CN102315926B - 一种主用设备选择方法、网关设备及网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中提供了一种主用设备选择方法、网关设备及网络系统，通过在IPv4网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备，在IPv6网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备，根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，由于IPv6网络侧与IPv4网络侧的主用网关设备都为同一个网关设备，使得返回报文能够查询到正确的转发表项，同时，降低了网关设备的操作复杂度，减轻了网关设备的处理负担。

Description

一种主用设备选择方法、网关设备及网络系统

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种主用设备选择方法、网关设备及网络系统。

背景技术

为解决IPv4地址耗尽问题，国际互联网工程任务组(IETF)从1994年开始，研究开发下一代IP协议，IPv6应运而生，

目前IPv4/IPv6共存演进过程的地址转换技术是研究的热点，网络地址转换协议(Network Address Translation-Protocol，NAT-PT)由于本身方案存在问题导致RFC2766已经被废止，NAT64作为替代技术解决IPv4/IPv6互访问题，NAT64只允许IPv6首先访问IPv4，降低了协议复杂度，可以部分解决网络地址转换协议(Network Add ress Translation-Protocol，NAT-PT)存在的组网问题。

IPv6客户端与IPv4服务器网络地址与协议转换(Network Address andProtocol Translation from IPv6Clients to IPv4Servers，NAT64)功能可以实现IPv6与IPv4报文之间的地址转换，通常由位于城域网核心IPv6与IPv4网络边界的承载级别网络地址转换(Carrier Grade NAT，CGN)网关设备完成。由于CGN网关设备位于网络核心位置，对组网方案的可靠性要求很高，通常需要按主备方式部署，即两台CGN网关设备，分别为CGN网关1与CGN网关2，CGN网关1与CGN网关2分别在IPv6网络侧通过主备保护协议虚拟路由器冗余协议版本3(Virtual Router Redundancy Protocol version 3，VRRPv3)实现主备设备之间的冗余保护，在IPv4网络侧通过虚拟路由器冗余协议版本2(Virtual Router Redundancy Protocol version 2，VRRPv2)实现主备设备之间的冗余保护。正常工作时只有主用设备处理业务数据，检测到主用设备故障后，备用设备升级为主用设备处理业务数据。

现有技术中，NAT64只允许IPv6用户首先发起访问到IPv4网络，在主用CGN网关设备上建立会话表项，来自IPV4网络的反向报文通过查会话表转发。为了实现正常互通，NAT64需要IPv6到IPv4的正向报文和IPv4到IPv6的反向报文都要走相同的CGN网关，由于IPv6网络侧的VRRP路由器组与IPv4网络侧的VRRP路由器组是彼此独立的模块，会导致选择的主用CGN网关不同，例如：IPv6侧通过VRRPv3选择的主用设备是CGN网关1，IPv4网络侧通过VRRPv2选择的主用设备是CGN网关2，那么由于NAT64会话表建立在CGN网关1，来自IPv4的反向报文发送到主用的CGN网关2后，由于在CGN网关2查不到会话被丢弃。现有技术中，通过在CGN网关1与CGN网关2之间实时同步NAT64会话表项，解决该技术问题，但是该解决方案需要频繁同步两个CGN网关设备上的会话表项信息，操作复杂，增加的网络设备的处理负担。

发明内容

本发明实施例中提供的一种主用设备选择方法、网关设备及网络系统，解决了主用设备与备用设备之间需要频繁同步会话信息的问题，降低了操作复杂度，减轻了网关设备的处理负担。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种主用设备选择方法，包括：包括至少两个网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，

在IPv4网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备；

在IPv6网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备；

根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，其中，所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级的优先程度相同。

一种网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，所述IPv6网络与所述IPv4网络之间包括至少两个所述网关设备，所述网关设备包括：

第一选择模块，用于在IPv4网络侧，与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备；

第二选择模块，用于在IPv6网络侧，与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备；

第三选择模块，用于根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别，选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，其中，所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级的优先程度相同。

一种网络系统，所述网络系统包括至少两个网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，

在IPv4网络侧，至少两个所述网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以在所述第一备份组中选择主用设备；

在IPv6网络侧，至少两个所述网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以在所述第二备份组中选择主用设备；

根据设定的优先级，所述网关设备在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，其中，所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级的优先程度相同。

通过本发明实施例中提供了一种CGN网关备份方法及网关设备，通过在IPv4网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备，在IPv6网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备，根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，由于IPv6网络侧与IPv4网络侧的主用网关设备都为同一个网关设备，使得返回报文能够查询到正确的转发表项，同时，降低了网关设备的操作复杂度，减轻了网关设备的处理负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的一种主用设备选择方法的应用场景图；

图2是本发明实施例中提供的一种主用设备选择方法的流程图；

图3是本发明实施例中提供的另一种主用设备选择方法的流程图；

图4是本发明实施例中提供的一种网关设备的示意图；

图5是本发明实施例中提供的另一种网关设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明实施例的一种应用场景，第一网关设备110和第二网关设备120可以为运营级网络地址转换(Network AddressTranslation，NAT)设备例如CG N网关，或者普通NAT设备，第一网关设备110和第二网关设备120位于IPv6网络和IPv4网络之间，负责完成IPv6网络到IPv4网络之间的网络地址转换。本实施例中，网关设备为至少两个，对于多于两个的情况，操作方法与本实施例类似。

在IPv4网络侧，第一网关设备110和第二网关设备120之间运行第一虚拟路由器冗余协议，在IPv4网络侧，组成第一备份组。在IPv6网络侧，第一网关设备110和第二网关设备120之间运行第二虚拟路由器冗余协议，在IPv6网络侧，组成第二备份组，其中，第一虚拟路由器冗余协议为基于IPv4的VRRPv2协议，而第二虚拟路由器冗余协议为基于IPv6的VRRPv3。

本发明实施例中提供了一种主用设备选择方法，以第一网关设备110为例说明该方法，第二网关设备120的操作类似，如图2所示，该方法包括：

步骤201、在IPv4网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备；

其中，在IPv4网络侧，第一网关设备110和第二网关设备120之间运行VRRPv2协议，形成第一备份组，以选择IPv4网络侧的主用设备。

步骤202、在IPv6网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备；

其中，在IPv6网络侧，第一网关设备110和第二网关设备120之间运行VRRPv3协议，形成第二备份组，以选择IPv6网络侧的主用设备，这里的VRRPv3协议为支持IPv6的协议版本。

上述步骤201与步骤202没有执行顺序的限制，可以并行，也可以串行执行。

步骤203、根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备。

其中，所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级的优先程度相同，以保证在第一备份组和第二备份组中，通过VRRPv2和VRRPv3协议选择的主用设备是同一个网关设备，以保证两个网络之间的正向报文和反向报文经过同一网关。

通过本发明实施例中提供了一种CGN网关备份方法及网关设备，通过在IPv4网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备，在IPv6网络侧，所述网关设备与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备，根据设定的优先级，在第一备份组和第二备份组分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，由于第一备份组与第二备份组的主用网关设备都为同一个网关设备，使得返回报文能够查询到正确的转发表项，同时，降低了网关设备的操作复杂度，减轻了网关设备的处理负担。

本发明实施例中提供了另一种主用设备选择方法，如图3，所示：

步骤301、所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中设置优先程度相同的优先级。

由于虚拟路由器冗余协议是通过优先级竞争策略，高优先级的网关设备被选为主用设备，为了实现在第一备份组和第二备份组中，选择同一个网关设备作为主用设备，因此要保证在第一备份组和第二备份组中，同一个网关设备的优先级是相同，或者优先级次序是相同的，例如：在第一备份组中，第一网关设备110的优先级为100，第二网关设备120的优先级为102，则第二备份组中，第一网关设备110的优先级相应的为100，第二网关设备120的优先级相应的为102。或者，在第一备份组中，第一网关设备110的优先级次序为第一优先级，第二网关设备120的优先级次序为第二优先级，则第二备份组中，第一网关设备110的优先级次序相应为第一优先级，第二网关设备120的优先级次序相应为第二优先级。

此外，步骤301中还有一种特殊情况，就是当有多于一个的网关设备的优先级相同时，选择主用设备可能会随机选择主用设备，或者，根据网关设备的IP地址、MAC地址选择主用设备，这时，要通过一定方式，使得IPv4网络和IPv6网络选择同一个网关设备作为主用设备，例如：IPv4网络侧随机选择了一个网关设备为主用设备之后，通告IPv6网络侧以该网关设备为主用设备，IPv6网络侧不用再选择主用设备。

步骤302，步骤303和步骤304分别对应步骤201，步骤202和步骤203，在此不再赘述。

本发明实施例中，在第一备份组和第二备份组中，选择了同一个主用设备之后，主用设备或网络链路也有可能发送故障，需要重新选择新的主用设备，通过步骤301保证了，在第一备份组和第二备份组中，重新选择新的主用设备也是同一个网关设备。

主用设备或网络链路发生故障时，无论是第一备份组的故障和/或第二备份组的故障，第一备份组和第二备份组都需要重新发起选择新的主用设备的过程，因此，当第一备份组发生主备切换后，将主用设备在第二备份中的状态设置为不可用状态，触发第二备份组进行主备切换，以选择第二备份组中新的主用设备，或者，当第二备份组发生主备切换后，将主用设备在第一备份中的状态设置为不可用状态，触发第一备份组进行主备切换，以选择第一备份组中新的主用设备。

当第一备份组和第二备份组发生主备切换并选定新的主用设备之后，由于新的主用设备没有保持原有会话表项，会导致原有通信的中断，因此，需要原主用设备的会话表项同步到新的主用设备，其中，该表项目前包括由NAT64或DS lite(双栈精简技术)等协议创建的会话表项。

本发明实施例中，还提供了一种网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，所述IPv6网络与所述IPv4网络之间包括至少两个所述网关设备，如图4所示，包括：

第一选择模块410，用于在IPv4网络侧，与其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备；

第二选择模块420，用于在IPv6网络侧，与其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备；

第三选择模块430，用于根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别，选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，其中，所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级的优先程度相同。

所述网关设备，还包括：

优先级设置模块440，用于在所述网关设备上，在第一备份组中和第二备份组中设置优先程度相同的优先级。

本发明实施例中，还提供了一种网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，用于实现IPv6网络与IPv4网络之间的网络地址转换，如图5所示，包括：

第一选择模块510，用于在IPv4网络侧，运行第一虚拟路由器冗余协议，以选择IPv4网络侧的主用设备；

第二选择模块520，用于在IPv6网络侧，运行第二虚拟路由器冗余协议，以选择IPv6网络侧的主用设备；

第三选择模块530，用于根据设定的优先级，使得所述第一选择模块510和所述第二选择模块520选择同一个网关设备作为主用设备。

优先级设置模块540，用于在所述网关设备上，对于第一虚拟路由器冗余协议和第二虚拟路由器冗余协议设置相同的优先级，以实现选择同一个网关设备作为主用设备。

切换触发模块550，用于当第一备份组发生主备切换后，将主用设备在第二备份中的状态设置为不可用状态，触发第二备份组进行主备切换，以选择第二备份组中新的主用设备；

会话表项同步模块560，用于当第一备份组和第二备份组发生主备切换并选定新的主用设备之后，若所述网关设备为原主用设备，则将会话表项同步到新的主用设备，若所述网关设备为新主用设备，则接受并保存来自原主用设备的会话表项。

本发明实施例中，还提供了一种网络系统，所述网络系统包括至少两个网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，

在I Pv4网络侧，至少两个所述网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以在所述第一备份组中选择主用设备；

在IPv6网络侧，至少两个所述网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以在所述第二备份组中选择主用设备；

根据设定的优先级，所述网关设备在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，其中，所述网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级的优先程度相同。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种主用设备选择方法，应用于IPv6网络与IPv4网络之间存在至少两个网关设备的场景，所述至少两个网关设备包括第一网关设备和第二网关设备，其特征在于，所述方法包括：

在IPv4网络侧，所述第一网关设备与所述第二网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备；

在IPv6网络侧，所述第一网关设备与所述第二网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备；

根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述至少两个网关设备中的任意一个网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，

其中，所述第一网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级相同或优先级次序相同、且第二网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级相同或优先级次序相同；

当所述第一网关设备和所述第二网关设备的优先级相同时，IPv4网络侧选择了所述第一网关设备作为主用设备之后，通告IPv6网络侧以所述第一网关设备为主用设备，IPv6网络侧不用再选择主用设备，或者IPv6网络侧选择了所述第一网关设备作为主用设备之后，通告IPv4网络侧以所述第一网关设备为主用设备，IPv4网络侧不用再选择主用设备。

2.根据权利要求1所述的主用设备选择方法，其特征在于，所述方法之前，还包括：

设置所述第一网关设备在所述第一备份组中和所述第二备份组中的优先级相同、或优先级次序相同；

设置所述第二网关设备在所述第一备份组中和所述第二备份组中的优先级相同、或优先级次序相同。

3.根据权利要求2所述的主用设备选择方法，其特征在于，所述方法之后，还包括：

当所述第一备份组发生主备切换后，将所述主用设备在所述第二备份中的状态设置为不可用状态，触发所述第二备份组进行主备切换，以选择所述第二备份组中新的主用设备。

4.根据权利要求3所述的主用设备选择方法，其特征在于，所述方法之后，还包括：

当所述第一备份组和所述第二备份组发生主备切换并选定新的主用设备之后，原主用设备的会话表项同步到新的主用设备。

5.根据权利要求1所述的主用设备选择方法，其特征在于，所述第一虚拟路由器冗余协议为基于IPv4的虚拟路由器冗余协议版本2VRRPv2协议，所述第二虚拟路由器冗余协议为基于IPv6的虚拟路由器冗余协议版本3VRRPv3协议。

6.一种网关设备，所述网关设备位于IPv6网络与IPv4网络之间，所述IPv6网络与所述IPv4网络之间包括至少两个所述网关设备，其特征在于，所述网关设备包括：

第一选择模块，用于在IPv4网络侧，与所述至少两个所述网关设备中的其它网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以从所述第一备份组中选择主用设备；

第二选择模块，用于在IPv6网络侧，与所述至少两个所述网关设备中的其它网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以从所述第二备份组中选择主用设备；

第三选择模块，用于根据设定的优先级，在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述网关设备在所述第一备份组和所述第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，其中，所述网关设备在所述第一备份组中和所述第二备份组中优先级相同或优先级次序相同，

当所述网关设备与其他网关设备的优先级相同时，IPv4网络侧选择了所述网关设备作为主用设备之后，通告IPv6网络侧以所述网关设备为主用设备，IPv6网络侧不用再选择主用设备，或者IPv6网络侧选择了所述网关设备作为主用设备之后，通告IPv4网络侧以所述网关设备为主用设备，IPv4网络侧不用再选择主用设备。

7.根据权利要求6所述的网关设备，其特征在于，所述网关设备，还包括：

优先级设置模块，用于设置所述网关设备在所述第一备份组中和所述第二备份组中的优先相同、或优先级次序相同。

8.根据权利要求6所述的网关设备，其特征在于，所述网关设备，还包括：

切换触发模块，用于当所述第一备份组发生主备切换后，将主用设备在所述第二备份中的状态设置为不可用状态，触发所述第二备份组进行主备切换，以选择所述第二备份组中新的主用设备。

9.根据权利要求6所述的网关设备，其特征在于，所述网关设备，还包括：

会话表项同步模块，用于当所述第一备份组和所述第二备份组发生主备切换并选定新的主用设备之后，若所述网关设备为原主用设备，则将会话表项同步到新的主用设备，若所述网关设备为新主用设备，则接受并保存来自原主用设备的会话表项。

10.一种网络系统，所述网络系统包括位于IPv6网络与IPv4网络之间的至少两个网关设备，所述至少两个网关设备包括第一网关设备和第二网关设备，其特征在于，

在IPv4网络侧，所述第一网关设备与所述第二网关设备之间运行第一虚拟路由器冗余协议形成第一备份组，以在所述第一备份组中选择主用设备；

在IPv6网络侧，所述第一网关设备与所述第二网关设备之间运行第二虚拟路由器冗余协议形成第二备份组，以在所述第二备份组中选择主用设备；

根据设定的优先级，所述网关设备在IPv4网络侧和IPv6网络侧分别选择主用设备，使得所述至少两个网关设备中的任意一个网关设备在第一备份组和第二备份组中，同时成为主用设备或备用设备，

其中，所述第一网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级相同或优先级次序相同、且第二网关设备在第一备份组中和第二备份组中优先级相同或优先级次序相同，

当所述第一网关设备和所述第二网关设备的优先级相同时，IPv4网络侧选择了所述第一网关设备作为主用设备之后，通告IPv6网络侧以所述第一网关设备为主用设备，IPv6网络侧不用再选择主用设备，或者IPv6网络侧选择了所述第一网关设备作为主用设备之后，通告IPv4网络侧以所述第一网关设备为主用设备，IPv4网络侧不用再选择主用设备。