CN101631087B - 通信网络中实现站点间数据互通的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信网络中实现站点间数据互通的方法，包括以下步骤：源站点向其所属网关站点发起对目的站点的路径查询请求；该所属网关站点向其他网络网关发出协助查询请求；其他网关向各自网络查询目的站点，若收到应答则通过源站点所属网关转发给源站点；源站点建立“源站点-源站点所属网关站点-目的站点所属网关站点-目的站点”的间接通信链路表，并沿该间接通信链路发送间接报文；目的站点收到间接报文后，记录并使用该间接通信链路与源站点进行通信。本发明只需将应用层数据报文增加一个很短的包头，网关站点只需解析该包头进行转发，没有增加网络的冗余流量，也没有增加相互通信站点的额外负担。

Description

通信网络中实现站点间数据互通的方法

技术领域

本发明涉及通信网络领域，特别是涉及通信网络中实现站点间数据互通的方法。 

背景技术

在光通信网络中，光传输设备往往是通过运营商提供的DCN网的以太网接入站点接入，并通过DCN网与网管进行通信。由于提供的接入DCN网的IP地址一般比较少，因此光传输设备获得进入DCN网的IP地址也就比较少，这种情况下，网管只能直接管理到配有DCN网段IP地址的接入站点，无法满足实际应用，为了解决这一问题，目前通常的做法是把接入DCN网的接入站点设计为网关站点，通过该网关站点的下联口连接多个下联成员站点(下联成员站点使用私有IP地址)，光传输设备连接在下联成员站点上，网管通过网关站点完成与不同的成员站点之间的数据交互。考虑到在一个接入点上设置一个网关站点的可靠性不高，在实际应用中通常会在一个网络上设计多个网关站点形成主备保护，当其中一个网关站点失效时，网管及时地切换至另一个网关站点，从而保证网管与网络中各站点的正常通信。 

上述设计方法基本上能满足DCN网络或类似拓扑下的管理通信的需求，但是在实际通信网络中，会遇到断纤、坏盘等原因导致通信网络在物理上被分割成数个相对独立的网络(如附图1)，此时，各个独立网络中的成员站点通过网 关站点仍然能够和网管保持通信而不至脱管，但当需要进行成员站点之间的数据交互时，由于各成员站点之使用的是私有IP地址，受寻路协议限制无法发现对方，也就无法通过DCN网互通，往往需要故障清除后数据交互才能继续。 

在早期的通信网络中，我们主要需求的是网管和站点之间的管理信息的交互，各站点之间管理信息交互的需求并不大，随着更大规模光传输通信网络和更复杂光传输设备的出现，各站点之间的信息交互也变得更加重要。虽然可以使用业务通道的保护来实现各站点之间的信息交互，但这样做数据流向会很难分析，想要形成全网的站点间互通也比较复杂。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决通信网络中站点间互通及实现其通信信道保护比较复杂的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种通信网络中站点间互通及实现其通信信道保护的方法，该方法在DCN网或类似拓扑下，利用现有网管信息使用的信道，进行站点间的信息交互，并对其通信信道进行保护，既不需要使用额外的信道，也不需要对寻路协议进行任何修改，并最大限度的降低站点交互产生的冗余信息量，在网络出现故障的情况下，属于不同分隔网络中的站点之间通过以下步骤实现数据交互： 

a)源站点向其所属网关站点发起对目的站点IP的路径查询请求； 

b)源站点所属网关站点收到源站点的查询请求后向向源站点所属网关站点上配置的其他网关站点发出协助查询请求； 

c)其他网关站点收到源站点所属网关站点发出的协助查询请求后，向本网 络发送一个针对请求中目的站点IP地址的查询命令，查询本网络中是否有该目的站点： 

如果查询命令能收到目的站点应答，则证实该网关为目的站点所属网关站点，于是该网关站点发起对步骤b中源站点所属网关站点发出的协助查询请求进行路径应答，并通过源站点所属网关站点转发给源站点； 

如果查询命令没有收到目的站点应答，则证实目前该网关所属网络无法与目的站点通信，该网关站点无须通过源站点所属网关站点转发给源站点路径应答； 

d)源站点收到目的站点所属网关站点送回的路径应答后建立“源站点-源站点所属网关站点-目的站点所属网关站点-目的站点”的间接通信链路表，并沿该间接通信链路发送间接报文，该间接报文中添加了间接通信应用报文头，间接通信应用报文头中包括间接通信标识、数据类型、源站点IP、源站点所属网关站点IP、目的站点所属网关站点IP和目的站点IP；如果源站点未收到对目的站点IP的路径查询请求的任何路径应答，则定时重复步骤a； 

e)源站点所属网关站点收到间接报文后先解析出间接通信应用报文头中所包含的下一站点IP，即目的站点所属网关站点的IP，然后将间接报文转发给目的站点所属网关站点； 

f)目的站点所属网关站点收到间接报文后先解析出间接通信应用报文头中所包含的目的站点IP，然后将间接报文转发给目的站点； 

g)目的站点收到间接报文后，记录并使用该间接通信链路与源站点进行通信。 

在上述方案的基础上，DCN网或类似拓扑下，对某一网络的网关站点进行 DCN网段IP配置时，在配置信息中记录下接入该DCN网或类似拓扑的其他网络的网关站点IP。 

步骤d中，如果源站点的路径查询请求收到多个目的站点所属网关站点发起的路径应答后获得了多条间接通信链路，则选择根据收到路径应答的时间先后决定其中一条作为最优链路，同时保留一条作为备份链路，最优链路失效而使用备份链路时，备份链路升级为最优链路。 

源站点向目的站点发起间隔的PING动作，间隔时间为6秒。 

当网络故障排除、分隔网络恢复通信正常后，源站点发起的间隔PING动作能得到目的站点的应答时，则停止间隔PING动作，同时删除源站点和目的站点之间的间接通信链路，使用正常通信信道进行数据交互。 

间接通信链路表启用老化时间机制，即源站点或目的站点收到使用某条间接通信链路的间接报文数据时则刷新间接通信链路表中该条间接通信链路老化时间为初始设定时间，各站点定时检查其间接通信链路表中各条间接通信链路信息，对超时未被使用的间接通信链路认为失效进行删除；对未失效的间接通信链路逐次递减其老化时间数值，当源站点与目的站点之前建立的间接通信链路失效被删除后，如果源站点与目的站点间的直接通信还未回复，源站点会重复步骤a寻找新的间接通信链路进行通信。 

还包括手动维护间接通信链路表机制，即通过网管或其他接入站点的管理设备对需要进行站点间通信的站点手动修改间接通信链路表，设置间接通信链路，并配置间接通信链路表中各间接通信链路的使用先后顺序使其优先按照手动设置的间接通信链路进行通信。 

本发明，通过建立“源站点-源站点所属网关站点-目的站点所属网关站点目的站点”的间接通信链路表，并沿该间接通信链路发送间接报文，实现在网络出现故障的情况下，属于不同分隔网络中的站点之间能够实现数据交互，该方法为DCN组网或类似拓扑方式下提供一种站点之间通信的简便方法，无需使用额外通信信道，也不需对协议层进行改动，只需应用层数据报文增加一个很短的包头即可，网关站点只需解析该包头进行转发；没有增加网络的冗余流量，也没有增加相互通信站点的额外负担；对网络的适应性良好，通信信道自愈保护性非常强；可以使用人工方式进行站点间通信的信道维护，更加灵活、可靠。 

附图说明

图1为DCN网下光传输设备组网示意图； 

图2为使用间接通信链路进行数据交互的流程图； 

图3为使用间接通信链路进行数据交互的数据流图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。 

本发明提供的一种通信网络中实现站点间数据互通的方法中，在DCN网或类似拓扑下对某一网络的网关站点进行DCN网段IP配置时，在配置信息中记录下接入该DCN网或类似拓扑的其他网络的网关站点IP信息(只需记录需要通过DCN网或类似拓扑下进行站点间通信的其他网络的网关站点IP信息)。通信网络中的各站点在与网管交互数据过程中，非网关站点记录下其与网管通信时所使用的网关站点(下称直接网关)的IP信息，并根据通信情况(如发生网关站点失效切换等)及时刷新其能使用的直接网关站点的IP信息。在未发 生网络隔离的情况下，站点间通过标准的路由协议进行寻路和数据交互；当网络出现故障被分割开时(如图1所示)，此时源站点通过原正常链路发起对属于不同隔离网络的目的站点的通讯请求得不到应答，于是二者之间通过以下步骤实现数据交互(参见图2)： 

a)源站点(以下简称站点A)向其所属网关站点(以下简称直接网关)发起 

对目的站点(以下简称站点B)的路径查询请求； 

b)直接网关收到站点A的查询请求后对站点A回复确认信息，并向直接网关中记录的其他网关发出协助查询请求； 

c)其他网关对直接网关回复确认，并向本网络发送一个针对站点B的IP地址的查询命令，查询本网络中是否有目的站点B，如果收到目的站点B的应答，则该网关为目的站点所属网关站点(以下简称间接网关)，间接网关发起对直接网关协助查询请求的路径应答并通过直接网关转发给站点A；如果查询命令没有收到目的站点B应答，则证实目前该网关所属网络无法与目的站点通信，该网关站点无须通过源站点所属网关站点转发给源站点路径应答，即不予进一步处理； 

d)站点A收到间接网关发起的路径应答后在内存中建立起包含间接通信链路“站点A-直接网关-间接网关-站点B”的间接通信链路表，在发送网络数据时查询该链路表，并沿查到的间接通信链路发送对站点B的间接报文，此时站点A在需要发出的正文数据前加上24字节的间接通信应用报文头，接收方通过判断该间接通信应用报文头中的间接通信标识启用间接通信机制解析报文头并进行转发；如果站点A未收到任何路径应答，则定时重复步骤a；间接通信应用报文头中包括间接通信标识、数据类型、源站点IP、直接网关IP、间 接网关IP和目的站点IP，其数据格式如表1所示；间接通信链路表的结构如表2所示。 

表1：间接通信链路中应用报文头的数据格式： 

表1中： 

数据类型共占用2个字节，第1个字节表示报文类型，即根据该字节数值表示是否此包数据为路径查询请求报文(取值01)、协助查询报文(取值02)、路径应答报文(取值03)、间接通信报文(取值04)等；第2个字节取值范围0-3，表示下一发送站点IP取包头后续源站点(取值0)、直接网关(取值01)、间接网关(取值02)、目的站点(取值03)4个IP中的哪一个。(网关站点收到间接报文数据转发时，修改数据类型第二个字节数值用以通知下一站点该传送给哪一个IP)； 

源站点、直接网关、间接网关、目的站点4个IP表示发送数据所依次经由的链路站点IP地址。 

步骤a、b中用于建立间接通信链路过程的各种查询及应答报文，使用的均为没有正文的间接报文(即只有应用报文头)，各站点通过间接报文的“数据类型”判别此报文属于建链过程的何种报文。 

表2：间接通信链路表结构。 

长整型	目的站点IP
		长整型	直接网关IP(优先链路)
长整型	间接网关IP(优先链路)
		长整型	直接网关IP(备份链路)
长整型	间接网关IP(备份链路)
		……	……
……	……
		无符号Short型	老化时间
无符号字符型	备用

表2中，老化时间的系统初始值均为30秒，随着时间推移递减，当取值为0xffff时(手动添加链路使用该数值)，表示不更新；如果站点发起路经查询时获得了多条链路应答，选择其中一条作为最优的链路(根据收到路径应答的时间先后决定)，同时保留一条作为备份链路；当只收到一条链路应答时，备份链路IP值为0；使用备份链路时，备份链路升级至优先链路； 

各站点定时器每5秒定时检测间接通信链路表中各链路老化时间，检测到当前使用的优先链路老化(数值为零)时，删除该间接通信链路并把老化时间还原为初始值，同时把备用间接通信链路移至间接通信链路表中优先链路位置(间接通信链路表的第一个间接通信链路位置)，使用已升级至优先链路的备份间接通信链路进行间接通信链路通信；对于还没有老化的间接通信链路老化时间逐次减少其数值直至为零。 

e)直接网关收到间接报文后先解析出间接通信应用报文头中所包含的下 一站点IP，即间接网关的IP，然后将间接报文转发给间接网关； 

f)间接网关收到间接通信数据报文后先解析出间接通信应用报文头中所包含的站点B的IP，然后将间接通信数据报文发给站点B； 

g)站点B收到间接报文后，记录并使用该间接通信链路与站点A进行通信。上述使用间接通信链路进行通信的过程中，数据流图如图3所示。间接通信链路表启用老化时间机制，即源站点或目的站点收到使用某条间接通信链路的间接报文数据时则刷新间接通信链路表中该条间接通信链路老化时间为初始值，各站点定时检查间接通信链路表中各条间接通信链路信息，对超时时间内未被使用的间接通信链路进行删除(由间接报文的应用报文头即可判断间接报文出使用的是哪条间接通信链路)。当源站点与目的站点之前建立的间接通信链路失效(如网关站点失效切换原因造成)被删除后，如果源站点与目的站点间的直接通信还未回复，源站点会重复步骤a寻找新的间接通信链路进行通信。 

建链实例：图1所示站点A(使用私有IP：10.18.1.1)，所属网关(DCN网段IP：132.97.190.81，其上配置了一个站点B的所属网关IP：132.97.190.83)； 

站点B(使用私有IP：10.18.1.2)，所属网关(DCN网段IP：132.97.190.83)； 

站点A、B之间无法直接通信，需通过各自网关使用DCN网通信； 

1、此时站点A向其所属网关(称直接网关)发起对站点B的路径查询请求报文； 

2、直接网关收到请求后，向其配置的网关132.97.190.83发起协助查询请求报文； 

3、网关132.97.190.83收到请求后往自己网络发送一个查询请求报文，该请求送往IP 10.18.1.2(即站点B的IP)，收到站点B应答报文后网关132.97.190.83通过站点A所属网关转发给站点A路径应答报文； 

4、站点A收到应答后建立起间接通信链路表，如下： 

长整型	10.18.1.2(B站点IP)
		长整型	132.97.190.81(优先链路)
长整型	132.97.190.83(优先链路)
		长整型	0
长整型	0
		……	……
……	……
		无符号Short型	30
无符号字符型	备用

建链完成后，站点A直接使用间接报文沿间接通信链路与站点B进行通信；站点B收到间接报文后从应用报文头中解析出该间接通信链路建立间接通信链路表，并使用其进行回复。 

上述使用间接通信链路表进行通信的方法适用于在网络出现故障，被分割开成两个或两个以上的分割子网络的情况，当网络故障排除、分隔网络恢复通信正常后，恢复原正常通信信道进行通信。其实现方法是，源站点向目的站点发起间隔的PING动作，间隔时间为6秒。当网络故障排除、分隔网络恢复通 信正常后，源站点发起的间隔PING能得到目的站点的应答，则停止间隔PING动作，同时删除源站点和目的站点之间的间接通信链路，使用正常通信信道。也可以设置不启用PING机制，完全通过老化时间机制管理间接通信链路，但是在直接通信恢复时，如果间接通信链路还未老化就会接着被使用，链路老化后下次通信发起时还是会使用直接通信的信道。 

本发明还包括手动维护间接通信链路表机制，即通过网管或其他接入站点的管理设备对需要进行站点间通信的站点手动修改间接通信链路表，修改设置间接通信链路，并可配置调整间接通信链路在链路表中先后顺序使其优先按照手动设置的间接通信链路进行通信。这样就无需对网关站点配置记录其他的网关IP信息，通信站点间也无需发起PING和路径查询动作，同时可以查看或者修改各站点使用的间接通信链路路径。手动机制的加入使得该方法实现起来更加灵活、简便、可靠。手动维护既可通过网管，也可以通过站点的接入管理工具配置完成。这部分内容包括： 

1、命令查看该站点所有或对某一站点的间接通信链路信息； 

2、命令添加或删除改站点所有或对某一站点的间接通信链路信息； 

3、设置各间接通信链路优先级(通过调整间接通信链路在间接通信链路表中位置完成)或老化时间。 

手动方式可以不需要在各网关站点配置记录其他网关站点的IP信息，用户可以直接指定出现问题时的保护间接通信链路通道，也可强制该站点使用设定的间接通信链路通道与其他站点交流。 

手动维护功能丰富了间接通信链路通信的功能，能满足用户自主管理网络的需求。自动和手动结合使得该方法实现起来更加灵活、可靠。 

手动维护实例： 

如图1所示站点A(使用私有IP：10.18.1.1)，所属网关(DCN网段IP：132.97.190.81) 

站点B(使用私有IP：10.18.1.2)，所属网关(DCN网段IP：132.97.190.83)；站点A、B之间无法直接通信，需通过各自网关使用DCN网通信；我们直接在站点A手动设置一条间接通信链路，设置好的间接通信链路表如下： 

长整型	10.18.1.2(B站点IP)
		长整型	132.97.190.81(优先链路)
长整型	132.97.190.83(优先链路)
		长整型	0
长整型	0
		……	……
……	……

无符号Short型	0xffff(设置该值表示不用  老化)
		无符号字符型	备用

完成设置后，无需重新建链，站点A直接使用间接报文沿该间接通信链路与站点B进行通信；由于老化时间设置为0xffff，该链路会一直被使用，直至被手动删除(也可设置为其他数值参与老化管理)； 

本发明所述的方案也适用于对原本规划为相互独立的物理网络中跨网络的站点间通信，这些网络有可能分属不同网管，网络之间仅仅通过DCN的以太 网接入点或类似拓扑用来通信。只要在网关站点配置时输入其他网络的网关站点IP信息就可以实现任意站点间的相互通信，并且在通信异常时能自动重建新的间接通信链路，形成保护。当然，前提是这些网关站点及需要交互信息的站点都启用该策略。 

本发明具有以下优点： 

1、能为DCN组网或类似拓扑方式下，提供一种站点之间通信的简便方法； 

2、无需使用额外通信信道，也不需对协议层进行改动，只需应用层数据报文增加一个很短的包头即可，网关站点只需解析该包头进行转发； 

3、没有增加网络的冗余流量，也没有增加相互通信站点的额外负担； 

4、对网络的适应性良好，通信信道自愈保护性非常强； 

4、可以使用人工方式进行站点间通信的信道维护，更加灵活、可靠。 

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于在网络出现故障的情况下，属于不同分隔网络中的站点之间通过以下步骤实现数据交互：

a)源站点向其所属网关站点发起对目的站点IP的路径查询请求；

b)源站点所属网关站点收到源站点的查询请求后向源站点所属网关站点上配置的其他网关站点发出协助查询请求；

c)其他网关站点收到源站点所属网关站点发出的协助查询请求后，向本网络发送一个针对请求中目的站点IP地址的查询命令，查询本网络中是否有该目的站点：

如果查询命令能收到目的站点应答，则证实该网关为目的站点所属网关站点，于是该网关站点发起对步骤b中源站点所属网关站点发出的协助查询请求进行路径应答，并通过源站点所属网关站点转发给源站点；

如果查询命令没有收到目的站点的应答，则证实目前该网关所属网络无法与目的站点通信，该网关站点无须通过源站点所属网关站点转发给源站点路径应答；

d)源站点收到目的站点所属网关站点送回的路径应答后建立“源站点-源站点所属网关站点-目的站点所属网关站点-目的站点”的间接通信链路表，并沿该间接通信链路发送间接报文，该间接报文中添加了间接通信应用报文头，间接通信应用报文头中包括间接通信标识、数据类型、源站点IP、源站点所属网关站点IP、目的站点所属网关站点IP和目的站点IP；如果源站点未收到对目的站点IP的路径查询请求的任何路径应答，则定时重复步骤a；

e)源站点所属网关站点收到间接报文后先解析出间接通信应用报文头中所包含的下一站点IP，即目的站点所属网关站点的IP，然后将间接报文转发给目的站点所属网关站点；

f)目的站点所属网关站点收到间接报文后先解析出间接通信应用报文头中所包含的目的站点IP，然后将间接报文转发给目的站点；

g)目的站点收到间接报文后，记录并使用该间接通信链路与源站点进行通信。

2.如权利要求1所述的通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于DCN网下，对某一网络的网关站点进行DCN网段IP配置时，在配置信息中记录下需要通过DCN网下进行站点间通信的其他网络的网关站点IP。

3.如权利要求1所述的通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于步骤d中，如果源站点的路径查询请求收到多个目的站点所属网关站点发起的路径应答后获得了多条间接通信链路，则根据收到路径应答的时间先后决定其中一条作为最优链路，同时保留一条作为备份链路，最优链路失效而使用备份链路时，备份链路升级为最优链路。

4.如权利要求1所述的通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于源站点向目的站点发起间隔的PING动作，间隔时间为6秒。

5.如权利要求4所述的通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于当网络故障排除、分隔网络恢复通信正常后，源站点发起的间隔PING动作能得到目的站点的应答时，则停止间隔PING动作，同时删除源站点和目的站点之间的间接通信链路，使用正常通信信道进行数据交互。

6.如权利要求1所述的通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于间接通信链路表启用老化时间机制，即源站点或目的站点收到使用某条间接通信链路的间接报文数据时则刷新间接通信链路表中该条间接通信链路老化时间为初始设定时间，各站点定时检查其间接通信链路表中各条间接通信链路信息，对超时未被使用的间接通信链路认为失效进行删除；对未失效的间接通信链路逐次递减其老化时间数值，当源站点与目的站点之前建立的间接通信链路失效被删除后，如果源站点与目的站点间的直接通信还未回复，源站点会重复步骤a寻找新的间接通信链路进行通信。

7.如权利要求1所述的通信网络中实现站点间数据互通的方法，其特征在于还包括手动维护间接通信链路表机制，即通过网管或其他接入站点的管理设备对需要进行站点间通信的站点手动修改间接通信链路表，设置间接通信链路，并配置间接通信链路表中各间接通信链路的使用先后顺序使其优先按照手动设置的间接通信链路进行通信。

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