CN102404204A - 网络拓扑中的加速方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种网络拓扑中的加速方法、装置及系统，该加速方法包括以下步骤：接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；对已接收数据包进行加速处理；根据所述策略路由规则信息，将与所述已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。本发明可以实现会话连接数据包与隧道连接数据包在同一传输线路上传输数据的功能；同时，采用多臂模式部署多线路网络中的加速设备，避免了多网桥部署引起的单点故障等问题，加速了网络的传输速度和数据处理速度。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络技术领域，尤其涉及一种网络拓扑中的加速方法、装置及系统。
背景技术
互联网的高速发展给人们的工作和生活带来极大的便利，越来越多的人加入到互联网中，越来越多的地区使用互联网，这对互联网的传输速度和数据处理速度提出了更高的要求。
目前，大量企业、机构通过多条线路与一个或多个分支机构相连，这些线路作为主备冗余以加强网络的可用性，或是作为负载均衡以提升网络的访问速度。
在多线路网络中部署加速设备时，若加速设备以多网桥模式部署，则加速设备发生单点故障时会导致客户整个网络无法使用；若在每条线路都部署一台加速设备，则实施方案复杂、成本较高，且每条线路上仍然存在该线路上的加速设备发生故障时此线路无法使用的情况。如果加速设备使用单臂部署，则能避免单点故障导致客户网络不通的情况；但当前加速设备的单臂模式只支持一条臂，且仅能与一个路由器互联，无法支持多线路拓扑中的多个路由器的情况。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种网络拓扑中的加速方法，旨在将加速会话连接数据包及其对应的加速隧道连接数据包保持在同一条传输线路上并同时传输数据，加速网络的传输速度和数据处理速度。
本发明公开了一种网络拓扑中的加速方法，包括以下步骤：
接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
对已接收数据包进行加速处理；
根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
优选地，所述已接收数据包的类型包括会话连接数据包和隧道连接数据包；所述与已接收数据包相关联的不同类型的数据包包括加速隧道连接数据包及加速会话连接数据包。
优选地，所述加速方法还包括步骤：
检测传输线路的可用性，同步传输线路状态；
优选地，所述策略路由规则信息是根据会话连接与隧道连接的关联信息而动态生成的。
优选地，所述的关联信息是由能够唯一标识会话连接与隧道连接数据包的相关关系信息组成的。
本发明还公开了一种网络拓扑中的加速装置，包括：
规则维护模块，用于接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
加速模块，用于对已接收数据包进行加速处理；
策略路由模块，用于根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
优选地，所述已接收数据包的类型包括会话连接数据包和隧道连接数据包；所述与已接收数据包相关联的不同类型的数据包包括加速隧道连接数据包及加速会话连接数据包。
优选地，所述加速装置还包括：
线路检测与同步模块，用于检测传输线路的可用性，同步传输线路状态。
优选地，所述策略路由规则信息是根据会话连接与隧道连接的关联信息而动态生成的。
本发明还公开了一种网络拓扑中的加速系统，包括中心端及分支，所述中心端及分支均包括加速装置，且中心端的加速装置包括多个分别与路由器对应连接的网口；所述加速装置，包括：
规则维护模块，接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
加速模块，用于对已接收数据包进行加速处理；
策略路由模块，用于根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
本发明公开的网络拓扑中的加速方法、装置及系统，实现会话连接数据包与隧道连接数据包在同一传输线路上传输数据的功能；同时，本发明采用多臂模式部署多线路网络中的加速设备，避免了多网桥部署引起的单点故障等问题，加速了网络的传输速度和数据处理速度。
附图说明
图1是应用代理双边加速原理示意图；
图2是本发明网络拓扑中的加速方法第一实施例的流程示意图；
图3是本发明网络拓扑中的加速方法第一实施例中若已接收数据包类型为会话连接数据包时具体的加速方法流程示意图；
图4是本发明网络拓扑中的加速方法第一实施例中若已接收数据包类型为隧道连接数据包时具体的加速方法流程示意图；
图5是本发明网络拓扑中的加速方法第二实施例的流程示意图；
图6是本发明网络拓扑中的加速装置第一实施例的结构示意图；
图7是本发明网络拓扑中的加速装置第二实施例的结构示意图；
图8本发明网络拓扑中的加速系统一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明网络拓扑中的加速方法、装置及系统所采用的技术方案如下：基于应用代理双边加速中会话连接与隧道连接的对应关系来对数据包做策略路由，实现会话连接及其对应的隧道连接在同一传输线路上传输数据的功能；同时，在多线路网络拓扑中，采用多臂模式部署加速设备。
参照图1，图1是应用代理双边加速原理示意图，位于客户端2的本地局域网内的，与客户端2建立TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)连接的设备为代理服务器4；位于服务器1的目标局域网内的，与服务器1建立TCP连接的设备为代理客户端3。代理服务器4与客户端2的TCP连接和代理客户端3与服务器1的TCP连接6称为会话；代理服务器4与代理客户端3之间的通信可通过因特网、专用线路或VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)来完成，在广域网中的代理服务器4与代理客户端3之间建立快速传输通道，即快速隧道5；代理服务器4与代理客户端3之间的具体通信方式可根据实际条件确定。代理服务器4与代理客户端3之间的数据传输可通过快速传输协议来完成；其中，快速传输协议包括但不限于高速TCP、带校验的UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)等。
当代理服务器4接到来自客户端2的连接后，在代理客户端3与服务器1中分配一个与之对应的“空闲”会话连接；代理服务器4将接收到的会话数据转换成隧道数据，转交给已经建立的快速隧道5进行传送；代理客户端3接收到来自代理服务器4的隧道数据后，将数据进行还原后转交给服务器1；代理客户端3接收到服务器1的回复数据后，经过数据转换并通过快速隧道5传送给代理服务器4，再经过数据还原后，传送给客户端2。
本发明公开的加速装置主要应用在代理客户端3和代理服务器4，一个网络部署可以有多个代理客户端3和代理服务器4。
基于应用代理双边加速原理，参照图2，图2是本发明网络拓扑中的加速方法第一实施例的流程示意图，本发明网络拓扑中的加速方法包括：
S01、接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
当接收到数据包时，记录该数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包类型相匹配的关联信息；同时，根据所生成的关联信息与记录的该数据包进入的线路信息动态生成策略路由规则。在本发明中，优选的数据类型包括会话连接数据包和隧道连接数据包；关联信息由能够唯一标识会话连接数据包和隧道连接数据包的相关关系信息组成，这些信息包含但不限于IP与端口的两个四元组：源IP地址、源端口、目的IP地址和目的端口。
优选地，在本发明中，策略路由指的是一种依据自定义的策略进行路由选择的机制。策略路由规则信息是根据不同类型数据包的关联信息而动态生成的。本发明中的策略路由规则信息即是根据会话连接数据包和隧道连接数据包的关联信息而动态生成的。
S02、对已接收数据包进行加速处理；
当接收到相应的数据包时，对数据进行压缩、缓存、协议优化等流程处理，削减数据传输量，加速数据传输。
S03、根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
首先，识别数据包的类型是加速会话连接数据包还是加速隧道连接数据包，是TCP隧道还是UDP隧道等；再通过匹配动态生成的策略路由规则来转发数据包，以保证保持在同一条线路上传输，同时将加速会话连接数据包和加速隧道连接数据包一起转发。
通过对已接收数据包进行加速处理、产生相关的关联信息，记录已接收数据包的进入线路信息、匹配动态生成的策略路由规则信息，根据动态生成的策略路由规则，将所述与已接收数据包相关联的不同类型的数据包转发，实现了会话连接与隧道连接在同一线路上传输数据的功能，达到了加速网络数据传输速度的有益效果。
参照图3，图3是本发明网络拓扑中的加速方法第一实施例中若已接收数据包类型为会话连接数据包时具体的加速方法流程示意图，若已接收数据包类型为会话连接数据包，本发明网络拓扑中的加速方法的具体步骤为：
S011、接收会话连接数据包时记录会话连接数据包进入的线路信息，产生与会话连接数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的会话连接数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
当客户端发起会话时或者接收到会话连接数据包时，记录会话连接数据包进入的数据传输线路信息，产生会话-隧道关联信息；根据会话-隧道关联信息和记录的会话连接数据包进入的线路信息，动态生成会话-隧道关联的策略路由规则。
会话-隧道关联信息由能够唯一标识会话连接数据包和隧道连接数据包的相关关系信息组成。
S021、对会话连接数据包进行加速处理；
当接收到会话连接数据包时，对数据进行压缩、缓存、协议优化等流程处理，削减数据传输量，加速数据传输。
S031、根据会话-隧道策略路由规则信息，将与加速会话连接数据包相关联的加速隧道连接数据包发送到与加速会话连接数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
根据动态生成的会话-隧道关联策略路由规则信息，寻找与加速会话连接数据包相关联的加速隧道连接数据包；根据会话-隧道策略路由规则信息对加速隧道连接数据包做策略路由，并将其发送到与加速会话连接数据包相同的传输线路上，使加速会话连接数据包及其对应的加速隧道连接数据包保持在同一条线路上进行数据传输，同时将加速会话连接数据包和加速隧道连接数据包转发；所述的策略路由是一种依据自定义的策略进行路由来选择的机制。
通过记录会话连接数据包的进入线路信息、产生会话-隧道关联信息，并根据会话-隧道关联信息和会话连接数据包进入的线路信息动态生成会话-隧道策略路由规则，对会话连接数据包进行加速处理后，匹配会话-隧道策略路由规则信息，将加速会话连接数据包和与会话连接数据包相关联的加速隧道连接数据包同时转发，实现了加速会话连接数据包和与加速会话连接数据包相关联的加速隧道连接数据包在同一线路上传输数据的功能，达到了加速网络数据传输速度的有益效果。
参照图4，图4是本发明网络拓扑中的加速方法第一实施例中若已接收数据包类型为隧道连接数据包时具体的加速方法流程示意图，若已接收数据包类型为隧道连接数据包，本发明网络拓扑中的加速方法的具体步骤为：
S012、接收隧道连接数据包时记录隧道连接数据包进入的线路信息，产生与隧道连接数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的隧道连接数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
当接收到隧道连接数据包时，记录隧道连接数据包进入的数据传输线路信息，产生隧道-会话关联信息；根据隧道-会话关联信息和记录的隧道连接数据包进入的线路信息，动态生成隧道-会话关联的策略路由规则。
隧道-会话关联信息由能够唯一标识隧道连接数据包和会话连接数据包的相关关系信息组成。
S022、对隧道连接数据包进行加速处理；
当接收到隧道连接数据包时，对数据进行压缩、缓存、协议优化等流程处理，削减数据传输量，加速数据传输。
S032、根据隧道-会话策略路由规则信息，将与加速隧道连接数据包相关联的加速会话连接数据包发送到与加速隧道连接数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
根据动态生成的隧道-会话关联策略路由规则信息，寻找与加速隧道连接数据包相关联的加速会话连接数据包；根据隧道-会话策略路由规则信息对加速会话连接数据包做策略路由，并将其发送到与加速隧道连接数据包同一条线路上，使加速隧道连接数据包及其对应的加速会话连接数据包保持在同一条线路上进行传输，同时将加速隧道连接数据包和加速会话连接数据包转发。
通过记录隧道连接数据包的进入线路信息、产生隧道-会话关联信息，并根据隧道-会话关联信息和隧道连接数据包进入的线路信息动态生成隧道-会话策略路由规则，对隧道连接数据包进行加速处理后，匹配隧道-会话策略路由规则信息，将加速隧道连接数据包和与加速隧道连接数据包相关联的加速会话连接数据包转发，实现了加速隧道连接数据包和与加速隧道连接数据包相关联的加速会话连接数据包在同一线路上传输数据的功能，达到了加速网络数据传输速度的有益效果。
参照图5，图5是本发明网络拓扑中的加速方法第二实施例的流程示意图，在上述加速方法第一实施例的基础上，本实施例网络拓扑中的加速方法还包括步骤：
S04、检测线路的可用性，同步线路状态。
若一个网口的传输线路断开时，会将与其相关的策略路由规则在线路断开时失效以便不再往此网口对应的传输线上发送数据；同时，在该线路断开期间会将数据全部转发到另一条线路上，保证数据传输的畅通；当线路恢复正常时，将恢复与之相关的策略路由规则。
若已接收数据包类型为会话连接数据包，则有：
检测会话连接数据包传输线路的可用性，同步会话连接数据包传输线路状态；若会话连接数据包进入的一条传输线路断开，则将与其相关的策略路由规则在线路断开时失效，以便不再往此传输线路上发送数据；同时，在该线路断开期间会将数据全部转发到另一条线路上，保证数据传输的畅通；当线路恢复正常时，将恢复与之相关的策略路由规则。
若已接收数据包类型为隧道连接数据包，则有：
检测隧道连接数据包传输线路的可用性，同步隧道连接数据包传输线路状态；若隧道连接数据包进入的一条传输线路断开，则将与其相关的策略路由规则在线路断开时失效，以便不再往此传输线路上发送数据；同时，在该线路断开期间会将数据全部转发到另一条线路上，保证数据传输的畅通；当线路恢复正常时，将恢复与之相关的策略路由规则。
通过检测传输线路的可用性、同步传输线路状态，减少了数据误传的几率，达到了加速网络数据传输速度的有益效果。
参照图6，图6是本发明网络拓扑中的加速装置第一实施例的结构示意图，本发明网络拓扑中的加速装置包括：
规则维护模块01，用于接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；；
加速模块02，用于对已接收数据包进行加速处理；
策略路由模块03，用于根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
规则维护模块01负责在接收数据包时，记录该数据包进入的网口线路信息，产生与该数据包类型匹配的关联信息，并根据生成的关联信息和记录的该数据包进入的线路信息动态设置策略路由规则，保存会话连接数据包或隧道连接数据包进入的网口线路，向策略路由模块03下发根据会话连接数据包和隧道连接数据包的关联连接信息而动态生成的策略路由规则信息。
加速模块02负责对接收到数据包的数据进行压缩、缓存、协议优化等流程处理，削减数据传输量，加速数据传输。
策略路由模块03根据规则维护模块01设置的策略路由规则来对加速数据包做策略路由，实现加速会话连接数据包和与加速会话连接数据包相关联的加速隧道连接数据包在同一条线路上传输数据；或实现加速隧道连接数据包和与加速隧道连接数据包相关联的加速会话连接数据包在同一条线路上传输数据。策略路由模块03能识别数据包类型是加速会话连接数据包还是加速隧道连接数据包，是TCP隧道还是UDP隧道等；再通过匹配由规则维护模块01动态生成的策略路由规则来转发数据包。
由于这些策略路由规则包含由规则维护模块01产生的加速会话连接数据包与加速隧道连接数据包的关联关系信息，在数据传输过程中，规则维护模块01负责记录会话连接或隧道连接的每个数据包进入的线路，同时更新相应的策略路由规则，以使会话连接与隧道连接的数据包的收发线路互相影响；当加速模块02对已接收的会话连接数据包或隧道连接数据包进行加速处理后，策略路由模块03则在发送数据包时识别数据包类型，再匹配这些动态更新的路由规则来转发数据包，以保证加速会话连接及其对应的加速隧道连接保持在同一条线路上传输数据。
通过规则维护模块01记录已接收数据包进入的线路信息、产生与已接收数据包的类型相匹配的关联信息、匹配动态生成的策略路由规则，加速模块02对已接收的数据包进行加速处理，策略路由模块03识别加速会话连接数据包和加速隧道连接数据包以及二者之间的对应关系，并将二者同时转发，实现了加速会话连接数据包和加速隧道连接数据包在同一条线路上传输数据的功能，达到了加速网络数据传输速度的有益效果。
参照图7，图7是本发明网络拓扑中的加速装置第二实施例的结构示意图，在上述加速装置第一实施例的基础上，本实施例网络拓扑中的加速装置还包括：
线路检测与同步模块04，用于检测传输线路的可用性，同步传输线路状态；
线路检测与同步模块04负责检测线路的可用性，并同步线路状态。线路检测与同步模块04检测到其中一个网口的线路断开时，会将与其相关的策略路由规则在线路断开时失效以使策略路由模块03不再往此网口的线路上发送数据；同时，在该线路断开期间会将数据全部转发到另一条线路上，保证数据传输的畅通；当线路恢复正常时，将恢复与之相关的策略路由规则。
通过检测传输线路的可用性、同步传输线路状态，减少了数据误传的几率，达到了加速网络数据传输速度的有益效果。
本发明网络拓扑中的加速系统，在多线路网络拓扑中以多臂模式部署加速设备，多臂模式下有多个网口分别与多个路由器相连，每个单独的网口都工作于单臂模式；单臂模式是一种路由部署模式，对加速设备而言，是指加速设备与路由器相连，通过在路由器上配置PBR(Partition Boot Record，分区引导记录)、CDP(Cisco Discovery Protocol，思科发现协议)、WCCP(WebCache Communication Protocol，网页缓存通信协议)等辅助工具让路由器将网络流量重定向到单臂模式部署的加速设备。单臂部署方式对客户网络环境影响小，且稳定可靠，不会因为加速设备的单点故障而导致客户网络不通。
参照图8，图8是本发明网络拓扑中的加速系统一实施例的结构示意图，优选地，本实施例以双线路的情况为例来具体阐述本发明网络拓扑中的加速系统在多线路网络拓扑中以多臂模式部署加速设备。中心端的一个中心端加速设备A以多臂模式连接两个路由器，分别为线路1与线路2上的路由器1与路由器2，中心端加速设备A要使用两条单臂，与路由器1连接的单臂为arm0，与路由器2连接的单臂为arm1；中心端加速设备A分别与分支1及分支2的分支加速设备1和分支加速设备2建立加速关联；单臂arm0、arm1分别与路由器1和路由器2相连，arm0与路由器1、arm1与路由器2之间使用CDP、WCCP等辅助工具并配合策略路由模块，中心端加速设备A在arm0与arm1的每条单臂上都能正常工作，二者互不影响。同样地，若中心端加速设备A使用多条单臂，各单臂也均能正常工作，互不影响。
一般地，若网络拓扑实际线路数为L(L为正整数)，则需要的单臂数也为L；若某会话数据包传输线路为X，会话所绑定的与会话相关联的隧道连接数据包的传输线路为Y，则有：
X≡Y，其中X，Y∈[0，1，…，L)；
同样地，若某隧道数据包传输线路为Y，隧道所绑定的与隧道相关联的会话连接数据包的传输线路为X，则有：
Y≡X，其中Y，X∈[0，1，…，L)。
本发明网络拓扑中的加速系统能够在多线路环境中只部署一台加速设备，网络数据包过加速后，也不会影响客户原有网络拓扑结构，仍能保持原有网络的数据传输路线，维持客户多线路环境的负载均衡、线路备份等功能；且能够避免多网桥部署引起的单点故障等问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种网络拓扑中的加速方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
对已接收数据包进行加速处理；
根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
2.根据权利要求1所述的网络拓扑中的加速方法，其特征在于，所述已接收数据包的类型包括会话连接数据包和隧道连接数据包；所述与已接收数据包相关联的不同类型的数据包包括加速隧道连接数据包及加速会话连接数据包。
3.根据权利要求1所述的网络拓扑中的加速方法，其特征在于，所述加速方法还包括步骤：
检测传输线路的可用性，同步传输线路状态。
4.根据权利要求1所述的网络拓扑中的加速方法，其特征在于，所述策略路由规则信息是根据会话连接与隧道连接的关联信息而动态生成的。
5.根据权利要求4所述的网络拓扑中的加速方法，其特征在于，所述的关联信息是由能够唯一标识会话连接与隧道连接数据包的相关关系信息组成的。
6.一种网络拓扑中的加速装置，其特征在于，包括：
规则维护模块，用于接收数据包时记录数据包进入的线路信息，产生与所述已接收数据包的类型匹配的关联信息，并根据所生成的关联信息与记录的所述已接收数据包的进入线路信息生成策略路由规则信息；
加速模块，用于对已接收数据包进行加速处理；
策略路由模块，用于根据所述策略路由规则信息，将与已接收数据包相关联的不同类型的数据包发送到与已接收数据包相同的进入线路上，并将二者同时转发。
7.根据权利要求6所述的网络拓扑中的加速装置，其特征在于，所述已接收数据包的类型包括会话连接数据包和隧道连接数据包；所述与已接收数据包相关联的不同类型的数据包包括加速隧道连接数据包及加速会话连接数据包。
8.根据权利要求6所述的网络拓扑中的加速装置，其特征在于，所述加速装置还包括：
线路检测与同步模块，用于检测传输线路的可用性，同步传输线路状态。
9.根据权利要求6所述的网络拓扑中的加速装置，其特征在于，所述策略路由规则信息是根据会话连接与隧道连接的关联信息而动态生成的。
10.一种网络拓扑中的加速系统，其特征在于，包括中心端及分支，所述中心端及分支均包括如权利要求6至9中任一项所述的加速装置，且中心端的加速装置包括多个分别与路由器对应连接的网口。
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