CN102546308B - 基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法和系统，该方法接入层交换机侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将地址信息上传至汇聚层交换机；汇聚层交换机将地址信息保存在地址信息表中；主机节点发送邻居请求报文到达汇聚层交换机，汇聚层交换机查询地址信息表，当地址信息表中包含邻居请求报文的目的IP地址时，汇聚层交换机向主机节点发出邻居公告报文。采用本发明的技术方案，可以使邻居发现代理设备确认IP地址是否实际正在被使用，从而确认IP地址是否可达，确保请求主机节点与目标主机节点的互通。
Description
技术领域
本发明涉及计算机数据通信领域，尤其涉及一种基于重复地址检测(Duplicate Address Detection，DAD)实现邻居发现代理的方法和系统。
背景技术
DAD是主机节点确定即将使用的地址是否被另一主机节点使用的过程。在主机节点自动配置某个接口的IPv6单播地址之前，必须在本地链路范围内验证要使用的临时地址是唯一的，并且未被其他节点使用过。只要邻居请求(NeighborSolicitation)报文发送到本地链路上，如果在规定时间内没有邻居公告(Neighbor Advertisement)报文进行应答，则认为这个临时单播地址在本地链路上是唯一的，可以分配给该接口；反之，这个临时地址是重复的，不能分配此地址。
如果邻居请求报文是从一个网络的主机节点发往同一网段却不在同一物理网络上的另一台主机节点，那么连接它们的具有邻居发现代理功能的设备就可以回答该请求，这个过程称作邻居发现代理(Neighbor Discovery Proxy，NDProxy)。邻居发现代理功能屏蔽了分离的物理网络这一事实，用户使用起来，好像在同一个物理网络上。邻居发现代理的优点是，它可以只被应用在一个设备上(此时该设备的作用相当于网关)，不会影响到网络中其他设备的路由表。邻居发现代理功能可以在IPv6主机没有配置缺省网关或者IPv6主机没有任何路由能力的情况下使用。
邻居发现代理的缺陷在于设备没有检测目标IP的可达性而直接给发出邻居请求报文的主机节点发送邻居公告报文，如果在请求端的邻居发现缓存中存在目标主机的IPv6地址和硬件地址的映射关系，造成请求终端认为目的终端存在，而实际却无法互通。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法和系统，可以使邻居发现代理设备检测目标IP的可达性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法，包括以下步骤：
A、接入层交换机侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将所述地址信息上传至汇聚层交换机；
B、汇聚层交换机将所述地址信息保存在地址信息表中；
C、主机节点发送的邻居请求(Neighbor Solicitation)报文到达汇聚层交换机，当所述邻居请求报文的目的IP地址与所述主机节点处于不同的广播域时，汇聚层交换机查询地址信息表，当地址信息表中包含所述邻居请求报文的目的IP地址时，汇聚层交换机向所述主机节点发出邻居公告(NeighborAdvertisement)报文。
步骤A中，接入层交换机创建并保存地址信息后，通过将所述地址信息添加到主机节点地址报文中，对所述主机节点地址报文进行加密和散列处理，并根据预设的汇聚层交换机IP地址将地址信息上传到汇聚层交换机。
步骤B中，汇聚层交换机对收到的经过加密和散列处理的主机节点地址报文，先进行散列计算，再进行解密，还原出所述主机节点地址报文。
所述地址信息表中包含所述汇聚层交换机下连的所有接入层交换机通过侦听DAD过程获取的地址信息。
一种基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统，包括主机节点、接入层交换机和汇聚层交换机，
所述主机节点，用于发送邻居请求报文和接收邻居公告报文；
所述接入层交换机，用于侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将所述地址信息上传至汇聚层交换机；
所述汇聚层交换机，用于将所述地址信息保存在地址信息表中，当所述地址信息表中包含主机节点发送的邻居请求报文的目的IP地址时，向所述主机节点发出邻居公告报文。
接入层交换机创建并保存地址信息，将所述地址信息添加到主机节点地址报文中，并对所述主机节点地址报文进行加密和散列处理后上传到汇聚层交换机。
汇聚层交换机对收到的经过加密和散列处理的主机节点地址报文，先进行散列计算，再进行解密，还原出所述主机节点地址报文。
所述汇聚层交换机的地址信息表中，包含下连的所有接入层交换机通过侦听DAD过程获取的地址信息。
采用本发明的技术方案，可以使邻居发现代理设备确认IP地址是否实际正在被使用，从而确认IP地址是否可达，确保请求主机节点与目标主机节点的互通。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法流程示意图。
图2是本发明具体实施方式中主机节点地址报文的报文格式示意图。
图3是本发明具体实施方式提供的基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案的主要思想在于，汇聚层交换机通过收集下连的所有接入层交换机通过侦听DAD过程获得的地址信息，来确认收到的邻居请求报文的目标主机是否存在，从而确保请求终端与目标终端的互通。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施方式提供的基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法流程示意图。如图1所示，该方法包括：
步骤S101，接入层交换机侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将所述地址信息上传至汇聚层交换机。
在接入层交换机上开启DAD侦听功能，并配置接收地址信息的汇聚层交换机的IP地址，汇聚层交换机开启邻居发现代理功能；接入层交换机开启DAD侦听后，将邻居请求报文或者邻居公告报文复制一份并发送至交换机CPU的规则下发至交换芯片，所述接入层交换机的交换芯片收到邻居请求报文或者邻居公告报文后，将所述邻居请求报文或者邻居公告报文复制一份并发送至接入层交换机的CPU，原始的邻居请求报文或者邻居公告报文由交换芯片转发。
接入层交换机侦听主机节点DAD的过程如下：
接入交换机的DAD模块截获IPv6主机节点的邻居请求报文后，判断它是否在进行重复地址检测，进行重复地址检测的邻居请求报文的特征为：互联网控制报文协议第六版(Internet Control Message Protocol version 6，ICMPv6)类型为135；IPv6首部源地址为未指定地址(Unspeeified Address)::；IPv6首部的目的地址为被请求节点组播地址(Solicited-node Multieast Address)格式；多播地址是把每个IPv6地址的后24位加入到FF02::1:FF/104形成的，每个IPv6地址都会加入到各自相应的被请求节点的多播组，比如邻居请求报文的目标地址(Target Address)为2001:410:0:1::1:a，对应的被请求节点组播地址为FF02::1:FF01:000A。接入交换机从邻居请求报文的目标地址中获取IPv6主机节点接口地址，将接口地址和接收所述邻居请求报文的三层接口号作为一条IPv6主机节点的地址信息记录在所述接入层交换机的IPv6主机表中。
所述DAD模块为运行在CPU上的软件模块，用于截获由交换芯片复制并发送至CPU的邻居请求报文或者邻居公告报文。获取上述邻居请求报文或者邻居公告报文的主机节点接口地址、创建并保存地址信息、将地址信息添加到主机节点地址报文中进行加密和散列处理后转发等操作，均由所述运行在CPU上的软件来执行。
接入层交换机创建并保存地址信息后，将地址信息添加到主机节点地址报文中，并对所述主机节点地址报文进行加密和散列处理，根据预设的接收地址信息的汇聚层交换机的IP地址将地址信息上传到所述汇聚层交换机。
所述主机节点地址报文的报文格式如图2所示，其中各个字段分别为：
Version：版本号，目前为1
Type：类型，目前为1，表示包含主机节点地址信息
SeqNo：序列号，每发送一个报文，加1
SecretLen：被加密报文的长度
Signature：重复地址检测主机节点地址报文所有字段的MD5散列结果
SwitchIPAddr：交换机的IP地址
SwitchID：交换机ID，存储交换机CPU的MAC地址
Count：主机节点地址数量
ClientVlanId：主机节点接入交换机的VLAN ID
ClientIP：主机节点的IP地址
所述地址信息中的IPv6主机节点接口地址添加到ClientIP字段中；邻居请求报文的三层接口号添加到ClientVlanID字段中。
所述对主机节点地址报文进行加密和散列处理，本发明具体实施方式的加密方式优选采用共享密钥的DES方式，散列处理优选采用MD5方式。DES密钥由用户配置，接入交换机与汇聚交换机的密钥必须确保一致。
接入层交换机和汇聚层交换机之间经过加密和散列处理的主机节点地址报文通过UDP协议在网络中传输。
对所述主机节点地址报文先进行DES加密，后进行MD5散列处理，具体过程如下：
从SwitchIPAddr字段开始，一直到结尾的报文内容进行DES加密，密文与明文等长，密文放入主机节点地址报文中SwitchIPAddr字段开始的报文区域，密文长度置于主机节点地址报文的SeeretLen字段，然后交给散列处理模块。对于接入层交换机DES加密后的主机节点地址报文，计算MD5散列时，Signature字段先清零，然后对整个报文作散列运算，散列操作完成后，散列值填入Signature字段，这时报文可以发出所述接入层交换机，发送至汇聚层交换机。
步骤S102，汇聚层交换机将所述地址信息保存在地址信息表中。
汇聚层交换机收到所述经过加密和散列处理的主机节点地址报文后，先进行散列计算，再解密，具体过程如下：
计算时先备份Signature字段的值，然后将Signature字段清零，再计算整个报文的MD5散列值，如果散列值与备份的Signature字段的值一样，则散列验证成功，继续对所述主机节点地址报文作DES解密处理。如果散列验证失败，则丢弃该主机节点地址报文。对于接收到的MD5散列验证成功的主机节点地址报文，汇聚层交换机对从Signature字段之后位置开始，长度由SecretLen字段指定的报文内容进行DES解密处理，还原出主机节点地址报文。根据报文结构首字段的起始地址以及其他各字段的相对偏移量，读取所述主机节点地址报文在步骤S101中添加了地址信息的各个字段的内容，保存在所述汇聚层交换机本地的地址信息表中。所述地址信息表存储在汇聚层交换机的内存中。
步骤S103，主机节点发送的邻居请求报文到达汇聚层交换机，当所述邻居请求报文的目的IP地址与所述主机节点处于不同的广播域时(处于不同的三层接口下)，汇聚层交换机查询地址信息表，当地址信息表中包含所述邻居请求报文的目的IP地址时，汇聚层交换机向所述主机节点发出邻居公告报文。
主机节点发送邻居请求报文到达汇聚层交换机。如果接收的三层接口开启了邻居发现代理，并且主机节点的邻居请求报文的目标IP地址处在汇聚层交换机的另一个三层接口的网段中，不在同一个广播域，则满足邻居发现代理的条件。汇聚层交换机根据邻居请求报文中的目标IP地址，查询地址信息表，如果目标IP地址在地址信息表中，则发送邻居公告报文给所述主机节点，其中，邻居公告报文中的目标MAC地址为接收该邻居请求报文的三层接口的MAC地址；否则，丢弃该邻居请求报文，不做处理。
图3是本发明具体实施方式提供的基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统结构示意图。如图3所示，该系统包括主机节点301、接入层交换机302和汇聚层交换机303，
所述主机节点301，用于发送邻居请求报文和接收邻居公告报文；
所述接入层交换机302，用于侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将所述地址信息上传至汇聚层交换机；
所述汇聚层交换机303，用于将所述地址信息保存在地址信息表中，当所述地址信息表中包含主机节点发送的邻居请求报文的目的IP地址时，向所述主机节点发出邻居公告报文。
接入层交换机开启DAD侦听后，将邻居请求报文或者邻居公告报文复制一份并发送至交换机CPU的规则下发至交换芯片，所述接入层交换机的交换芯片收到邻居请求报文或者邻居公告报文后，将所述邻居请求报文或者邻居公告报文复制一份并发送至接入层交换机的CPU，原始的邻居请求报文或者邻居公告报文由交换芯片转发。
所述接入层交换机侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息。将地址信息添加到主机节点地址报文中，并对所述主机节点地址报文进行加密和散列处理，根据预设的接收地址信息的汇聚层交换机的IP地址将地址信息上传到所述汇聚层交换机。
所述侦听主机节点的DAD的过程，由接入层交换机的DAD模块完成。DAD模块为运行在接入层交换机CPU上的软件模块。获取上述邻居请求报文或者邻居公告报文的主机节点接口地址、创建并保存地址信息、将地址信息添加到主机节点地址报文中进行加密和散列处理后转发等操作，均由所述运行在CPU上的软件来执行。
所述加密方式优选采用共享密钥的DES方式，散列处理优选采用MD5方式。
接入层交换机和汇聚层交换机之间经过加密和散列处理的主机节点地址报文通过UDP协议在网络中传输。
汇聚层交换机对收到的经过加密和散列处理的主机节点地址报文，先进行散列计算，再进行解密，还原出所述主机节点地址报文。读取所述主机节点地址报文中添加了地址信息的各个字段的内容，保存在所述汇聚层交换机本地的地址信息表中。所述地址信息表存储在汇聚层交换机的内存中。
所述汇聚层交换机的地址信息表中，包含其下连的所有接入层交换机通过侦听DAD过程获取的地址信息。
主机节点发送邻居请求报文到达汇聚层交换机。如果接收的三层接口开启了邻居发现代理，并且主机节点的邻居请求报文的目标IP地址处在汇聚层交换机的另一个三层接口的网段中，不在同一个广播域，则满足邻居发现代理的条件。汇聚层交换机根据邻居请求报文中的目标IP地址，查询地址信息表，如果目标IP地址包含在地址信息表中，则发送邻居公告报文给所述主机节点，其中，邻居公告报文中的目标MAC地址为接收所述邻居请求报文的三层接口的MAC地址；否则，丢弃该邻居请求报文，不做处理。
采用本发明的技术方案，可以使邻居发现代理设备确认IP地址是否实际正在被使用，从而确认IP地址是否可达，确保请求主机节点与目标主机节点的互通。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于重复地址检测(Duplicate Address Detection，DAD)实现邻居发现代理(Neighbor Discovery Proxy,ND Proxy)的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、接入层交换机侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将所述地址信息上传至汇聚层交换机；
B、汇聚层交换机将所述地址信息保存在地址信息表中；
C、主机节点发送的邻居请求(Neighbor Solicitation)报文到达汇聚层交换机，当所述邻居请求报文的目的IP地址与所述主机节点处于不同的广播域时，汇聚层交换机查询地址信息表，当地址信息表中包含所述邻居请求报文的目的IP地址时，汇聚层交换机向所述主机节点发出邻居公告(NeighborAdvertisement)报文。
2.根据权利要求1所述的基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法，其特征在于，步骤A中，接入层交换机创建并保存地址信息后，通过将所述地址信息添加到主机节点地址报文中，对所述主机节点地址报文进行加密和散列处理，并根据预设的汇聚层交换机IP地址将地址信息上传到汇聚层交换机。
3.根据权利要求2所述的基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法，其特征在于，步骤B中，汇聚层交换机对收到的经过加密和散列处理的主机节点地址报文，先进行散列计算，再进行解密，还原出所述主机节点地址报文。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于重复地址检测实现邻居发现代理的方法，其特征在于，所述地址信息表中包含所述汇聚层交换机下连的所有接入层交换机通过侦听DAD过程获取的地址信息。
5.一种基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统，其特征在于，包括主机节点、接入层交换机和汇聚层交换机，
所述主机节点，用于发送邻居请求报文和接收邻居公告报文；
所述接入层交换机，用于侦听主机节点的DAD过程，创建并保存地址信息，将所述地址信息上传至汇聚层交换机；
所述汇聚层交换机，用于将所述地址信息保存在地址信息表中，当所述邻居请求报文的目的IP地址与所述主机节点不在同一个广播域时，查询地址信息表，当所述地址信息表中包含主机节点发送的邻居请求报文的目的IP地址时，向所述主机节点发出邻居公告报文。
6.根据权利要求5所述的基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统，其特征在于，接入层交换机创建并保存地址信息，将所述地址信息添加到主机节点地址报文中，并对所述主机节点地址报文进行加密和散列处理后上传到汇聚层交换机。
7.根据权利要求6所述的基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统，其特征在于，汇聚层交换机对收到的经过加密和散列处理的主机节点地址报文，先进行散列计算，再进行解密，还原出所述主机节点地址报文。
8.根据权利要求5-7任一所述的基于重复地址检测实现邻居发现代理的系统，其特征在于，所述汇聚层交换机的地址信息表中，包含下连的所有接入层交换机通过侦听DAD过程获取的地址信息。
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