MPLS网络中优雅重启与不间断转发技术的研究

论文摘要

多协议标签交换（MPLS, Multi-protocol Label Switching）技术因具备快速转发、高质量服务、多业务支持等优势,在当前的网络中发挥越来越重要的作用。在运营商、银行、政企网中,MPLS广泛被应用,MPLS网络的高可靠性逐渐成为企业和高校的研究对象。MPLS网络高可靠性主要包括快速的故障恢复、快速的故障检测、数据的不中断转发等方面。标签分发协议（LDP, Label Distribution Protocol）是专为MPLS定制的控制信令协议,普遍适用于MPLS网络。当前的路由器设备硬件也在不断提升其性能,双主控的路由器更广泛应用在网络的关键节点上。路由器主控出现故障的情况下,协议控制层的功能就会受到影响,邻居也会感知到这种问题,协议的振荡就会引起网络振荡。而双主控路由器的出现为此类问题提供了解决条件。本文通过研究几种提高网络高可靠性性能的技术,对提高MPLS网络高可靠性的方法进行了总结。最后基于分布式双主控的路由器,对LDP的优雅重启技术和MPLS的不间断转发技术进行了研究与实现。论文主要取得了以下几个方面的成果:1.实现了一种在分布式双主控路由器上LDP支持优雅重启技术的方法。根据LDP优雅重启的技术规范,通过详细的功能需求分析,设计了自定义的模块注册服务与消息通知方式启动优雅重启,达到主备切换过程中MPLS流量中断流量减少的目的。2.设计了一种在分布式双主控路由器上实现MPLS支持不间断转发技术的方案。根据某厂商设备的体系架构和不间断转发技术的相应规范,设计了此方案。通过监听主用主控上的变化,备用主控实时更新备份信息库,并且通过批量同步和实时同步两种方式,确保信息备份的准确性和完整性。3.提出了一种LDP优雅重启与MPLS不间断转发相结合的实现方法。通过优雅重启技术保证邻居在主备切换后发送相同的标签给重启路由器,不间断转发技术备份主用主控上的标签分配信息,二者结合实现了MPLS网络流量在主备切换期间的不间断转发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 硬件热插拔与冗余备份
• 1.2.2 软件机制完善
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文的组织结构
• 1.5 论文主要成果
• 第2章 MPLS 技术及LDP 协议
• 2.1 多协议标签交换技术
• 2.1.1 MPLS 技术应用背景
• 2.1.2 MPLS 技术原理简介
• 2.1.3 MPLS 的应用
• 2.2 标签分发协议
• 2.2.1 LDP 基本概念
• 2.2.2 LDP 协议工作过程
• 2.3 本章小结
• 第3章 网络高可靠性技术分析
• 3.1 网络可靠性主要问题
• 3.2 网络高可靠性技术
• 3.2.1 提高网络高可靠性的硬件技术
• 3.2.2 提高网络高可靠性的链路技术
• 3.2.3 提高网络高可靠性的软件恢复机制
• 3.3 本章小结
• 第4章 LDP 支持优雅重启的设计与实现
• 4.1 MPLS 网络中实现优雅重启技术基本介绍
• 4.2 LDP 支持优雅重启的工作原理
• 4.2.1 LDP 协议扩展
• 4.2.2 LDP 优雅重启工作过程
• 4.3 LDP 支持优雅重启的详细设计
• 4.3.1 LDP 在整个软件架构中的位置
• 4.3.2 LDP 支持优雅重启的需求分析
• 4.4 LDP 支持优雅重启的功能实现
• 4.4.1 Restarter 端GR 功能
• 4.4.2 Helper 端GR 功能
• 4.5 功能实现关键技术设计
• 4.5.1 LDP GR 触发条件分析
• 4.5.2 LDP GR 信息获取方式的选择
• 4.5.3 LDP GR 信息平滑处理方法
• 4.6 本章小结
• 第5章 MPLS 网络中NSF 的设计与实现
• 5.1 MPLS 支持NSF 的设计框架
• 5.2 PTFM 支持NSF 的功能实现
• 5.2.1 PTFM 同步信息模块
• 5.2.2 PTFM LPS 模块
• 5.2.3 PTFM SLM 模块
• 5.3 LDP 支持NSF 的功能实现
• 5.3.1 LDP LPC 模块
• 5.3.2 LDP LIB 模块
• 5.3.3 LDP SLIB 模块
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统测试
• 6.1 测试方案
• 6.2 功能测试
• 6.2.1 LDP GR 功能测试
• 6.2.2 MPLS NSF 功能测试
• 6.3 性能测试
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果