CN101924689A - 最大分段参数的协商方法及网络转发设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种最大分段参数的协商方法及网络转发设备。其中，该方法包括：网络转发设备截取网络中客户端和服务器之间的携带TCP连接消息的报文；网络转发设备获取预先存储的下一跳设备的接口MTU值，根据网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值调整TCP连接消息中携带的MSS参数，并发送调整后的TCP连接消息。根据本发明，可以避免由于报文超过设备的处理能力而导致数据包被丢弃的情况，提高报文转发的成功率。

Description

最大分段参数的协商方法及网络转发设备

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种最大分段(Maximum Segment Size，简称为MSS)参数的协商方法及网络转发设备。

背景技术

在当前基于隧道转发的网络中，特别是对于IP接入的用户，经常可能出现打不开网页或者上网很慢的现象，出现这种现象主要是由于TCP报文在进入到隧道后，在中间的转发设备接口上被丢弃。

图1为当前多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，简称为MPLS)的网络结构图，为了达到最佳的传输效能，TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值，客户端与服务器通过三次握手协商MSS的值，具体过程如下：

客户端发出TCP同步(synchronize，简称为syn)报文，其选项(option)的MSS字段为1460，同样，服务器在接收到syn报文后，发送syn+ack(响应)报文应答，其option选项的MSS字段也为1460，在具体应用中，MSS值可以由最大传输单元(MaximumTransmission Unit，简称为MTU)值代替(MTU值减去IP数据包包头的大小20字节和TCP数据段的包头20字节得到MSS值)。在握手完成后，协商双方比较syn和syn+ack报文中MSS字段大小，选择较小的MSS作为发送TCP分片的大小，在本例中为1460。因此，客户端或服务器以1460作为阈值向对端发送报文，对于MPLS中的提供商边缘(Provider Edge，简称为PE)设备与PC或服务器接口接收到的报文最大为MSS+TCP报文头+IP报文头+双层VLAN+MAC报文头，即1522字节，PE设备将该报文发送到下一跳P设备(提供商设备)时，将添加一个或多个4字节长度的MPLS头部，即便是加一个MPLS标签，该PE设备发送到下一跳P设备的报文为1526字节。但是，大部分P设备的端口MTU值为1500，即最大处理长度为1518字节，由于接收到的报文超过1518字节，因此，该报文被丢弃。

目前，针对上述问题，相关技术的解决方案为：网络设备中监听TCP连接消息(即上述TCP syn报文)，将截取的TCP连接报文中MSS值加上TCP报头和IP报头，计算得出处理该报文的MTU值，再与设备出接口的MTU进行比较，如果设备出接口MTU小于计算的得出的MTU，则按照接口MTU重新计算MSS，修改TCP连接消息中的MSS值，再发送修改后的TCP连接消息。

采用上述方案，如果本设备接口的MTU大于下一跳设备接口MTU，而协商的TCP报文的MSS值在本设备接口MTU的边界值上，则以该MSS作为阈值转发隧道报文时，报文可能会超过下一跳的MTU值而被丢弃。例如，如果本设备接口的MTU值为1500，下一跳设备接口的MTU值为1480，则在本设备中计算出来支持的最大MSS值为1460，而下一跳设备能够支持的最大报文的MSS部分大小的只能为1420，因此，在传输报文时，下一跳设备仍然可能由于报文超过其处理能力而被丢弃。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种MSS参数的协商方法及网络转发设备，用以解决相关技术中由于MSS参数设置不合适而导致报文被丢弃的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种MSS参数的协商方法。

根据本发明的MSS参数的协商方法包括：网络转发设备截取网络中客户端和服务器之间的携带TCP连接消息的报文；网络转发设备获取预先存储的下一跳设备的接口MTU值，根据网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值调整TCP连接消息中携带的MSS参数，并发送调整后的TCP连接消息。

优选地，预先存储下一跳设备的接口MTU值包括：运行动态路由协议，在多个网络设备之间建立路由邻居的过程中协商各个网络转发设备之间直连接口的MTU值，并在各个网络转发设备的出接口的接口信息中保存下一跳设备的接口MTU值。

优选地，网络转发设备获取预先存储的下一跳设备的接口MTU值包括：网络转发设备通过查找TCP连接消息的路由，获取TCP连接消息的下一跳的出接口；网络转发设备通过获取的下一跳的出接口，查找出接口的接口信息，获取保存的下一跳设备的接口MTU值。

优选地，根据网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值调整TCP连接消息中携带的MSS参数包括：根据网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值获取网络转发设备与下一跳设备之间的MSS阈值；判断MSS阈值是否小于TCP连接消息中携带的MSS参数的值，如果是，则将TCP连接消息中携带的MSS参数的值修改为MSS阈值。

优选地，获取网络转发设备与下一跳设备之间的MSS阈值包括：比较网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值的大小，取两者中的较小者；根据较小者的值以及所使用的隧道装置协议的特点计算MSS阈值。

优选地，网络转发设备截取网络中客户端和服务器之间的携带TCP连接消息的报文包括：网络转发设备根据接收到的待转发的TCP报文的目的端口或源端口、以及TCP报文的状态，判断TCP报文是否为携带TCP连接消息的报文，如果是，则截取TCP报文，否则，发送TCP报文。

优选地，携带TCP连接消息的报文的目的端口或源端口为80，其状态为同步syn或同步应答syn ack。

优选地，在调整TCP连接消息中携带的MSS参数之后，该方法还包括：根据调整后的MSS参数对TCP连接消息重新计算TCP校验和。

优选地，上述TCP连接消息包括：客户端向服务器发送的TCP连接消息，和/或，服务器向客户端发送的TCP连接消息。

优选地，在发送调整后的TCP连接消息之后，该方法还包括：客户端或服务器获取TCP连接消息中携带的MSS参数，并将MSS参数的值与自己的出接口和下一跳设备接口支持的最大报文段长度换算得到的MSS值进行比较，并从中选择较小的值作为发送的TCP数据所使用的MSS参数。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种网络转发设备。

根据本发明的网络转发设备包括：监听模块，用于监听网络转发设备转发的报文；截取模块，用于截取监听模块监听到的携带TCP连接消息的报文；设置模块，用于根据网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值调整TCP连接消息中携带的MSS参数；发送模块，用于发送经设置模块调整后的TCP连接消息。

通过本发明的上述至少一个方案，网络转发设备在转发TCP连接消息时，根据该网络转发设备以及该网络转发设备的下一跳设备的接口MTU值，调整TCP连接消息中携带的MSS参数，从而使得网络转发设备转发的报文不会超过每一跳设备的处理能力，避免了由于报文超过设备的处理能力而导致数据包被丢弃的情况，提高了报文转发的成功率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为当前MPLS的网络结构图；

图2为根据本发明实施例的MSS参数的协商方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的上述MSS参数的协商方法的具体实现流程图；

图4为根据本发明实施例的网络转发设备的结构示意图。

具体实施方式

功能概述

针对相关技术中由于MSS参数的值设置不合适而导致数据包被丢弃，进而导致报文发送不成功的问题，本发明实施例提供了一种MSS参数的协商方法。在本发明实施例中，网络转发设备在转发携带TCP连接消息的报文时，根据其本身的MTU值以及其下一跳设备的接口MTU值，对TCP连接消息中的MSS参数进行调整，并将调整后的TCP连接消息发送出去，从而使得客户端和服务器协商的MSS参数在客户端与服务器之间的所有网络转发设备的处理能力的范围内。

需要说明的，在本发明实施例中，网络转发设备包括图1所示的PE设备和/或P设备。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，首先提供了一种MSS参数的协商方法。该方法应用于客户端与服务器之间包括多个网络转发设备的网络系统。

图2为根据本发明实施例的MSS参数的协商方法的流程图，如图2所示，对于客户端与服务器之间的每个网络转发设备，根据本发明实施例的MSS参数的协商方法主要包括以下步骤(步骤S201-步骤S203)：

步骤S201：网络转发设备截取网络中客户端和服务器之间的携带TCP连接消息的报文；

在具体实施过程中，网络转发设备对转发的报文进行监听，根据转发的报文的目的端口或源端口、以及报文的状态，确定待转发的报文是否为携带TCP连接消息的报文，如果是，则对该报文进行截取，否则，直接转发该报文。

具体地，携带TCP连接消息的报文的目的端口或源端口为80，其状态为同步syn或同步应答syn ack。

步骤S203：网络转发设备获取预先存储的下一跳设备的接口MTU值，根据该网络转发设备的出接口MTU值以及下一跳设备的接口MTU值调整TCP连接消息中携带的MSS参数，并发送调整后的TCP连接消息。

在具体实施过程中，可以通过预先运行动态路由协议，例如，边界网关协议(Border Gateway Protocol，简称为BGP)或开放最短路径优先协议(Open Shortest Path First，简称为OSPF)，在客户端与服务器之间的各个网络转发设备的动态路由协议建立邻居的过程中，协商各个相邻的网络转发设备之间直连的接口MTU值，在邻居建立完成后，各个网络转发设备的出接口的接口信息中保存下一跳设备的接口MTU值；或者在配置静态路由时，同时配置直连设备接口的MTU值。

在截取TCP连接消息的报文后，网络转发设备通过查询该TCP连接消息的路由，获取该TCP连接消息的下一跳的出接口，在该出接口的接口信息中获取存储的下一跳设备直连的接口MTU值，将下一跳设备的接口MTU值与该网络转发设备的出接口MTU值进行比较，将两者中的较小的值作为该网络转发设备与下一跳设备之间的MTU阈值，然后根据MTU阈值，计算该网络转发设备与下一跳设备之间MSS阈值；再判断该MSS阈值与TCP连接消息中携带的MSS参数的值，如果该MSS阈值小于TCP连接消息中携带的MSS参数的值，则将TCP连接消息中携带的MSS参数的值修改为该MSS阈值，即将MSS参数的值设置为该MSS阈值的值。

在具体实施过程中，可以根据所使用的隧道装置协议的特点计算得到上述MSS阈值，具体地，可以通过以下公式计算MSS阈值：

MSS阈值＝MTU阈值-TCP报头的长度-减去IP报头的长度-隧道头所需的长度。

并且，在调整TCP连接消息中携带的MSS参数之后，还需要根据调整后的MSS参数对TCP连接消息重新计算TCP校验和。

在具体实施过程中，上述TCP连接消息可以是客户端发送的TCP连接消息(syn)，也可以是服务器发送的TCP连接消息(synack)，并且，当该TCP连接消息经由客户端与服务器之间的网络转发设备到达对端后，客户端或服务器获取TCP连接消息中携带的MSS参数，并将该MSS参数与其本身的出接口和下一跳设备接口支持的最大报文段长度换算得到的MSS值进行比较，从中选择较小的值作为后续发送TCP数据所使用的MSS参数。

在具体实施过程中，上述网络转发设备包括客户端与服务器之间的PE设备和/或P设备。

根据本发明实施例的上述MSS参数的协商方法，可以将MSS参数设置为客户端与服务器之间的各个网络转发设备的最小接口MSS阈值，从而使得后续的TCP数据的大小不会超过各个网络转发设备的处理能力。

图3为根据本发明实施例的上述MSS参数的协商方法的具体实现流程图，在该流程中，网络转发设备不是客户端与服务器之间的第一个网络转发设备，如图3所示，根据本发明实施例的MSS参数的协商方法的具体实现流程主要包括以下步骤：

步骤301，网络转发设备接收到待转发的报文；

步骤302，监听待转发的报文的目的端口或源端口是否为80，以及该报文的状态是否为syn或syn ack，在判断均为是的情况下，执行步骤303，否则，进行正常转发流程；

步骤303，通过查找待转发的报文路由获取该报文下一跳的出接口；

步骤304，根据上述出接口的接口信息存储的下一跳设备直连的接口MTU值，获取下一跳设备直连的接口MTU值；

步骤305，根据下一跳设备直连的接口MTU值，计算下一跳设备能够处理的最大TCP报文的MSS值；

具体地，可以将下一跳设备直连的MTU值减去TCP报头、减去IP报头、再减去隧道头所需要的开销，从而得到下一跳设备能够处理的最大TCP报文的MSS值；

步骤306，判断截取的TCP报文中TCP连接消息中携带的MSS参数的值与步骤305中得到的MSS值大小，如果TCP连接消息中携带的MSS参数的值大于步骤305中计算得到的MSS值，则执行步骤307，否则，执行正常的转发流程；

步骤307，将TCP连接消息中携带的MSS参数的值修改为步骤305中计算得到的MSS值，重新计算TCP报文的校验和；

步骤308，将修改后的TCP报文按照原目的IP发送出去。

在客户端和服务器完成TCP协商后，协商完成的MSS参数的值为客户端和服务器之间的各个下一跳设备都能转发的MSS参数。

根据本发明实施例，还提供了一种网络转发设备，用于实现本发明实施例提供的上述MSS参数的协商方法，在实际应用中，该网络转发设备可以为PE设备，也可以为P设备。

图4为根据本发明实施例的网络转发设备的结构示意图，如图4所示，根据本发明实施例的网络转发设备主要包括：监听模块1、截取模块3、设置模块5和发送模块7。其中，监听模块1，用于监听网络转发设备转发的报文；截取模块3与监听模块1连接，用于截取监听模块1监听到的携带TCP连接消息的报文；设置模块5与截取模块3连接，用于根据网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值调整TCP连接消息中携带的MSS参数；发送模块7与设置模块5连接，用于发送经设置模块5调整后的TCP连接消息。

如上所述，借助本发明实施例提供的技术方案，根据该网络转发设备以及该网络转发设备的下一跳设备的接口MTU值，调整TCP连接消息中携带的MSS参数，在不修改中间路由器的接口MTU情况下，使得网络转发设备转发的报文不会超过每一跳设备的处理能力，避免了由于报文超过设备的处理能力而导致数据包被丢弃的情况，提高了报文转发的成功率，进而避免了由于TCP报文在隧道被丢弃而导致网络打不开或上网缓慢的问题，提高了用户体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种最大分段MSS参数的协商方法，应用于客户端与服务器之间包括多个网络转发设备的网络系统，其特征在于，对于每个网络转发设备，所述方法包括：

所述网络转发设备截取网络中客户端和服务器之间的携带TCP连接消息的报文；

所述网络转发设备获取预先存储的下一跳设备的接口传输单元MTU值，根据所述网络转发设备的出接口MTU值与所述下一跳设备的接口MTU值调整所述TCP连接消息中携带的MSS参数，并发送调整后的所述TCP连接消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先存储下一跳设备的接口MTU值包括：

运行动态路由协议，在所述多个网络设备之间建立路由邻居的过程中协商各个网络转发设备之间直连接口的MTU值，并在各个网络转发设备的出接口的接口信息中保存下一跳设备的接口MTU值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网络转发设备获取预先存储的下一跳设备的接口MTU值包括：

所述网络转发设备通过查找所述TCP连接消息的路由，获取所述TCP连接消息的下一跳的出接口；

所述网络转发设备通过获取的下一跳的出接口，查找所述出接口的接口信息，获取保存的下一跳设备的接口MTU值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述网络转发设备的出接口MTU值与所述下一跳设备的接口MTU值调整所述TCP连接消息中携带的MSS参数包括：

根据所述网络转发设备的出接口MTU值与所述下一跳设备的接口MTU值获取所述网络转发设备与所述下一跳设备之间的MSS阈值；

判断所述MSS阈值是否小于所述TCP连接消息中携带的所述MSS参数的值，如果是，则将所述TCP连接消息中携带的所述MSS参数的值修改为所述MSS阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述网络转发设备与所述下一跳设备之间的MSS阈值包括：

比较所述网络转发设备的出接口MTU值与所述下一跳设备的接口MTU值的大小，取两者中的较小者；

根据所述较小者的值以及所使用的隧道装置协议的特点计算所述MSS阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络转发设备截取网络中客户端和服务器之间的携带TCP连接消息的报文包括：

所述网络转发设备根据接收到的待转发的TCP报文的目的端口或源端口、以及所述TCP报文的状态，判断所述TCP报文是否为携带所述TCP连接消息的报文，如果是，则截取所述TCP报文，否则，发送所述TCP报文。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，携带所述TCP连接消息的报文的目的端口或源端口为80，其状态为同步syn或同步应答syn ack。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在调整所述TCP连接消息中携带的MSS参数之后，所述方法还包括：

根据调整后的MSS参数对所述TCP连接消息重新计算TCP校验和。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述TCP连接消息包括：客户端向服务器发送的TCP连接消息，和/或，服务器向客户端发送的TCP连接消息。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在发送调整后的所述TCP连接消息之后，所述方法还包括：

所述客户端或服务器获取所述TCP连接消息中携带的MSS参数，并将所述MSS参数的值与自己的出接口和下一跳设备接口支持的最大报文段长度换算得到的MSS值进行比较，并从中选择较小的值作为发送的TCP数据所使用的MSS参数。

11.一种网络转发设备，其特征在于，包括：

监听模块，用于监听所述网络转发设备转发的报文；

截取模块，用于截取所述监听模块监听到的携带TCP连接消息的报文；

设置模块，用于根据所述网络转发设备的出接口MTU值与下一跳设备的接口MTU值调整所述TCP连接消息中携带的MSS参数；

发送模块，用于发送经所述设置模块调整后的所述TCP连接消息。

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