專利名稱：軟路由器特征服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及特征服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)為協(xié)議和應(yīng)用提供端到端數(shù)據(jù)報(bào)傳遞服務(wù)并且能夠使用任何傳遞分組的鏈路層技術(shù)。圖1顯示了向IP驅(qū)動(dòng)更多功能的新興應(yīng)用的問(wèn)題，擴(kuò)展了沙漏的中間部分。這些新興應(yīng)用包括email、萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)、IP語(yǔ)音技術(shù)(VOIP)、簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)、超文本傳輸協(xié)議(HTTP)、實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)、傳輸控制協(xié)議(TCP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)和其他協(xié)議，其涉及服務(wù)質(zhì)量(QoS)、多點(diǎn)傳輸、移動(dòng)性、虛擬個(gè)人網(wǎng)絡(luò)(VPN)和其他特征，并使用以太網(wǎng)、點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議(PPP)、載波監(jiān)聽多址(CSMA)、異步傳輸模式(ATM)、同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)和其他在銅、光纖、無(wú)線和其他物理傳輸方式之上的協(xié)議來(lái)傳輸。傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)試圖將所有新的IP功能結(jié)合到路由器中，結(jié)果導(dǎo)致每個(gè)路由器中提高的復(fù)雜性以及網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)路由器中復(fù)雜功能的重復(fù)。這增加了資金和操作花費(fèi)。
對(duì)諸如VPN的新特征的需求超過(guò)或者即將超出傳統(tǒng)路由器所允許的范圍。新興應(yīng)用，諸如VOIP和IP視頻正將更加迫切的需求(例如，可靠性)加到傳統(tǒng)路由器中。那么就需要使用用于互聯(lián)的開放的基于標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議將路由器軟件從路由器硬件分解。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的各種缺陷由具有獨(dú)立控制網(wǎng)絡(luò)的示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的本發(fā)明來(lái)解決，其具有許多實(shí)施例。
其中一個(gè)實(shí)施例是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件(FE)，至少一個(gè)控制元件(CE)和至少一個(gè)特征服務(wù)器(FS)。所述FE轉(zhuǎn)發(fā)分組。所述CE與FE的至少一個(gè)部分通信，以便控制和提供路由信息到FE。所述FS實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)應(yīng)用并且與FE和CE通信。該CE和FS彼此邏輯地分離，并且與FE邏輯分離。
另一個(gè)實(shí)施例是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)平面和控制平面。所述數(shù)據(jù)平面包括多個(gè)用于分組轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)元件(FE)。至少具有一個(gè)控制元件(CE)，用于通過(guò)協(xié)議來(lái)配置、控制和提供路由信息到FE。所述CE動(dòng)態(tài)地綁定到FE。至少具有一個(gè)特征服務(wù)器(FS)，用于添加基于網(wǎng)絡(luò)的功能。所述控制平面邏輯地與數(shù)據(jù)平面分離。所示控制平面包括CE和FS。
另一個(gè)實(shí)施例是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)控制元件(CE)和至少一個(gè)特征服務(wù)器(FS)。所述CE控制和提供路由信息到多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件(FE)。所述FE轉(zhuǎn)發(fā)分組。FS實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)應(yīng)用并與FE和CE通信。所述CE和FS彼此邏輯地分離，并且與FE邏輯分離。
另一個(gè)實(shí)施例是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件(FE)和至少一個(gè)特征服務(wù)器(FS)。所述FE轉(zhuǎn)發(fā)分組。每個(gè)FE由至少一個(gè)控制元件(CE)控制并且接收來(lái)自至少一個(gè)控制元件(CE)的路由信息。FS實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)應(yīng)用并且與FE和CE通信。所述CE和FS彼此邏輯地分離，并且與FE邏輯分離。


本發(fā)明的教導(dǎo)通過(guò)考慮以下詳細(xì)的描述并結(jié)合附圖而變得容易理解，其中圖1顯示了驅(qū)動(dòng)更多功能到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)的新興應(yīng)用的問(wèn)題；圖2是顯示傳統(tǒng)路由器的框圖；圖3是顯示示范性軟路由器的高級(jí)抽象的框圖；圖4是顯示了傳統(tǒng)的基于路由器的網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖5是顯示了基于示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的框圖；圖6是顯示了具有特征服務(wù)器的示范性網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖7是顯示了示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的IP路由應(yīng)用程序的框圖；圖8是顯示了示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的光上的數(shù)據(jù)的應(yīng)用的框圖；圖9是顯示了由示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例支持的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的框圖；圖10A是顯示了現(xiàn)有技術(shù)中具有路由反射器900的網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖10B是顯示用于示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的伸縮邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)路由反射器的框圖；圖11是顯示了根據(jù)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)實(shí)施例的基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬個(gè)人網(wǎng)絡(luò)(VPN)支持和基于服務(wù)器的BGP/多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)VPN的框圖；圖12是顯示了根據(jù)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)實(shí)施例的伸縮移動(dòng)IP的框圖；圖13是顯示了根據(jù)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)實(shí)施例的IPv6的框圖；和圖14是顯示計(jì)算機(jī)的高級(jí)框圖。
為了便于理解，在可能的地方使用同樣的參考數(shù)字表示對(duì)于附圖共同的相同元件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將主要在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的總體環(huán)境中描述，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員以及通過(guò)該教導(dǎo)了解的人員將理解分解概念可以被用來(lái)產(chǎn)生各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的其他實(shí)施例，并且本發(fā)明可用于局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)和其他網(wǎng)絡(luò)，許多開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)層、網(wǎng)關(guān)協(xié)議、串行線路協(xié)議、光的、邊界/核心路由、無(wú)線、有線、數(shù)據(jù)中心、故障管理、配置管理、計(jì)費(fèi)管理、性能管理、安全性管理、其他網(wǎng)絡(luò)管理、企業(yè)、政府、軍隊(duì)?wèi)?yīng)用，和許多其他不同類型的網(wǎng)絡(luò)特征和應(yīng)用。
IP正成為傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的統(tǒng)一協(xié)議。大多數(shù)協(xié)議建立在IP頂部，并且IP能夠在許多不同的鏈路層技術(shù)上實(shí)現(xiàn)。
傳統(tǒng)地，IP層的主要功能是分組轉(zhuǎn)發(fā)。即，當(dāng)在路由器接收分組時(shí)，IP的目的地址與本地轉(zhuǎn)發(fā)表相匹配，這產(chǎn)生了IP分組應(yīng)當(dāng)傳遞到的輸出端口。在該本地轉(zhuǎn)發(fā)表中的條目是通過(guò)運(yùn)行一些形式的路由協(xié)議來(lái)保持的。在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)中，路由協(xié)議不必在路由器本地地運(yùn)行，而是可以遠(yuǎn)程地在CE上運(yùn)行，并且條目的變化可以使用一些協(xié)議來(lái)傳遞。轉(zhuǎn)發(fā)和控制的分離使FE保持簡(jiǎn)單，而多數(shù)的智能和復(fù)雜性被移動(dòng)到CE。
隨著IP成熟和成長(zhǎng)，越來(lái)越多的特征被添加到IP層。一些實(shí)例包括QoS、多播、安全、檢測(cè)、計(jì)費(fèi)、移動(dòng)IP和VPN。這些特征的每一個(gè)的添加都典型地需要添加到轉(zhuǎn)發(fā)和控制元件。例如，IP多播需要在轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的附加的多播轉(zhuǎn)發(fā)表和使用諸如獨(dú)立于協(xié)議的多播(PIM)的新的多播路由協(xié)議用于控制。
在傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)中，因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)和控制在同一個(gè)盒子中實(shí)現(xiàn)，所以對(duì)IP層的特征的添加意味著對(duì)路由器的功能的添加。特征路由器(FS)遵循著如有關(guān)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)討論的那樣基本分解思想，唯一的區(qū)別在于不是分解基本控制，F(xiàn)S關(guān)心有關(guān)更多先進(jìn)的增值特征的控制的分解。這里的分離是邏輯的。即，在不同實(shí)體(FE、CE和FS)之間具有明確定義的接口。
有許多方法實(shí)現(xiàn)接口。例如，如果一個(gè)實(shí)現(xiàn)將FE和FS集成在相同的物理平臺(tái)，那么該接口可以通過(guò)本地程序間通信或甚至功能調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)(如果它們物理地位于相同的處理器)?；蛘呷绻麑?shí)現(xiàn)是將遠(yuǎn)端物理盒中的FS從FE物理地分解，那么可以通過(guò)通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)該接口。
在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)中，使用開放的、明確定義的用于互聯(lián)網(wǎng)工作的協(xié)議將路由器硬件和路由器軟件分解具有許多優(yōu)點(diǎn)。該分解概念去耦每個(gè)部件的供應(yīng)方，這降低了硬件開放商的門檻并且鼓勵(lì)了獨(dú)立軟件開放商(ISV)投資在研究載波級(jí)別的路由軟件和新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中以便提供新的硬件市場(chǎng)進(jìn)入者。該分解概念允許每一個(gè)部件集中在其自己的創(chuàng)新曲線上。硬件制造商能夠集中在以最低成本得到每密度的最高速度上，減少資金消耗，而軟件制造商能夠集中在新的應(yīng)用和可管理性上，增加收入的同時(shí)降低操作成本。
一個(gè)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的示范性實(shí)施例是一種新興應(yīng)用需要的分解復(fù)雜IP功能的方法。軟路由器集中并允許共享復(fù)雜性。軟路由器使得新功能的可伸縮地引入成為可能而不會(huì)不當(dāng)?shù)淖璧KIP轉(zhuǎn)發(fā)功能。
圖2顯示了具有集成控制和轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)的傳統(tǒng)路由器200。該傳統(tǒng)路由器200具有通過(guò)專用接口206通信的軟件202和硬件204。
與之相比，圖3顯示了該示范性軟路由器結(jié)構(gòu)300的高級(jí)抽象，其分解邏輯上互相獨(dú)立并使用明確定義的協(xié)議來(lái)通信的控制和轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)。軟路由器結(jié)構(gòu)300具有控制元件和特征服務(wù)器部件302和分組轉(zhuǎn)發(fā)元件部件304，這些元件使用明確定義的協(xié)議306來(lái)通信。
圖4顯示了傳統(tǒng)的基于路由器的網(wǎng)絡(luò)，其具有許多互相連接的路由器400。
圖5顯示了基于示范性軟路由器結(jié)構(gòu)500的網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例。在該示范性軟路由器結(jié)構(gòu)500中，軟件服務(wù)器包括控制元件(CE)502和特征服務(wù)器(FS)504。CE 502負(fù)責(zé)傳統(tǒng)路由，例如內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)(例如，開放最短路徑優(yōu)先(OSPF))和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)(例如邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP))。FS 504負(fù)責(zé)增值功能和基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，例如QoS、安全性、VPN和移動(dòng)IP。CE 502和FS 504連接到轉(zhuǎn)發(fā)元件(FE)506。CE 502和FS 504可以具有到對(duì)方的附加接口。該示范性軟路由器結(jié)構(gòu)從主要的基于硬件的傳輸和分組轉(zhuǎn)發(fā)中分離和集中基于軟件的路由控制器(如在CE實(shí)現(xiàn)的)和增值功能(如在FE實(shí)現(xiàn)的)。
FS 504有利于以比傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)的伸縮更好的方法添加可選的基于網(wǎng)絡(luò)的功能到軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。FS 504可以具有應(yīng)用編程接口(API)，其允許他人建立基于網(wǎng)絡(luò)的功能。一些基于網(wǎng)絡(luò)的功能的實(shí)例包括QoS支持、伸縮BGP路由反射器、基于網(wǎng)絡(luò)的VPN支持、伸縮移動(dòng)IP支持，將IPv6引入到現(xiàn)有的和未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)、端到端網(wǎng)絡(luò)安全性和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)(測(cè)量)?；诰W(wǎng)絡(luò)的功能向?qū)嵤├鲋?。一些允許服務(wù)提供商改變費(fèi)用以便提供可選的業(yè)務(wù)，諸如QoS和安全性。FS 504容納(host)一個(gè)或多個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的功能的應(yīng)用并且這些應(yīng)用可以在特定的時(shí)間被激活。因?yàn)镕S 504在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)中被集中，因此FS 504能夠向許多用戶、客戶、企業(yè)等等提供應(yīng)用。例如，F(xiàn)S 504可以容納企業(yè)A使用但是企業(yè)B不使用的特別業(yè)務(wù)。例如，F(xiàn)S 504可以容納許多企業(yè)使用的特別業(yè)務(wù)，但是僅僅需要在FS 504安裝一次而不需要每個(gè)企業(yè)都安裝。和傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)不同，F(xiàn)S 504不是位于每一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件中，而是在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的控制平面中。
這對(duì)客戶來(lái)說(shuō)具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括低成本、新的收入機(jī)會(huì)、更好的可伸縮性、提高的可靠性和增強(qiáng)的安全性。較低的資金成本來(lái)自基于標(biāo)準(zhǔn)的硬件的使用。使用專用控制平面服務(wù)器意味著更少的管理點(diǎn)和較低的操作花費(fèi)。因?yàn)橹С指菀资褂瞄_放應(yīng)用程序接口(API)添加的新業(yè)務(wù)以及持續(xù)增加的使用的基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用通過(guò)集中管理變得更加簡(jiǎn)單，所以就存在著新的收入機(jī)會(huì)。因?yàn)槭褂妹鞔_建立的服務(wù)器伸縮技術(shù)易于伸縮集中控制平面服務(wù)器，所以有更好的可伸縮性。因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)元件由于減少的軟件和其他更容易在基于服務(wù)器的控制平面上實(shí)現(xiàn)的可靠性增強(qiáng)機(jī)制(例如故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載控制)而更加堅(jiān)固，所以有提高的可靠性。因?yàn)榧锌刂破矫娣?wù)器使用周圍防衛(wèi)系統(tǒng)(例如防火墻)更加容易安全，所以具有增強(qiáng)的安全性。
圖6顯示了具有特征服務(wù)器的示范性網(wǎng)絡(luò)。該示范性網(wǎng)絡(luò)被分為3個(gè)域域1 600、域2 602和域3 603。在域1 600中，具有連接到2個(gè)FS 504和1個(gè)CE 502的4個(gè)FE 506。在域2 602中，具有連接到域1中的2個(gè)FE 506并連接到CE 502和FS 504的2個(gè)FE 506。在域3 604中，具有2個(gè)FE 506，一個(gè)FE 506連接到域1 600的FE 506，另一個(gè)FE 506連接到域2 602的FE 506。域3 604中的兩個(gè)FE 506還連接到FS 504和CE 502。
FS 504不必相同。每個(gè)FS 504可以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。FS 504的操作可以包括與一個(gè)或多個(gè)FE 506、CE 502和其他FS 504的交互。
FS 504可以與FE 506交互。在一種情況下，F(xiàn)E 506從轉(zhuǎn)發(fā)路徑搜集信息并把該信息發(fā)送到FS 504以用于處理。該信息的實(shí)例包括FE 506接收的協(xié)議分組，或FE 506收集的本地信息(例如，分組計(jì)數(shù))。基于該處理的結(jié)果，F(xiàn)S 504能夠發(fā)送命令到FE 506以便影響其動(dòng)作。例如，在安全應(yīng)用中，F(xiàn)S 504在FE 506上安裝分組過(guò)濾器，使得匹配分組過(guò)濾器標(biāo)準(zhǔn)的分組被丟棄。
FS 504可以與CE 502交互。例如，為域執(zhí)行流量工程的FS 504需要具有有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息。在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)中，路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由CE 502保持。在相反方向上，如果FS 504決定基于流量工程考慮改變某些路由，那么FS 504就向CE通知路由的改變，CE 502又將路由的改變傳播到FE 504。
FS 504可以在同一個(gè)域中或者不同域中與另一個(gè)FS 504交互。根據(jù)應(yīng)用，同一個(gè)域中的多個(gè)FS 504可能需要一起工作。FS 504之間的關(guān)系根據(jù)應(yīng)用的不同而不同。對(duì)于一些應(yīng)用，F(xiàn)S 504可以作為對(duì)等體以完全分布式的方式工作，而對(duì)于其他一些應(yīng)用，F(xiàn)S 504可以以主從關(guān)系工作，其中特別的FS 504擔(dān)當(dāng)整個(gè)組的主。在FS 504之間存在的對(duì)等關(guān)系的應(yīng)用是安全監(jiān)控。每個(gè)FS 504控制許多具有防火墻能力的FE 506，所有的FS 504協(xié)作以便實(shí)現(xiàn)集合分布式防火墻的控制。特別地，任何被認(rèn)為非期望的流量在防火墻處被阻止并且所述控制通過(guò)分布式FS 504集合被傳播。在FS 504之間存在的主從關(guān)系的應(yīng)用是流量工程。許多FS 504用于收集當(dāng)前的流量使用信息，但是僅有一個(gè)路徑計(jì)算元件(主FS 504)來(lái)決定作出什么樣的改變。
域間FS 504交互還根據(jù)應(yīng)用的不同而不同，但是，典型地，F(xiàn)S 504交互更多是對(duì)等的，但不必總是對(duì)等的。域間FS交互的一個(gè)作用是執(zhí)行增值協(xié)議，該增值協(xié)議已經(jīng)由服務(wù)提供商(域)的聯(lián)盟達(dá)成一致。以這種方式，首先僅僅在提供商的小集合中增量地使用新的特征。通過(guò)在其FS 504上簡(jiǎn)單地使用需要的特征而加入新的提供商。一個(gè)實(shí)例就是用于被選擇應(yīng)用的專門路由。例如，如果服務(wù)提供商的聯(lián)盟因?yàn)檎Z(yǔ)音質(zhì)量而同意為VOIP流量執(zhí)行特別路由的話，那么服務(wù)提供商在相應(yīng)的FS 504上使用新的VOIP流量路由協(xié)議。然后該FS 504在它們自己中間合作以便為VOIP流量計(jì)算最佳路徑。
軟路由器結(jié)構(gòu)的另一個(gè)示范性實(shí)施例包括用于交換的FE 506，具有用于第3層控制的CE 502的軟路由器和用于VPN和其他應(yīng)用支持的FS 504。該示范性軟路由器結(jié)構(gòu)具有許多應(yīng)用，包括IP路由、光上的數(shù)據(jù)(data over optical)、IP語(yǔ)音技術(shù)(VOIP)和IP視頻。
圖7顯示了本示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的應(yīng)用。該示范性軟路由器結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)700、接入網(wǎng)702和核心網(wǎng)704。
圖8顯示了該示范性軟路由器的實(shí)施例的在光上的數(shù)據(jù)應(yīng)用。在圖8中有一個(gè)企業(yè)網(wǎng)800、具有集成分組交換的SONET/同步數(shù)字系列(SDH)城域網(wǎng)802、存在點(diǎn)(POP)/IP服務(wù)804和SONET/波分復(fù)用(WDM)核心網(wǎng)806，這些是互相連接的。
在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)800中，具有在第0層數(shù)據(jù)信號(hào)(DS0)/第1層數(shù)字信號(hào)(DS1)/第3層數(shù)字信號(hào)(DS3)通過(guò)路由器400用于多個(gè)計(jì)算機(jī)810的企業(yè)數(shù)據(jù)接入808。在DS0/DS1處，具有通過(guò)專用小交換機(jī)(PBX)交換板的用于多個(gè)電話814的企業(yè)語(yǔ)音812。路由器400和PBX交換板被連接到SONET/SDH城域網(wǎng)802。
在企業(yè)網(wǎng)800中，具有另一個(gè)以太網(wǎng)交換/路由816和連接到更多計(jì)算機(jī)810的路由器400和具有VOIP設(shè)備818的電話814。路由器400和VOIP設(shè)備818也連接到SONET/SDH城域網(wǎng)802。
在SONET/SDH城域網(wǎng)802中，具有來(lái)自企業(yè)網(wǎng)800的在FE 506的網(wǎng)絡(luò)之上的語(yǔ)音的時(shí)分復(fù)用(TDM)802，其連接到具有CE 502和/或FS 504的軟路由器。該SONET/SDH城域網(wǎng)802連接到POP/IP業(yè)務(wù)804。
在POP/IP業(yè)務(wù)804中，具有核心路由器400的網(wǎng)絡(luò)。該P(yáng)OP/IP業(yè)務(wù)804連接到SONET/WDM核心網(wǎng)806。
在SONET/WDM核心網(wǎng)806中，具有到核心光網(wǎng)822的高階電路交換(同步傳輸信號(hào)，第1層(STS-1))。
基于光上的數(shù)據(jù)的應(yīng)用的一些實(shí)施例包括以太網(wǎng)接口和交換以及提供的用于偽線仿真(PWE)的多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)。
示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的光上的數(shù)據(jù)應(yīng)用具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括較低管理成本、更牢固的控制平面和較高元件可靠性。這是因?yàn)樗隹刂破矫孳浖挥赑OP，而不是分布到獨(dú)立的光盒中。該應(yīng)用允許增加使用數(shù)據(jù)能力。當(dāng)數(shù)據(jù)容量被遞增時(shí)，控制服務(wù)器可以被遞增地使用。
示范性軟路由器架構(gòu)的實(shí)施例使用軟路由器協(xié)議和其他在不同軟路由器元件中地協(xié)議。如果軟路由器協(xié)議變得標(biāo)準(zhǔn)化，那么廠商能夠生產(chǎn)商品化的FE 506或開放它們的現(xiàn)有的盒子以便支持軟路由器協(xié)議。ISV能夠生產(chǎn)軟件以便結(jié)合到CE 502和FS 504。FE 506、CE 502和FS 504的生態(tài)系統(tǒng)能夠被建立以便允許服務(wù)提供商混合和匹配網(wǎng)絡(luò)元件。
FS 504能夠提供許多不同的基于網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù)到下一代網(wǎng)絡(luò)。例如，增強(qiáng)QoS支持、伸縮BGP路由反射器、基于網(wǎng)絡(luò)的VPN支持、伸縮移動(dòng)IP支持，包括IPv6到現(xiàn)有的和未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，并增強(qiáng)端到端網(wǎng)絡(luò)安全性。
圖9顯示了示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的QoS支持。其具有控制平面網(wǎng)絡(luò)900，該網(wǎng)絡(luò)與IP/MPLS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)平面902獨(dú)立。在控制平面900中，許多路由和流量工程(TE)服務(wù)器/控制器904，其被標(biāo)簽為A’，B’，C’，D’和E’，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在IP/MPLS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)平面902中，數(shù)據(jù)分組基于數(shù)據(jù)平面拓?fù)湫畔⒑土髁抗こ搪窂蕉宦酚伞P/MPLS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)平面902包括網(wǎng)絡(luò)中的許多FE 506，標(biāo)簽為A，B，C，D和E。雖然圖9顯示了TE服務(wù)器/控制器904(例如CE 502和FS 504)的數(shù)量等于FE 506，但是優(yōu)選地，在控制平面網(wǎng)絡(luò)900中的元件小于在數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)902中的元件，諸如1∶10的比例，其中1個(gè)CE 502控制10個(gè)FE，1個(gè)FS 504為10個(gè)FE服務(wù)應(yīng)用。
圖9顯示的示范性軟路由器結(jié)構(gòu)具有用于QoS和流量工程(TE)的許多優(yōu)點(diǎn)。TE需要精確的鏈路狀態(tài)檢測(cè)。TE和QoS路由計(jì)算的計(jì)算密度高于OSPF的最短路徑的計(jì)算。QoS和TE的計(jì)算需求更加容易滿足基于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)。基于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)是在分布式IP路由模型的框架中，但是由于可伸縮處理能力，更有效的QoS路由也是可以的。QoS保證是VOIP所需要的。具有QoS和TE服務(wù)器的分解架構(gòu)能夠滿足這個(gè)需要。
當(dāng)執(zhí)行TE時(shí)，CE 502為FE 506計(jì)算基本的路由(例如，基于跳數(shù)的最短路徑)，F(xiàn)S 504收集有關(guān)FE 506的信息(例如，從CE 502接收有關(guān)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息)并確定在每條鏈路的流量條件，然后FS 504重新計(jì)算QoS路由以便基于真實(shí)的流量條件選擇流量并且將QoS路由信息傳遞給FE 506。典型地，不是所有的流量都需要QoS，這樣FS 504經(jīng)常僅為選擇的流量(對(duì)QoS敏感流量)計(jì)算QoS路由，諸如VOIP呼叫，其中語(yǔ)音樣值需要在非常短的時(shí)間段內(nèi)發(fā)送。一旦被賦予路由信息，每個(gè)FE 506就確定哪個(gè)流量需要QoS路由(從FS 504)以及哪個(gè)流量需要基本的路由(從CE 502)。
圖10A顯示了具有現(xiàn)有技術(shù)的路由反射器1000的網(wǎng)絡(luò)，其中一些路由器400被指定為反射器1002。在傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)中，BGP路由反射是使用路由器400而實(shí)現(xiàn)的，該路由器400具有集成的控制轉(zhuǎn)發(fā)功能。
圖10B顯示了用于示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的伸縮BGP路由反射器。圖10B顯示了基于服務(wù)器的路由器反射器的實(shí)現(xiàn)，其中路由反射器位于FS 504處。FS 504的概念允許BGP路由反射功能位于FS 504處，而不會(huì)招致具有不需要的功能性的傳統(tǒng)路由器400的總花費(fèi)。
路由反射器用來(lái)處理由于大量BGP會(huì)話導(dǎo)致的伸縮性問(wèn)題。圖10B顯示的該基于服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)攻擊彈性、更高的處理能力、更容易的處理由BGP/MPLS VPN造成的更高負(fù)載，并且該服務(wù)器是路由反射器結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展。FS 504還能夠用于BGP服務(wù)保證平臺(tái)，提供連通性保證，隱私保證和過(guò)載檢測(cè)和控制。
圖11顯示了根據(jù)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的基于網(wǎng)絡(luò)的VPN支持和基于服務(wù)的BGP/MPLS VPN。VPN控制服務(wù)器1100使用控制會(huì)話1101以便在提供商邊界(PE)路由器1104之間創(chuàng)建MPLS或IP安全(IPSec)隧道1102，這些路由器1104是簡(jiǎn)單的FE 506。MPLS隧道1102可以進(jìn)行了流量設(shè)計(jì)以便滿足VPN消費(fèi)者需求。VPN控制服務(wù)器1100在FE 506中插入路由。在VPN控制服務(wù)器1100之間的故障轉(zhuǎn)移會(huì)話1106確保如果服務(wù)器發(fā)生故障，則其他服務(wù)器控制受影響的FE 506。服務(wù)器更新不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)操作，允許更容易的更新。
FS 504的概念允許VPN支持位于FS上，與在每個(gè)傳統(tǒng)路由器400中的VPN支持相反。在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)中使用FS可以更好的伸縮，因?yàn)镕S被集中使其更好的管理資源。僅僅在一些地方集中諸如VPN支持的邏輯也降低了復(fù)雜性并且節(jié)省了對(duì)邏輯的安裝、維護(hù)等等的時(shí)間。
圖12顯示了根據(jù)示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的伸縮移動(dòng)IP。當(dāng)蜂窩載波引入無(wú)線數(shù)據(jù)時(shí)，移動(dòng)IP歸屬代理1200需要增加伸縮性。移動(dòng)IP歸屬代理1200連接到互聯(lián)網(wǎng)1202、分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)(PDSN)/互聯(lián)網(wǎng)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)支持節(jié)點(diǎn)(IGSN)1204、和執(zhí)行移動(dòng)IP信令的FS 504。PDSN/IGSN1204連接到基站控制器1206?；究刂破?206連接到基站1208，該基站1208通過(guò)一些無(wú)線空中接口與無(wú)線設(shè)備1210通信，這些無(wú)線空中結(jié)構(gòu)例如為碼分多址(CDMA)。基站還連接到移動(dòng)交換中心1212，該移動(dòng)交換中心連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)1214。PSTN連接到歸屬位置寄存器(HLR)1216?；ヂ?lián)網(wǎng)1202連接到鑒別、授權(quán)和計(jì)費(fèi)(AAA)服務(wù)器1218。在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)中卸載移動(dòng)IP功能性到FS 504比傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)具有更好的伸縮性。
在現(xiàn)有技術(shù)中移動(dòng)IP的伸縮性有兩種方法，一種用于路由器，另一種用于服務(wù)器。在現(xiàn)有技術(shù)中的路由器支持歸屬代理，其中信令被限制到大約100次更新/秒，即支持小于大約每用戶每小時(shí)1次更新。在現(xiàn)有技術(shù)中的服務(wù)器具有在群處理器中的移動(dòng)IP實(shí)現(xiàn)，但是歸屬代理的數(shù)量的伸縮是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)镮PSec處理是CPU密集的。
與之相比，分解的示范性軟路由器結(jié)構(gòu)允許基于服務(wù)器的信令，同時(shí)保留基于硬件的傳輸伸縮性。傳輸由具有用于對(duì)IPSec的硬件支持的FE 506處理，該FE 506能夠支持大約到歸屬代理的百萬(wàn)條隧道。信令容量能夠使用多個(gè)刀片服務(wù)器(blade server)來(lái)伸縮，從而能夠?qū)崿F(xiàn)大約60次更新/小時(shí)/移動(dòng)用戶或更多。
圖13顯示了，根據(jù)示例性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的IPv6。在圖13中，網(wǎng)絡(luò)包括IPv6控制服務(wù)器1300、許多FE 506、企業(yè)1302、IPv6轉(zhuǎn)換元件1304、IPv6核心路由器1306和雙IPv6/IPv4核心路由器。
組織可以通過(guò)添加IPv6控制服務(wù)器1300來(lái)支持軟路由器網(wǎng)絡(luò)中的IPv6。IPv6控制服務(wù)器1300只有當(dāng)組織選擇移動(dòng)到IPv6時(shí)才需要被引入。示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的分解幫助到IPv6的逐漸的轉(zhuǎn)換。對(duì)于所需的IPv6預(yù)防未來(lái)(future proofing)具有低成本初始費(fèi)用，并且轉(zhuǎn)換資源基于量入為出的原則而被添加。
在一個(gè)實(shí)例中，包括FS的示范性軟路由器結(jié)構(gòu)允許對(duì)于IPv6的3級(jí)使用。第一級(jí)是預(yù)防未來(lái)FE 506?；綢Pv6功能性被包括在FE506中，其初始地是禁止的。該IPv6功能性包括標(biāo)準(zhǔn)IPv6分組路由，IPv6-in-IPv4或者IPv6-in-MPLS隧道，支持設(shè)置缺省的到被隧道的IPv6控制服務(wù)器1300(在后面級(jí)中使用的)的路由，IPv6流標(biāo)簽到MPLS的映射。實(shí)現(xiàn)這些功能是低成本的。
第二級(jí)僅僅提供穿過(guò)(cut-through)IPv6業(yè)務(wù)。全局IPv6業(yè)務(wù)穿過(guò)所述IPv4核心網(wǎng)。添加IPv6控制服務(wù)器1300以便提供地址管理(第6版代理自動(dòng)配置或動(dòng)態(tài)主配置協(xié)議(DHCPv6)、FE 506的隧道配置、用于指定QoS連接的MPLS路徑建立、域名系統(tǒng)(DNS)和其DHCPv6轉(zhuǎn)發(fā)。
第三級(jí)是完全雙IPv6/IPv4業(yè)務(wù)。IPv6轉(zhuǎn)換元件(例如，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換-端口轉(zhuǎn)換(NAT-PT)，6到4中繼(6to4Relay))和對(duì)IPv6所需的擴(kuò)展被添加。IPv6控制服務(wù)器1300支持所有形式的IPv6和IPv4交互工作。具有對(duì)僅IPv6到僅IPv4的通信以及動(dòng)態(tài)路由和到網(wǎng)關(guān)元件的負(fù)載平衡，以及對(duì)路由協(xié)議對(duì)等(例如，OSPFv3，BGP4+)的支持。
在示范性軟路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中使用FS 504(例如IPv6控制服務(wù)器1300)將比在傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)中更加容易執(zhí)行升級(jí)業(yè)務(wù)。FE506能夠首先被升級(jí)而不需要執(zhí)行控制。這在每件事物必須同時(shí)被升級(jí)的傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)中不能實(shí)現(xiàn)。其后，開啟控制。該控制甚至可以單獨(dú)地為不同F(xiàn)E 506開啟。
另一個(gè)由FE 504推動(dòng)的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，例如跟蹤分組和存儲(chǔ)過(guò)過(guò)濾器。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控就像測(cè)量功能，其中FE 506收集和轉(zhuǎn)發(fā)信息到FS 504。
圖14是顯示計(jì)算機(jī)的高級(jí)框圖。計(jì)算機(jī)1400可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。計(jì)算機(jī)1400包括處理器1430和用于存儲(chǔ)各種程序1444和數(shù)據(jù)1446的存儲(chǔ)器1440。存儲(chǔ)器1440還可以存儲(chǔ)支持程序1444的操作系統(tǒng)1442。
處理器1430與傳統(tǒng)支持電路合作，所述傳統(tǒng)電路例如是電源、時(shí)鐘電路、緩存等等以及有助于執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1440中的軟件程序的電路。同樣地，設(shè)想這里所述的作為軟件方法一些步驟，可以在硬件中實(shí)現(xiàn)，例如在與處理器1430合作以執(zhí)行各種方法步驟的電路。計(jì)算機(jī)1400還包括輸入/輸出(I/O)電路，其形成在各種與計(jì)算機(jī)1400通信的功能元件之間的接口。
雖然計(jì)算機(jī)1400被描述為通用計(jì)算機(jī)，其被編程來(lái)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的各種不同功能，但是本發(fā)明也可以在硬件中實(shí)現(xiàn)，例如在專用集成電路(ASIC)或者現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)中實(shí)現(xiàn)。同樣，這里描述的處理步驟將被廣泛的理解為由軟件、硬件或其組合等價(jià)地執(zhí)行。
本發(fā)明還可以由計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，其中當(dāng)由計(jì)算機(jī)處理時(shí)，計(jì)算機(jī)指令適用于計(jì)算機(jī)的操作，這樣本發(fā)明的方法和/或技術(shù)被調(diào)用或者被提供。用于調(diào)用本發(fā)明方法的指令可以存儲(chǔ)在固定和可移動(dòng)媒介中，通過(guò)數(shù)據(jù)流在廣播媒體或者其他信號(hào)支持媒介中傳送，和/或存儲(chǔ)在根據(jù)指令操作的計(jì)算設(shè)備的工作存儲(chǔ)器中。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，軟路由器FS 504從路由器中除去復(fù)雜性，允許在標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成的服務(wù)器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)功能，推動(dòng)了增值功能的容易的引入，并很好的伸縮。
通過(guò)從單獨(dú)的路由器分離出用于實(shí)現(xiàn)的增值的基于網(wǎng)絡(luò)的功能的復(fù)雜邏輯，F(xiàn)S 504從路由器除去了復(fù)雜性。作為結(jié)果，每個(gè)單獨(dú)路由器的復(fù)雜性被顯著的降低。反過(guò)來(lái)，這提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可管理性和安全性。
FS 504允許在標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成的服務(wù)器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)功能。這降低了用于控制平面的資金支出(capex)成本。隨著從轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)去除了復(fù)雜性，對(duì)于每一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件的資金支出成本基本上低于傳統(tǒng)路由器。因?yàn)樵黾拥母?jìng)爭(zhēng)，分解也打開了市場(chǎng)，新的競(jìng)爭(zhēng)者可以提供不同的元件，該提高的競(jìng)爭(zhēng)將驅(qū)使成本下降。
FS 504有利于增值功能的容易的引入。使用和管理的精力大部分集中在FS 504，而不是所有的單獨(dú)的FE 506。此外，隨著開放API可用在FS 504上，新的獨(dú)立的軟件廠商可以產(chǎn)生不同的一組新的位于FS 504上的第三方應(yīng)用。這具有顯著加速創(chuàng)新的潛力。
FS 504具有很好的伸縮性。FS的伸縮比在路由器中新網(wǎng)絡(luò)功能的傳統(tǒng)嵌入實(shí)現(xiàn)所需的更加容易。標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器技術(shù)可以被應(yīng)用。該伸縮的容易性還允許了增加的使用。因?yàn)閷?duì)增值業(yè)務(wù)的需求增加，更多的特征服務(wù)器容量(例如，向現(xiàn)有FS增加處理能力或者增加新的FS)可以基于需求而被添加。
雖然前面所述指的是本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是本發(fā)明的其他和更多實(shí)施例可以被建議而不違背其基本的范圍。同樣的，本發(fā)明的合適范圍是根據(jù)隨后的權(quán)利要求書而確定。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括多個(gè)用于分組轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)元件；至少一個(gè)控制元件，其與轉(zhuǎn)發(fā)元件的至少一個(gè)部分通信，以控制和提供路由信息到所述轉(zhuǎn)發(fā)元件；至少一個(gè)特征服務(wù)器，用于實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)應(yīng)用，所述特征服務(wù)器與所述轉(zhuǎn)發(fā)元件和控制元件通信；其中所述控制元件和特征服務(wù)器在邏輯上與所述轉(zhuǎn)發(fā)元件分離。
2.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中所述轉(zhuǎn)發(fā)元件中的特定轉(zhuǎn)發(fā)元件從轉(zhuǎn)發(fā)路徑收集信息并將該信息發(fā)送到所述特征服務(wù)器用于處理。
3.如權(quán)利要求2的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中，基于所述處理，所述特征服務(wù)器發(fā)送命令到所述特定轉(zhuǎn)發(fā)元件以影響動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求3的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中所述應(yīng)用是安全應(yīng)用，并且所述特征服務(wù)器在所述特定轉(zhuǎn)發(fā)元件上安裝分組過(guò)濾器。
5.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中所述應(yīng)用是流量工程，所述特征服務(wù)器向所述控制元件通知路由改變，并且所述控制元件向所述轉(zhuǎn)發(fā)元件傳播所述路由改變。
6.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中所述特征服務(wù)器、控制元件和轉(zhuǎn)發(fā)元件在第一域中，并且所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還包括在第二域中的至少一個(gè)附加特征服務(wù)器，在所述第二域中至少一個(gè)附加控制元件，在所述第二域中多個(gè)附加轉(zhuǎn)發(fā)元件。
7.如權(quán)利要求6的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，還包括多個(gè)特征服務(wù)器，特征服務(wù)器之間的關(guān)系是對(duì)等的。
8.如權(quán)利要求6的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，還包括多個(gè)特征服務(wù)器，所述特征服務(wù)器之間的關(guān)系是主從的。
9.一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括至少一個(gè)控制元件，用于控制和提供路由信息到多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件，所述轉(zhuǎn)發(fā)元件轉(zhuǎn)發(fā)分組；和至少一個(gè)特征服務(wù)器，用于實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)應(yīng)用，所述特征服務(wù)器與所述轉(zhuǎn)發(fā)元件和控制元件通信；其中所述控制元件和特征服務(wù)器在邏輯上與所述轉(zhuǎn)發(fā)元件分離。
10.一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件，用于分組轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)元件由至少一個(gè)控制元件控制并從該至少一個(gè)控制元件接收路由信息，所述轉(zhuǎn)發(fā)元件與至少一個(gè)特征服務(wù)器通信以實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)應(yīng)用；其中所述控制元件和特征服務(wù)器在邏輯上與所述轉(zhuǎn)發(fā)元件分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及軟路由器特征服務(wù)器。一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其在控制平面中包括一個(gè)或多個(gè)特征服務(wù)器504和控制服務(wù)器502，控制平面邏輯上與包括轉(zhuǎn)發(fā)元件506的數(shù)據(jù)平面獨(dú)立。特征服務(wù)器504有利于以集中的方式添加基于網(wǎng)絡(luò)的功能，這比傳統(tǒng)路由器結(jié)構(gòu)有更好的伸縮性?；诰W(wǎng)絡(luò)的功能的實(shí)例是IP語(yǔ)音技術(shù)、流量工程、增強(qiáng)QoS支持、伸縮BGP路由反射器、基于網(wǎng)絡(luò)的VPN支持、伸縮移動(dòng)IP支持，將Ipv6引入現(xiàn)有和未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)和增強(qiáng)端到端網(wǎng)絡(luò)安全。特征服務(wù)器包括應(yīng)用編程接口用于添加功能。特征服務(wù)器之間的關(guān)系是對(duì)等或者主/從的，其能在整個(gè)域工作。特征服務(wù)器504從路由器中去除復(fù)雜性，允許在標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有服務(wù)器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)功能，利于增值功能的容易引入，并有很好的伸縮性。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1783842SQ20051011879
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者特倫尼爾·V.·拉克斯曼, 克里杉·K.·撒布納尼, 胡一中 申請(qǐng)人:朗迅科技公司