CN102055672B - 一种数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备，其中方法包括：对接收的第一报文，查询本地是否存在与第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；若存在，判断转发第一报文的接口是否设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发，若需要，根据反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将第一报文发送至出接口下一跳IP地址对应的路由设备，本发明解决了在路由设备连接不同的ISP的情况下由于正向数据流和反向数据流的传输路径不对称产生的半连接导致报文被丢弃的问题。

Description

一种数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备。

背景技术

作为一个网络的多出口路由器设备，往往会与不同的互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)连接。各个ISP的接入限制不同，有些ISP会在上联口做限制，限制一些非法地址接入，并在该多出口路由设备种通过该ISP提供的路由列表，将报文的数据流送往对应的出口。当路由列表不全，或者其他原因造成来回路径不对称时，会出现正常的业务报文的数据流不能在各ISP之间互通的现象。

如图1所示的一个具体例子，校园内网的多出口路由器与两个ISP相连，一个是教育网，另一个是电信网，电信网中的电信用户使用教育网地址访问校园内网，访问报文的数据流(以下称为正向数据流)从电信网络绕到教育网然后进入校园内网访问(如图1所示的实线链路)，返回的响应报文的数据流(与正向数据流的源地址和目的地址正好相反，以下称为反向数据流)因为用户源地址是电信地址，通过基于目的地址的策略路由，一般将反向数据流直接通过电信地址返回(如图1所示的虚线链路)。在某些情况下，例如多出口路由器与教育网连接的接口开启网络地址转换(Network Address Translation，NAT)功能，与电信网连接的接口没有开启NAT功能，或者说电信接入服务器开启了防火墙不允许半连接的报文通过，那么由于正向数据流和反向数据流的传输路径不对称，从校园内网返回的反向数据流形成了半连接，将被电信网的电信接入服务器丢弃，导致教育网与电信网这两个不同ISP之间无法实现互通。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备，用以解决在路由设备连接不同的ISP的情况下由于正向数据流和反向数据流的传输路径不对称产生的半连接导致报文被丢弃的问题。

本发明实施例提供的数据流传输路径的控制方法，包括：

对接收的第一报文，查询本地是否存在与所述第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；

若存在，判断转发所述第一报文的接口是否设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发，若需要，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至所述出接口下一跳IP地址对应的路由设备；所述出接口下一跳的IP地址为与所述第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达第一报文出接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址。

本发明实施例提供的数据流传输路径的控制装置，包括：

查询单元，用于对接收的第一报文，查询本地是否存在与所述第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；

判断单元，用于在所述查询单元的查询结果为存在时，判断转发第一报文的接口是否设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发；

报文转发单元，用于在判断单元判断结果为是时，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至所述出接口下一跳IP地址对应的路由设备；所述出接口下一跳的IP地址为与所述第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达第一报文出接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址。

本发明实施例提供一种路由设备，该设备包括本发明实施例提供的数据流传输路径的控制装置。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的上述数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备，对接收的第一报文，查询本地是否存在与该第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；若存在，并且判断转发该第一报文的接口已设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发时，不通过查找路由转发该第一报文，而是根据反向数据流连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址将报文转发给对应的下一跳路由设备，由于该反向数据流连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址即与第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达该接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址，因此，第一报文能够按照正向数据流传输路径返回，而不会按照路由表中的策略，通过其他传输路径转发，避免了现有技术中在路由设备连接不同的ISP的情况下，由于正向数据流和反向数据流传输路径不对称产生的半连接导致报文被丢弃的问题。

附图说明

图1为现有技术中具体实例的网络连接示意图；

图2为本发明实施例提供的数据流传输路径的控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的生成反向数据流的连接跟踪表的流程图；

图4为本发明实施例提供的数据流传输路径的控制装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的报文转发单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的一种数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的数据流传输路径的控制方法，如图2所示，包括下述步骤：

S201、接收第一报文；

S202、查询本地是否存在与该第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；若存在，执行下述步骤S203，若不存在，转向执行下述步骤S205；

S203、判断接收第一报文的接口是否需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免路由转发；若需要，执行步骤S204；若不需要，执行下述步骤S205；

S204、根据反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至出接口下一跳对应的路由设备；然后转向下述步骤S205；

S205、结束当前流程。

在本发明实施例提供的数据流传输路径的控制方法中，针对例如图1所示的校园内网的多出口路由器上点到多点的以太接口(在该接口上反向数据流的报文如果按照策略路由转发可能产生与正向数据流不对称的传输路径)，将该接口预先设置为需要反向数据流传输路径的控制以及避免路由转发，这样，在反向报文到达该接口时，才能够按照本发明实施例提供的数据流传输路径的控制方法控制反向数据流按照正向数据流传输的路径返回，从而避免从其他传输路径转发导致报文被丢弃的问题。

在上述步骤S204中，反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，即与该第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流的传输路径中在到达所述接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址。

上述步骤S204中，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将第一报文发送至出接口下一跳对应的路由设备，具体通过下述方式实现：

将第一报文中预设的是否避免路由转发字段填写为有效标识；

将第一报文中的下一跳字段填写为出接口下一跳的IP地址；

根据第一报文中的是否避免路由转发字段，避免通过查找路由表转发第一报文，并根据填写的出接口下一跳的IP地址，将报文转发至出接口下一跳的IP地址对应的路由设备。

为了实现在收到反向数据流的第一报文时，按照反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳IP地址转发第一报文，在上述步骤S201～S205的步骤之前，还包括生成反向数据流的连接跟踪表的相关流程。

生成反向数据流的连接跟踪表的过程如图3所示，包括：

S301、收到正向数据流的首个第二报文(为了与反向数据流的第一报文区分，称正向数据流的报文为第二报文)；正向数据流为源地址和目的地址与第一报文相反的数据流；

S302、根据首个第二报文的报文内容，创建该正向数据流的连接跟踪表；

S303、根据创建的正向数据流的连接跟踪表中记录的源接口索引值和源MAC地址，在路由表的邻接表中查询与反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址；

S304、将正向数据流的源地址确定为反向数据流的连接跟踪表中的目的地址，将正向数据流的目的地址确定为反向数据流的连接跟踪表中的源地址，将正向数据流的源接口索引值确定为反向数据流的连接跟踪表中的目的接口的索引值，根据确定的源地址、目的地址、目的接口的索引值以及查询到的出接口下一跳的IP地址生成反向数据流的连接跟踪表。

在上述步骤S302中，按照现有技术中创建正向数据流的连接跟踪表的方法，提取出该首个报文的源IP地址、目的IP地址、源MAC地址(也就是正向数据流的传输路径中在到达该接口之前经历的上一跳路由设备的MAC地址)、目的MAC地址和源接口索引值，根据这些参数生成正向数据流的连接跟踪表。

进一步地，在上述步骤S303中，具体通过下述方法查询与反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址：

1、将源接口索引值作为邻接表中的出接口的索引值；

2、在邻接表中，查询出接口的索引值对应的至少一个下一跳MAC地址；

由于该出接口为点到多点的接口，在该邻接表中，该出接口可能同时对应有多个下一跳MAC地址；

3、判断查询到的至少一个下一跳MAC地址中是否存在有与该源MAC地址一致的下一跳MAC地址；

4、如果有，从该邻接表中获取与源MAC地址一致的下一跳MAC地址对应的IP地址作为反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址。

上述在邻接表中查询出接口下一跳的IP地址的步骤，之所以需要使用出接口的索引以及下一跳MAC地址两个参数来查询，主要是因为如果使用正向数据流的连接跟踪表中的源IP地址查询邻接表，则会得到按照路由规则匹配得出的传输路径，达不到跳过路由查找来确定传输路径的目的，违背了反向数据流的传输路径的控制的初衷，同时，由于对于反向数据流来说，出接口是点对多点的接口，因此，需要使用出接口的索引以及下一跳MAC地址结合来查找出接口下一跳的IP地址，确保反向数据流的报文能够通过该出接口到达查询到的出接口的下一跳IP地址对应的路由设备。

下面以图1的网络连接示意图为例，说明本发明实施例提供的数据流传输路径的控制方法。

首先需要在校园内网的出接口路由器的FastEthernet0/0接口上，配置开启反向流控制功能以及避免路由转发功能，也就是要求所有经过该接口发送的正向数据流的报文的响应报文都必须经过该接口按照原来的路径返回。

当正向数据流的首个报文即从电信网11.1.1.1发出的到达校园内网22.1.1.1的首个报文，经过FastEthernet0/0接口进入了校园内网，为此该首个报文创建正向数据流的连接跟踪表。如下表1所示：

表1

假设正向数据流的报文通过IP地址为33.1.1.2的路由器进入校园内网出口路由器，那么需要将校园内网响应的报文通过校园内网出口路由器发送出去时，下一跳路由器还是IP地址为33.1.1.2的路由器。根据正向数据流的连接跟踪表中的源接口索引FastEthernet0/0和源MAC地址AA:BB:CC:DD:00:01在路由表的邻接表中查询反向数据流的返回时的下一跳的IP地址为33.1.1.2。

将正向数据流的连接跟踪表中的源IP地址作为反向数据流的连接跟踪表中的目的IP地址，将正向数据流的连接跟踪表中的目的IP地址作为反向数据流的连接跟踪表中的源IP地址，将正向数据流的连接跟踪表中的源接口索引值作为反向数据流的连接跟踪表中的目的接口索引值，加上查询到的出接口下一跳的IP地址，生成反向数据流的连接跟踪表，如下表2所示：

表2

从IP地址为22.1.1.1的设备返回的报文进入了校园内网的出接口路由器后，出接口路由器后查询本地是否建立过反向数据流的连接跟踪表，发现存在反向数据流的连接跟踪表，判断该报文对应的出接口是否设置为需要反向数据流控制以及需要避免通过路由转发，在判断结果为是的情况下，将报文是否避免路由转发字段填写为有效标识，并将报文中的下一跳字段填写为反向数据流的连接跟踪表中出接口的下一跳的IP地址，这样，就可以根据报文中这两个字段，将报文发往IP地址为33.1.1.2的路由设备，实现了该报文按照正向数据流相同的路径返回的目的。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种数据流传输路径的控制装置及路由设备，由于该装置及设备解决问题的原理与前述一种数据流传输路径的控制方法相似，因此该装置和路由设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的数据流传输路径的控制装置，如图4所示，包括：

查询单元401，用于对接收的第一报文，查询本地是否存在与所述第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；

判断单元402，用于在查询单元401的查询结果为存在时，判断转发第一报文的接口是否设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发；

报文转发单元403，用于在判断单元402判断结果为是时，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至所述出接口下一跳对应的路由设备。该出接口下一跳的IP地址即与所述第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达所述接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址。

进一步地，本发明实施例提供的数据流传输路径的控制装置，如图4所示，还包括：正向数据流连接跟踪表生成单元404和反向数据流连接跟踪表生成单元405；

正向数据连接跟踪表生成单元404，用于当接收到与该第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流的首个第二报文时，根据所述首个第二报文创建该正向数据流的连接跟踪表；

反向数据流连接跟踪表生成单元405，用于根据所述正向数据流的连接跟踪表中记录的源接口索引值和源MAC地址，在路由表的邻接表中查询与所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址；将所述正向数据流的源地址作为所述反向数据流的连接跟踪表中的目的地址，将所述正向数据流的目的地址确定为所述反向数据流的连接跟踪表中的源地址，将所述正向数据流的源接口索引值确定为所述反向数据流的连接跟踪表中的目的接口的索引值，根据确定的源地址、目的地址、目的接口的索引值以及查询到的出接口下一跳的IP地址生成反向数据流的连接跟踪表。

进一步地，反向数据流连接跟踪表生成单元405，还用于将所述源接口索引值作为所述邻接表中的出接口的索引值；在所述邻接表中，查询所述出接口的索引值对应的至少一个下一跳MAC地址；判断所述至少一个下一跳MAC地址中是否存在与所述源MAC地址一致的下一跳MAC地址；若有，从所述邻接表中获取与所述源MAC地址一致的下一跳MAC地址对应的IP地址作为所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址。

上述报文转发单元403，如图5所示，进一步包括：

填写子单元501，还用于在所述判断单元402判断结果为是时，将所述第一报文中预设的是否避免通过路由转发字段填写为有效标识；将所述第一报文中的下一跳字段填写为所述出接口下一跳的IP地址；

转发子单元502，用于根据第一报文中的所述是否避免通过路由转发字段，避免通过查找路由表转发所述第一报文，并根据填写的出接口下一跳的IP地址，将报文转发至出接口下一跳的IP地址对应的路由设备。

本发明实施例还提供了一种路由设备，该路由设备包括本发明实施例提供的上述数据流传输路径的控制装置。

本发明实施例提供的上述数据流传输路径的控制方法、装置和路由设备，对接收的第一报文，查询本地是否存在与该第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；若存在，并且判断转发该第一报文的接口已设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发时，不通过查找路由转发该第一报文，而是根据反向数据流连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址将报文转发给对应的下一跳路由设备，由于该反向数据流连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址即与第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达该接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址，因此，第一报文能够按照正向数据流传输路径返回，而不会按照路由表中的策略，通过其他传输路径转发，避免了现有技术中在路由设备连接不同的ISP的情况下，由于正向数据流和反向数据流传输路径不对称产生的半连接导致报文被丢弃的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种数据流传输路径的控制方法，其特征在于，包括：

对接收的第一报文，查询本地是否存在与所述第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；

若存在，判断转发所述第一报文的接口是否设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发，若需要，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至所述出接口下一跳IP地址对应的路由设备；所述出接口下一跳的IP地址为与所述第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达第一报文出接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向数据流的连接跟踪表，通过下述方式生成：

当接收到所述正向数据流的首个第二报文时，根据所述首个第二报文创建正向数据流的连接跟踪表；

根据所述正向数据流的连接跟踪表中记录的源接口索引值和源MAC地址，在路由表的邻接表中查询与所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址；

将所述正向数据流的源地址作为所述反向数据流的连接跟踪表中的目的地址，将所述正向数据流的目的地址确定为所述反向数据流的连接跟踪表中的源地址，将所述正向数据流的源接口索引值确定为所述反向数据流的连接跟踪表中的目的接口的索引值，根据确定的源地址、目的地址、目的接口的索引值以及查询到的出接口下一跳的IP地址生成反向数据流的连接跟踪表。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述正向数据流的连接跟踪表中记录的源接口索引值和源MAC地址，在路由表的邻接表中查询与所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址，包括：

将所述源接口索引值作为所述邻接表中的出接口的索引值；

在所述邻接表中，查询所述出接口的索引值对应的至少一个下一跳MAC地址；

判断所述至少一个下一跳MAC地址中是否存在与所述源MAC地址一致的下一跳MAC地址；

若有，从所述邻接表中获取与所述源MAC地址一致的下一跳MAC地址对应的IP地址作为所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至所述出接口下一跳对应的路由设备，具体包括：

将所述第一报文中预设的是否避免通过路由转发字段填写为有效标识；

将所述第一报文中的下一跳字段填写为所述出接口下一跳的IP地址；

根据第一报文中的所述是否避免通过路由转发字段，避免通过查找路由表转发所述第一报文，并根据填写的出接口下一跳的IP地址，将报文转发至出接口下一跳的IP地址对应的路由设备。

5.一种数据流传输路径的控制装置，其特征在于，包括：

查询单元，用于对接收的第一报文，查询本地是否存在与所述第一报文源地址和目的地址一致的反向数据流的连接跟踪表；

判断单元，用于在所述查询单元的查询结果为存在时，判断转发第一报文的接口是否设置为需要进行反向数据流传输路径的控制以及避免通过路由转发；

报文转发单元，用于在判断单元判断结果为是时，根据所述反向数据流的连接跟踪表中记录的出接口下一跳的IP地址，将所述第一报文发送至所述出接口下一跳IP地址对应的路由设备；所述出接口下一跳的IP地址为与所述第一报文源地址和目的地址相反的正向数据流传输路径中在到达第一报文出接口之前经历的上一跳路由设备的IP地址。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：正向数据流连接跟踪表生成单元和反向数据流连接跟踪表生成单元；

正向数据连接跟踪表生成单元，用于当接收到所述正向数据流的首个第二报文时，根据所述首个第二报文创建该正向数据流的连接跟踪表；

所述反向数据流连接跟踪表生成单元，用于根据所述正向数据流的连接跟踪表中记录的源接口索引值和源MAC地址，在路由表的邻接表中查询与所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址；将所述正向数据流的源地址作为所述反向数据流的连接跟踪表中的目的地址，将所述正向数据流的目的地址确定为所述反向数据流的连接跟踪表中的源地址，将所述正向数据流的源接口索引值确定为所述反向数据流的连接跟踪表中的目的接口的索引值，根据确定的源地址、目的地址、目的接口的索引值以及查询到的出接口下一跳的IP地址生成反向数据流的连接跟踪表。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反向数据流连接跟踪表生成单元，进一步用于将所述源接口索引值作为所述邻接表中的出接口的索引值；在所述邻接表中，查询所述出接口的索引值对应的至少一个下一跳MAC地址；判断所述至少一个下一跳MAC地址中是否存在与所述源MAC地址一致的下一跳MAC地址；若有，从所述邻接表中获取与所述源MAC地址一致的下一跳MAC地址对应的IP地址作为所述反向数据流对应的出接口下一跳的IP地址。

8.如权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，报文转发单元，进一步包括：

填写子单元，还用于在所述判断单元判断结果为是时，将所述第一报文中预设的是否避免通过路由转发字段填写为有效标识；将所述第一报文中的下一跳字段填写为所述出接口下一跳的IP地址；

转发子单元，用于根据第一报文中的所述是否避免通过路由转发字段，避免通过查找路由表转发所述第一报文，并根据填写的出接口下一跳的IP地址，将报文转发至出接口下一跳的IP地址对应的路由设备。

9.一种路由设备，其特征在于，该路由设备包括如权利要求5-8任一项所述的数据流传输路径的控制装置。

Images