备158。以这种方式，消息106允许交换机112知道不可用性信息并且基于消息108来通知设备158。
82.另外，交换机112可以生成详述不可用性信息的警报，并将该警报提供给配置和/或管理网络110的管理系统190。警报可以是管理系统190可以处理的格式的错误通知消息。警报可以包括消息106的不可用性信息。另外，警报可以包括具有更新的源和目的地ip地址的消息106的重新格式化副本。基于警报，网络110的管理员可以在管理系统190处标识问题，并执行恢复动作(例如，修复链路和/或节点故障)。代替使用工具(诸如路由追踪或ping)探测网络110中的相应交换机，管理员可以容易地从管理系统190获得不可用性信息。
83.图2图示了根据本技术的一个实施例的用于报告分布式网络环境中的标签交换路径中的不可用性的示例性通信。在操作期间，交换机124可以检测分组的转发路径上的转发资源(例如，链路或下一跳节点)的不可用性(操作202)。交换机124可以生成包括与检测到的不可用性相关联的不可用性信息的通知消息(操作204)。然后交换机124可以将通知消息发送给上游交换机122(操作206)。基于该检测，交换机124可以并行地启动用于释放针对转发路径的标签的定时器(操作222)。
84.在检测到释放条件后，交换机124可以释放标签(操作224)。如果在定时器到期之前交换机124接收流量并且在定时器到期时不可用性未被解决，那么释放条件可以被触发。交换机122可以将本地不可用性信息累积到通知消息的不可用性信息中，并且重新生成通知消息(操作208)。然后交换机122可以将重新生成的通知消息发送给上游交换机112(操作210)。基于通知消息和/或在交换机124处的标签的释放，交换机122可以并行地启动用于释放针对转发路径的标签的定时器(操作226)。在检测到释放条件后，交换机122可以释放标签(操作228)。
85.从接收到的通知消息，交换机112可以标识路径(例如，对应的fec)和路径上提供的服务的服务标识符(例如，vpn标识符)(操作212)。然后交换机112可以执行校正动作，该校正动作可以允许交换机122继续转发分组，从而避免不可用性(操作214)。例如，如果存在针对fec的另一路径，那么交换机112可以选择该路径用于转发。该备用路径可以被预先确定或在检测到不可用性后确定。
86.交换机112还可以引发针对管理系统的警报，并且生成指示不可用性的错误消息(操作216)。然后交换机112可以将错误消息发送给交换机156(操作218)。这里，交换机156可以是网关交换机，分组已经经由该网关交换机被接收。基于通知消息和/或在交换机122处的标签的释放，交换机112可以并行地启动用于释放针对转发路径的标签的定时器(操作230)。在检测到释放条件后，交换机112可以释放标签(操作232)。
87.图3a图示了根据本技术的一个实施例的具有标签交换路径的不可用性信息的示例性通知消息。通知消息104可以包括外部ip头部302、标签交换头部304、不可用性信息306以及原始标签交换分组信息308。通知消息104可以是icmp错误消息，其中的每个消息可以是从交换机124到交换机122的单播消息。因此，外部ip头部302的源ip地址342和目的地ip地址344可以分别是交换机124和122的ip地址。然后标签交换头部304可以是icmp头部，并且可以包括类型312、代码314以及校验和316。针对类型312的值可以指示标签交换路径(例
如，路径170)不可到达。针对代码314的值可以指示不存在针对标签(例如，标签172)的标签交换路径。校验和316可以是针对分组104的校验和。标签交换头部304中的字段可以是icmp消息的头四个字节。
88.不可用性信息306可以包括路径170的转发类322、不可用性信息306的深度324、在交换机124处的分组102的入口标签326以及交换机124的标识符328。如果标签交换路径基于mpls，那么转发类322可以是对应于交换机114的fec。在该示例中，fec可以是w.x.y.z/32，其指示可以被转发到交换机114的分组的类。作为结果，如果存在到交换机114的另一路径，那么与fec w.x.y.z/32相关联的分组可以经由该路径被转发。深度324可以指示多少交换机已经贡献于不可用性信息306。由于消息104由交换机124生成，所以深度324可以具有值1。深度324可以由指示器表示，该指示器诸如是由正整数表示的计数器，该指示器可以由消息104已经收集了针对其的不可用性信息的相应交换机来递增。
89.由于已经从交换机122接收到分组102，所以分组102的入口标签326可以是标签174，标签174被分配给上游交换机122。换言之，标签326可以是交换机124不能转发的标签。交换机124的标识符328可以是交换机124的ip地址和/或mac地址。不可用性信息306之后可以是标签交换分组信息308，标签交换分组信息308可以包括来自不能被转发的原始标签交换分组102的头部信息(例如，头部字段)。标签交换分组信息308可以包括分组102的标签交换头部332(例如，双标记mpls头部)和分组180的原始头部334(例如，以太网和/或ip头部)(如果有的话)。标签交换头部332之后可以是针对l3vpn的分组180的ip头部和针对vpls的分组180的以太网头部。
90.当消息104到达交换机122时，消息104可以收集交换机122的不可用性信息。交换机122基于不可用性信息的累积来生成消息106。图3b图示了根据本技术的一个实施例的具有标签交换路径的累积不可用性信息的示例性通知消息。通知消息106可以包括外部ip头部352、标签交换头部354、不可用性信息356以及原始标签交换分组信息308。由于消息106从交换机122被发送给交换机112，所以外部ip头部352的源ip地址346和目的地ip地址348可以分别是交换机122和112的ip地址。标签交换头部354可以包括类型312、代码314以及校验和318。这里，类型312和代码314可以自消息104保持不变。校验和318可以是针对分组106的校验和。标签交换头部354中的字段可以是icmp消息的头四个字节。
91.不可用性信息356可以包括路径170的转发类322(例如，fec w.x.y.z/32)，因为转发类322在路径170上保持不变。不可用性信息356还可以包括不可用性信息356的深度364，并且累积在交换机122处的分组102的入口标签366和交换机122的标识符368。不可用性信息356可以保有来自消息104的标签326和交换机124的标识符328。由于不可用性信息356可以包括在交换机122和124处收集的信息，所以深度364可以具有值2。由于交换机122从交换机112接收分组102，所以在交换机122处的分组102的入口标签366可以是标签172。交换机122的标识符368可以是交换机122的ip地址和/或mac地址。不可用性信息356之后可以是标签交换分组信息308，标签交换分组信息308可以自消息104保持不变。以这种方式，不可用性信息356可以将与交换机122相关联的信息累积到消息104的不可用性信息306中。
92.操作
93.图4a呈现了图示根据本技术的一个实施例的交换机将标签交换路径的不可用性信息合并到通知消息中的过程的流程图。在操作期间，交换机可以确定用于转发分组的标
签交换路径的不可用性(操作402)。例如，交换机可以确定针对分组的入口标签的转发资源(例如，下一跳交换机)不可用。然后交换机可以生成指示不可用性的通知消息(操作404)，并且初始化用于消息的累积深度(操作406)。然后交换机可以将转发类信息、深度、入口标签以及本地ip地址插入到通知消息中(操作408)。交换机可以将通知消息转发给路径的上游交换机(操作410)。
94.在确定不可用性(操作402)后，交换机可以并行地启动针对不可用性的定时器(操作412)(利用虚线箭头标示)。然后交换机可以确定释放条件是否已经被触发(操作414)。如果在定时器到期之前交换机接收流量，并且不可用性在定时器到期时未被解决，那么释放条件可以被触发。如果分组甚至在发送通知消息之后继续到达，那么交换机可以确定上游交换机不能处理通知消息。作为结果，当定时器到期并且不可用性未被解决时，交换机可以确定不可用性是由长期问题造成的并且路径不再可用。因此，如果释放条件已经被触发，那么交换机可以释放与路径相关联的标签(操作416)。
95.图4b呈现了图示根据本技术的一个实施例的交换机将标签交换路径的不可用性信息累积到通知消息中的过程的流程图。在操作期间，交换机可以从下游交换机接收通知消息(操作452)，并且基于通知消息来确定用于转发分组的标签交换路径的不可用性(操作454)。然后交换机可以从通知消息获得不可用性信息(操作462)，并且递增不可用性信息中指示的累积深度(操作464)。随后，交换机可以将递减的深度、入口标签和本地ip地址附加到所接收的通知消息的转发类信息中，以生成经更新的不可用性信息(操作466)。
96.然后交换机可以将不可用性信息的其余部分附加到经更新的不可用性信息(操作468)。随后，交换机可以生成包括经更新的不可用性信息的经更新的通知消息(操作470)。然后交换机可以将经更新的通知消息转发给路径的上游交换机(操作472)。在确定不可用性(操作454)后，交换机可以并行地启动针对不可用性的定时器(操作456)(利用虚线箭头标示)。然后交换机可以确定释放条件是否已经被触发(操作458)。如果释放条件已经被触发，那么交换机可以释放与路径相关联的标签(操作460)。
97.图5呈现了图示根据本技术的一个实施例的交换机将标签交换路径的不可用性信息提供给客户网络的过程的流程图。在操作期间，交换机可以从下游交换机接收通知消息(操作502)，并且基于通知消息来确定用于转发分组的标签交换路径的不可用性(操作504)。交换机可以生成针对管理系统的警报(操作512)，并且确定用于转发分组的备选路径是否存在(操作514)。如果备选路径存在，那么交换机可以启动通过备选路径的标签交换(操作516)。
98.如果备选路径不存在(操作514)或标签交换已经被启动(操作516)，那么交换机可以确定是否要将通知发送给客户网络(操作518)。在一些实施例中，交换机可以维持客户通知策略，客户通知策略指示在备选路径存在或在预定时间内检测到恢复的情况下是否要发送通知。例如，如果备选路径存在，那么从客户网络转发的分组可以不受影响。因此，在备选路径存在的情况下，交换机可以不发送通知。另一方面，客户通知策略还可以指示每个问题都应当被通知给客户网络，而不管备选路径的存在。
99.相应地，交换机可以基于客户通知策略来确定是否要发送通知。客户通知消息指示是否要通知分组的源，以关于不可用性进行通知。然后交换机可以生成指示不可用性的针对客户网络中的源交换机的错误消息(操作520)。随后，交换机可以将错误消息转发给客
户网络的边缘/网关交换机(操作522)。
100.在确定不可用性(操作504)后，交换机可以并行地启动针对不可用性的定时器(操作506)(利用虚线箭头标示)。然后交换机可以确定释放条件是否已经被触发(操作458)。如果释放条件已经被触发，那么交换机可以释放与路径相关联的标签(操作510)。以这种方式，交换机可以将标签交换路径的不可用性信息提供给不能被转发的分组的源。
101.示例性交换机系统
102.图6图示了根据本技术的一个实施例的支持对标签交换路径中的不可用性的报告的示例性交换机。在该示例中，交换机600包括：多个通信端口602、分组处理器610、报告逻辑块630以及存储设备650。交换机600还可以包括交换机硬件660(例如，交换机600的处理硬件，诸如其专用集成电路(asic)芯片)，交换机硬件660包括交换机600基于其来处理分组(例如，确定针对分组的输出端口)的信息。分组处理器610从所接收的分组提取头部信息，并对头部信息进行处理。分组处理器610可以在分组的头部中标识与交换机600相关联的交换机标识符(例如，媒体访问控制(mac)地址和/或ip地址)。
103.通信端口602可以包括用于与其他交换机和/或用户设备进行通信的交换机间通信信道。通信信道可以经由常规通信端口并且基于任何开放或专有格式来实现。通信端口602可以包括能够接收被封装在以太网头部中的帧的一个或多个以太网端口。通信端口602还可以包括能够接收ip分组的一个或多个ip端口。ip端口能够接收ip分组并且可以被配置有ip地址。分组处理器610可以处理以太网帧和/或ip分组。
104.在一些实施例中，交换机600可以是能够实现标签交换协议(诸如mpls)的标签交换交换机。然后交换机600可以包括标签交换逻辑块640，标签交换逻辑块640可以便于交换机600中的标签交换协议的控制平面和/或数据平面。交换机600可以维持(例如，存储设备650中的)数据库652。数据库652可以是关系数据库，并且可以在一个或多个dbms实例上运行。交换机600可以将与标签交换协议相关联的lib、路由信息库(rib)以及转发信息库(fib)维持在数据库652中。
105.多播报告逻辑块630可以包括检测逻辑块632、通知逻辑块634、收集逻辑块636以及客户逻辑块638。在操作期间，检测逻辑块632可以检测关于分组的问题，诸如转发资源的不可用性。检测逻辑块632可以确定分组不能被转发。例如，基于分组的入口标签，检测逻辑块632可以确定不可从交换机600到达下一跳交换机。当检测到问题时，通知逻辑块634可以生成通知消息，如结合图3a所描述的。通知消息可以被送往分组的标签交换路径上的交换机600的上游交换机，并且通知消息可以包括不可用性信息。然后分组处理器610可以将通知消息转发给上游交换机。在一些实施例中，通知消息可以是icmp错误消息。
106.交换机600可以经由通信端口602中的一个通信端口从下游交换机接收通知消息。收集逻辑块636可以允许通知消息收集本地不可用性信息。为了这么做，收集逻辑块636可以将不可用性信息累积到所接收的通知消息中，并且相应地重新生成通知消息，如结合图3b所描述的。交换机600可以是边缘交换机(例如，mpls pe交换机)，其可以(例如，在rib中)维持客户网络的vrf。当交换机600从下游交换机接收到通知消息时，客户逻辑块638可以(例如，基于服务标识符)标识vrf，并且检查通知消息中的分组信息。相应地，客户逻辑块638可以经由通信端口602中的一个通信端口将错误通知消息发送到分组的源地址。
107.本具体实施方式中描述的数据结构和代码通常被存储在计算机可读存储介质上，
计算机可读存储介质可以是可以存储用于由计算机系统使用的代码和/或数据的任何设备或介质。计算机可读存储介质包括但不限于：易失性存储器；非易失性存储器；磁性和光学存储设备，诸如盘、磁带、cd(紧凑碟)、dvd(数字多功能碟或数字视频碟)；或者现在已知的或以后开发的能够存储计算机可读介质的其他介质。
108.具体实施方式部分中描述的方法和过程可以被体现为代码和/或数据，该代码和/或数据可以被存储在如上面所描述的计算机可读存储介质中。当计算机系统读取并且执行计算机可读存储介质上存储的代码和/或数据时，计算机系统执行被体现为数据结构和代码并且被存储在计算机可读存储介质内的方法和过程。
109.本文中描述的方法和过程可以由硬件模块或装置来执行，和/或被包括在硬件模块或装置中。这些模块或装置可以包括但不限于专用集成电路(asic)芯片、现场可编程门阵列(fpga)、在特定时间执行特定软件模块或代码片段的专用或共享处理器、和/或现在已知的或以后开发的其他可编程逻辑设备。当硬件模块或装置被激活时，它们执行被包括在它们内的方法和过程。
110.已经仅出于说明和描述的目的而呈现了本发明的实施例的前述描述。其不旨在为穷举的或限制本公开。相应地，许多修改和变型对于本领域技术从业者而言将是显而易见的。本发明的范围由随附权利要求书限定。