pwe3技术白皮书

PWE3

技术白皮书

华为技术有限公司Huawei Technologies Co. Ltd.

目录

1前言 (2)

2技术简介 (2)

2.1PWE3网络的基本传输构件 (2)

2.2LDP信令的PW (4)

2.3RSVP信令的PW (7)

2.4报文转发 (8)

3关键技术 (9)

3.1静动混合多跳组网 (9)

3.2PW保护 (9)

3.3控制字CW (10)

3.4VCCV-PING (10)

4典型应用 (13)

4.1利用PWE3进行综合组网 (13)

5结束语 (13)

附录A 缩略语 (14)

PWE3技术白皮书

摘要 PWE3是在分组交换网IP/MPLS上提供隧道以便仿真一些业务FR, ATM, Ethernet, TDM SONET/SDH的二层VPN协议通过此协议可以将传统的网络与分组交换网络

互连起来从而实现资源的共用和网络的拓展此协议是对Martini协议的扩展扩展

了新的信令优化了信令的开销规定了多跳的协商方式使得协议本身的网络组网

方式更加灵活本篇文档介绍了PWE3的原理关键技术缺陷与优势最后给出了

PWE3应用和部署的建议

关键词PWE3 VC AC UPE SPE, VCCV,CW

1 前言

随着IP数据网的发展IP网络本身的可拓展可升级以及兼容互通能力非常强而传统的通信网络的升级扩展互通的灵活性则相对比较差受限于传输的方式和业务的类型并且新建的网络共用性也较差不宜于互通管理因此在传统的通信网面临升级拓展应用的过程中是各自建立重复的网络还是充分利用现有或公共的资源达到升级网络和扩展应用的目的而且如何才能够达到这个目标是大家都在考虑的问题PWE3正是为解决传统通信网络与现有分组网络结合而提出的方法之一

2 技术简介

PWE3是一种端到端的二层业务承载技术属于点到点方式的L2VPN在PSN网络的两台PE 中它以LDP/RSVP作为信令通过隧道可能是MPLS隧道GRE L2TPv3或其他模拟CE端的各种二层业务如各种二层数据报文比特流等使CE端的二层数据在PSN网络中透明传递2.1 PWE3网络的基本传输构件

PWE3网络的基本传输构件及作用如下

1接入链路Attachment Circuit AC CE到PE之间的连接链路或虚链路AC上的所有

用户报文一般都要求原封不动的转发到对端SITE去包括用户的二三层协议报文2虚链路Pseudo wire PW简单的说虚连接就是VC加隧道隧道可以是LSP L2TPV3或者是TE虚连接是有方向的PWE3中虚连接的建立是需要通过信令LDP或者RSVP来传递VC信息将VC信息和隧道管理形成一个PW PW对于PWE3系统来说就像是一条本地AC 到对端AC之间的一条直连通道完成用户的二层数据透传

3转发器Forwarders PE收到AC上送的数据帧由转发器选定转发报文使用的PW

转发器事实上就是PWE3的转发表

4隧道Tunnels用于承载PW一条隧道上可以承载多条PW一般情况下为MPLS隧道隧道是一条本地PE与对端PE之间的直连通道完成PE之间的数据透传

5封装Encapsulation PW上传输的报文使用标准的PW封装格式和技术PW上的PWE3报文封装有多种在draft-ietf-pwe3-iana-allocation-x中有具体的定义

6PW信令协议Pseudowire Signaling PW信令协议是PWE3的实现基础用于创建和维护PW目前PW信令协议主要有LDP和RSVP

7服务质量Service Quality根据用户二层报文头的优先级信息映射成在公用网络上传输的QoS优先级来转发这个一般需要应用支持MPLS QOS

PWE3基本传输构件在网络中的位置如图1所示

图1PWE3基本传输构件

PWE3是Martini协议的扩展基本的信令过程是一样的后面介绍的PWE3信令交互过程包含了Martini的信令在此不对Martini协议作特别的介绍它们之间的区别和联系如下1在控制层面以LDP作为信令建立PW在原来Martini模型的基础上增加了Notification 报文减少了控制报文的交互并且与Martini方式兼容还可以用L2TPv3作为信令

同时还可以用RSVP作为信令建立有带宽保证的PW就是RSVP-TE PW 2增加了PW多跳功能扩展了组网方式降低了接入设备对LDP连接数目的要求多跳的接入节点满足了PW的汇聚功能

3在控制层面增加了分片能力协商定义了转发层面的分片和重组机制

4增加了PW连接性检测的机制和手段VCCV

5增加了对低速率电路TDM接口的支持通过对控制字CW以及转发平面RTP协议的使用引入了对TDM的报文排序时钟提取和同步的功能

6丰富和完善了PWE3的MIB功能

PW隧道的建立常用有两种信令LDP draft-ietf-pwe3-control-protocol-x和RSVP draft-raggarwa-rsvpte-pw-x

2.2 LDP信令的PW

采用LDP作信令时通过扩展标准LDP的TLV来携带VC的信息增加了128类型和129类型的FEC TLV建立PW时的标签分配顺序采用DU downstream unsolicited模式标签保留模式采用liberal label retention用来交换VC信令的LDP连接需要配置成Remote 方式采用LDP方式作信令的PW单跳的典型网络拓扑如下

192.168.2.2

192.168.2.4

PC2

PC4PW 100

图2 PWE3单跳拓扑

图2是一个采用LDP 方式作信令的PW 单跳建立与拆除的典型过程 当PE1配置了一个VC Virtual Circuit 并指定PE2为其peer 后 如果PE1与PE2间的LDP sesseion 已经建立就会分配一个标签并给PE2发送mapping 消息 PE2收到mapping 消息后检查本地是否也配置了同样的VC 如果配置了 并且VC ID 相同 则说明这两个PE 上的VC 都在一个VPN 内 如果彼此接口参数都一致 则PE2端的PW 就建立起来了 PE1收到PE2的mapping 消息后作同样的检查和处理

当PW 的AC 端口 或者tunnel down 的时候 Martini 协议的处理是发送withdraw 报文 将PW 连接断掉 这样等AC tunnel up 的时候 就需要重新进行一轮协商过程 以便建立连接 PWE3协议的处理是发送notification 报文给对端 通知对端当前处于不能转发数据的状态 PW 连接本身并不断掉 等AC tunnel up 的时候再用notification 报文知会对端可以转发数据

当PW1不想再转发PE2的报文 例如用户撤销指定PE2为peer 时 它发送withdraw 消息给PE2 PE2收到withdraw 消息后拆除PW 并回应release 消息 PE1收到release 消息后释放标签 拆除PW

定PE1为peer

匹配,PW UP

者删除PW

图3PWE3单跳信令过程

在大多数情况下单跳就可以满足需求但在如下三种情况下单跳就不能胜任了

1两台PE之间不在同一个域AS中且不能在两台PE之间建立信令连接或者建立隧道2两台PE上的信令不同比如一端运行LDP一端运行RSVP

3如果接入设备可以运行MPLS但又没有能力建立大量的LDP会话这时可以把UFPE User Facing Provider Devices作为U-PE把高性能的设备S-PE作为LDP会话的交换节点类似信令反射器

采用LDP方式作信令的PW多跳的典型网络拓扑如下

192.168.2.2192.168.2.4

PC2PC4

图4PWE3多跳拓扑

下图是一个采用LDP方式作信令的PW多跳建立的典型过程多跳与单跳相比两个PE之间多了一个SPE多跳的连接不是直接在PE1与PE2之间建立的而是通过SPE转接在一起的PE1与PE2分别与SPE建立连接SPE将两段PW连接在一起在连接建立的信令协商过程中PE1发给SPE的mapping图中第10步报文中携带的参数SPE会将其转发给PE图中第12步同样PE2的参数也通过mapping图中第11步带给SPE后由SPE转发给PE1图中第13步两端的参数协商一致后PW就up起来了release,withdraw,notification报文同mapping报文一样也是逐跳传递已达到停止转发notification或者拆除连接的的目的withdraw,release SPE的数量是没有限制的可以任意多跳

pw1pw2

数匹配,PW UP

图5PWE3多跳信令过程

2.3 RSVP信令的PW

PWE3的信令也可以是RSVP-TE即以RSVP-TE为信令建立PW建立的PW是双向的以RSVP信令建立PW连接的时候单跳与LDP的配置方式类似但是多跳不需要在SPE节点进行配置PW连接不是多个PW粘连在一起而是在两个方向各建一个典型拓扑如下

192.168.2.2

192.168.2.4

PC2

PC4

图6 PWE3 RSVP 信令拓扑

具体的信令过程如下

定PE1为peer

匹配,PW UP

pw

图7 PWE3 RSVP 信令过程

2.4 报文转发

PWE3建立的是一个点到点通道 通道之间互相隔离 用户二层报文在PW 间透传 对于PE 设备 PW 连接建立后 用户接入接口 AC 和虚链路 PW 的映射关系就已经完全确定了 对于P 设备 只需要完成依据MPLS 标签进行MPLS 转发 不关心MPLS 报文内部封装的二层用户报文

以图1中CE1到CE3的VPN1报文流向为例 说明基本数据流走向 CE1上送二层报文 通过AC 接入PE1 PE1收到报文后 由转发器选定转发报文的PW 系统再根据PW 的转发表项压入PW

标签 并送到外层隧道 PW 标签用于标识PW 然后穿越隧道到达PE2 经公网隧道到达

PE2PE2的利用PW标签转发报文到相应的AC将报文最终送达CE3

3 关键技术

3.1 静动混合多跳组网

混合多跳PW是指一端是静态PW一端是动态PW LDP其中静态PW或者动态PW也可能是多跳的但不包括静态PW和动态PW交错出现的情况

除了在静态PW和动态PW交汇的SPE上配置和处理不一致以外其它单一形式的PW在UPE 和SPE上的处理和以上静态PW或者动态PW的一致

在动态PW和静态PW交汇处的SPE上对于动态PW一端来说静态PW一端可以认为是动态PW的AC静态PW状态的变化就相当于动态PW的AC状态变化为了信令协商需要指明该PW 的类型接口MTU等参数而且这些参数必须和静态PW的CE interface一致

对于静态PW如果隧道存在静态PW就UP对于动态PW如果隧道存在远端PW的状态UP远端PW TYPE和MTU和本地配置的一致则动态PW也UP

3.2 PW保护

PW保护是为了在一个PW出现问题如一个PW的隧道被删除后能够快速切换到另一个PW 实现数据层面的快输切换如下图所示

主PW

备份PW

图8PW保护的拓扑模型

为了实现PW的保护需要做如下工作多跳的情况下

1在两个UPE上需要分别配置两个PW一一对应其中一个UPE U-PE1上的一个PW PW5配置为备份PW在经过的S-PE上分别配上PW与U-PE的配置一起实

现MH-PW如图8所示

2主备PW都需要进行信令协商和处理且与普通的动态多跳PW的信令处理一致

3如果主PW状态出现问题LDP会话DOWN隧道被删除需要立即通告备份PW 如果备份PW状态UP会升级为主PW

3.3 控制字CW

控制字需要通过控制层面协商用于转发层面报文顺序检测报文分片和重组等功能

协议中明确要求支持CW的有ATM AAL5和FR两种控制层面控制字的协商比较简单如果控制层面协商结果支持控制字则需要把结果下发给转发模块由转发层面具体实现报文顺序检测和报文重组等功能

3.4 VCCV-PING

VCCV-PING是一种手工检测虚电路连接状态的工具就像ICMP-PING和LSP-PING一样它是通过扩展LSP-PING实现的具体请参照草案draft-ietf-pwe3-vccv-x 和draft-ietf-mpls- lsp-ping-x 1在信令建立时需要在mapping报文的Intf TLV中携带VCCV参数如下

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 0x0c | 0x04 | CC Types | CV Types|

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

其中CC Type为

0x01 PWE3 control word with 0x0001 as first nibble

0x02 MPLS Router Alert Label

0x04 MPLS inner label TTL = 1

CV Type为

0x01 ICMP Ping

0x02 LSP Ping

0x04 BFD

如果支持VCCV-PING CC需要支持Control Word或者Router Alert Label如果不支持CW CV需要支持ICMP PING PSN为IP网络如GRE或者L2TPv3等或者LSP PING PSN为MPLS网络

2把VCCV能力下发转发层在转发层面PW的Ingress节点VCCV-PING报文封装在数据报文的PayLoad中也就是CW或者Router Alert Label的后面走虚电路在PW的Egress节点该报文上送CPU而不是直接转到CE

3VCCV-PING报文的内容按照LSP-PING中的要求就是UDP报文其中包括PW FEC 信息如下

VCCV-PING用于检测两个PE之间PW的连接性类似于LSP-PING可以使用CW

PWE3 control word with 0x0001 as first nibble或者MPLS Router Alert Label实现

以下是报文的格式

PING packet

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Version Number | Must Be Zero | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Message Type | Reply mode | Return Code | Return Subcode | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Sender's Handle | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Sequence Number | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TimeStamp Sent (seconds) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TimeStamp Sent (microseconds) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TimeStamp Received (seconds) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TimeStamp Received (microseconds) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TLVs ... | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

其中的TLV结构如下

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Type | Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Value | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Type # Value Field

------ -----------

1 Target FEC Stack

Value内容为SUB_TLV TYPE为 9 10 L2 circuit ID SUB_TLV中的Value如下

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Sender's PE Address | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Remote PE Address | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| VC ID | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Encapsulation Type | Must Be Zero | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Alert封装方式

Tunnel Label

Alert Label

PW Label

IP Header

UDP Header

Ping packet

CW封装方式

Tunnel Label

PW Label

Control word

IP Header

UDP Header

Ping packet

4 典型应用

4.1 利用PWE3进行综合组网

MPLS PWE3是城域网中的重要技术通过它可以将原有的接入方式与现有的IP骨干网很好的融合在一起减少网络的重复建设节约运营成本

网络平滑接入IP网中而且可以将不同的接入方式轻松互连PWE3提供的多种信令和组网拓扑方式可以为用户和运营商提供多种服务级别Qos和组网方式的选择

附录A 缩略语

PWE3 Pseudo Wire Edge to Edge Emulation 端到端伪线模拟在公用网络中提供的一种点到点

的L2VPN业务

CE Custom Edge 直接与服务提供商相连的用户边缘设备

PE Provider Edge Router 指骨干网上的边缘路由器与CE相连主要负责VPN业务的接入它完成了报文从私网到公网隧道从公网隧道到私网的映射与转发PE可以细分为UPE和SPE

UPE Ultimate Provider Edge 靠近用户侧的PE设备主要作为用户接入VPN 的汇聚设备

SPE PW Switching Point 多跳PW中的交换节点PE对于rsvp信令不存在

SPE

PW Pseudo Wire 虚链路在两个PE之间的一条双向的虚拟连接它由一对单向的MPLS VC构成

AC Attachment Circuit 接入链路指CE与PE的连接它可以是实际的物理接口也可以是虚拟接口AC上的所有用户报文一般都要求原封不动的转发到对端SITE去包括用户的二三层协议报文

CW Control word 控制字

VCCV Virtual Circuit Connectivity Verification 虚电路连接验证