CN102763377A - 用于冗余连接的路由信息的分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冗余连接的路由信息的分配方法。所述方法用在层级IPv6因特网协议（IP）网络中实施，所述网络包括多个不同的自主系统（AS），这些自主系统使用边界网关路由协议（BGP-4）进行通信，所述协议并不允许路由会话自动建立，这阻止了多供应者服务的形成。本发明的方法能够在上述的网络中通过利用目前标准和技术建立的BGP-4协议建立多供应者服务。这能够增加由供应者提供的服务。

Description

用于冗余连接的路由信息的分配方法

技术领域

本发明的方法目的是利用IPv6版本的因特网协议在分级网络中提供多供应者连接。

背景技术

分组交换网络通过节点地址识别它们的节点。该交换节点将数据包从源转移到由其相应的节点地址识别出的目的地。因此，它们使用了这样的路由信息：既能够被集中计算以用于整个网络又能够通过所述分组交换网络中的所述接点中的每一个独立地计算和分配。被分配的路由例如用在IP网络中。为了汇聚成一种稳定的网络结构，所述节点通过路由协议将它们的网络视图与它们的邻居交换。所述视图包括关于拓扑的信息（即节点之间的链接）和由路由器服务的节点（即，通过路由器工作的地址空间或相邻地址集合）。

因特网是极端复杂的网络，其将诸如自主系统（AS）的已知的领域相互连接。AS被定义为配置有相对于网络集合而言公共一致的操作模式的节点集合。在IP网络中所述路由协议可以用它们的范围进行分类。内部路由协议，例如路由信息协议（RIP）、开放的最短路径第一协议（OSPF）等等被用在AS的范围内。外部路由协议用于在不同的AS之间交换信息。目前，已知的唯一的外部路由协议是边界网关协议（BGP-4）。为了产生冗余，AS和目前的因特网很多都与另外的两个或者多个AS相连。这种惯例被称为AS水平的多供应。

鉴于因特网已经有的巨大的商业成功，因特网已经导致了来自IPv4版本的地址的枯竭。为了克服所述问题并且保护因特网中建立的点对点原理，被称为IPv6版本的新版本的IP协议正在被引入并且用在网络中。这个新版本通过将IP地址字段的长度从32位增加到128位从而增加了可获得的地址空间。BGP-4协议用在IPv4网络中并且已经被扩展用来处理IPv6协议版本。

目前的因特网IPv4的寻址空间并没有被结构化，这导致了一系列的不好的作用，例如在因特网核心路由器中的路线数量的过分增长。因此，IPv6提出了一种对寻址空间的分级授权，其中IPv6的AS遵循下述的简单规则路由流量：发送流量到被授权给低层级的底部AS或者高层级的顶部AS供应者的地址空间，该地址空间由所述底部AS或者顶部AS供应者接收。所述IPv6规范并没有提供任何其它类型的路径选择的可能，这意味着在AS水平中，因特网IPv6包括一系列与高级别域的完整的网眼相连接的路由树。足够大的地址空间被分配给顶部AS供应者，该足够大的地址空间一部分由顶部AS供应者使用，一部分由它们的AS客户（位于低层级中）使用，一旦所述顶层AS供应者具有自己的客户，则通过聚集将所述地址空间授权给所述AS客户。所有的AS将输入与被分配给该AS的顶部AS供应者的该AS的聚集的地址空间一起通过并且通知它们的AS客户这些是因特网缺省路线。因此，该路由表通过聚集而被保持很小，正如图1所示出的。

为了防止所述缺点，因特网工程任务组（IETF）已经制作了一种详细的架构，用于将具有IPv6的位置连接到多于1个的AS供应者，该AS多供应者水平还没有被确定地址。

这意味着在最终客户水平中仅仅已知由IETF提出的IPv6的该As多供应者的水平，不管最终客户水平是节点（即ADSL路由器）还是位置（即具有单个连接点的节点网络），这决定了下述缺点：

1.将多供应者的技术响应都留给了AS的最终使用者。在较大的组织的情况下，以较大和高水平的团队的代价，该任务由网络操作中心执行或者由IT部门执行。

2.技术上使用了对用户不友好并且不能用于零售服务的高级解决方案：具有最终客户的多供应服务供应者将必须解决大量的具有多个地址的最终客户设备，不再能够等待最终客户理解分配给它们的设备的多个IP地址的意义。

3.鉴于供应者之间的交换意味着连接损失和较长的转换期，危害了批发IP服务供应者（例如TIWS（Telefónica完整国际服务））的大部分业务，显示了针对竞争的供应者的AS的任何损失基本上将被永远失去。

在所述AS水平和该因特网IPv6中的多供应者技术上是可行的，但是还没有被标准所提供，因为多供应者可能是严重问题的源头，并且正如已经描述的会破坏地址授权原则。

此外，如果取决于其他的AS的AS被允许传播它们的路由信息到底部As则将出现因特网IPv6的核心网络的路由表的不可控增长的潜在源。所述路由表的大小对于成本和路由器的性能而言是关键因素。通过代替32位的128位地址空间，该路由表的大小可以减少路由器的处理器所处理的物理内存数量。对于克服这个情况所必需的大小的数据结构的处理由于进入该路由表所必需的算法响应时间而导致不可行。

对于所述问题的另外的解决方案包括使用基于标签和过滤的BGP，所述标签和过滤取决于作为优选的BGP-4属性的BGP社区。所述社区具有用于专门的AS的地方性含义并且用来标识来自BGP-4的通告。然后通过过滤器而使用所述标识，该过滤器确定是否一种通告朝向该路由处理前进。这种协议的实施并不允许AS多供应者具有单一的地址空间。所述完整的建议需要待由顶部As授权的寻址。

此外，AS多供应者必须用以BGP社区形式给出的标签标识其前缀，该BGP社区必须被所有AS接收和正确过滤。这涉及了通过在所有因特网IPv6的设备中的统一的软件编辑进行的一致的布署策略。目前，有被所有销售者统一接受的公知的社区的小集合。因为IETF未来并不支持所述应用因此不可能将新的公知数值加入到所述表中。

因此，所述实施必须进行，因为供应者之间的协议和配置错误的风险并不能被忽视。

已经被提出的另外的解决方案包括进行虚拟的路由和转达（VRF），该VRF由路由器销售商方法性地引入来分配不同的、独立的并且隔离的路由表。隔离是VRF的基本特征。

VRF是诸如虚拟私人网络（VPN）的服务的基石。在VPN环境中，多个客户可以具有相同的地址空间，基本的特征是不同的客户网络在一个路由器中共存，并且它们彼此隔离。没有预见将不同网络的地址空间混合以提供主要源与另外的源来备份路由信息。事实上，这种特性违反了基于VRF的VPN的本义，并且路由信息必须被制成可以冗余的方式使用，传统的路由机制被使用。

发明内容

为了实现所述目的并且解决上述的缺点，本发明提供了一种新的方法，该方法应用在使用了IPV6版本的因特网协议（IP）的分级网络中，其中，该网络包括多个不同的用作供应者的自主系统（AS），并且由相对于一组网络而言配置有公共的并且一致的操作模式的节点组构成，从而每个AS之间的通信使用了边界网关路由协议（BGP-4），其中用于建立信息交换会话的路由信息以被分配的方式由网络的每个节点通过路由协议BGP-4的第一种情况计算。

本发明的方法的新颖性在于其包括下述步骤：

-在第一AS供应者和第二AS供应者的路由器中引入信息用于建立第一AS和第二AS间的通信，第二AS之前没有与该第一AS建立连接并且该第二AS位于对应于第三AS水平的较高层级中，所述第三AS是该第一AS的主要供应者，该第二AS和第三AS具有公共的第四AS，该第四AS属于比第二AS和第三AS的层级水平高的水平；

-在第一AS中生成对该第二AS的多供应者服务请求；

-该第二AS生成对第四AS的请求从而许可信息交换会话；

-一旦收到信息交换许可，第四AS生成两个新的且独立的BGP-4的配对会话;

-第一BGP-4会话是在第四AS和第二AS之间建立的会话，和

-第二BGP-4会话是在第二AS和第一AS间建立的会话；

-第一AS、第二AS和第四AS建立了附加的且独立的BGP-4会话以发送被请求的新的多供应者信息，

-在该第一AS、第二AS和第四AS中生成附加且独立的路由表，该附加且独立的路由表相对在所述路由协议BGP-4中通常提供的主路由表而言具有较低优先级，

-当收到路由信息，访问主路由表以建立待遵循的路由地址，

-当检测到所收到的路由地址并不与在所述主路由表中建立的路由对应时，访问附加的路由表，

-在访问所述附加表的情况下，使用在附加表中建立的路由地址，

-发送所建立的待被遵循的路由地址，该路由地址是从第一表或者第二表获得的，这取决于所述地址是已在第一表中获得还是已经在第二表中获得。

因此本发明是基于建立在在BGP-4协议中的配对会话的特征，配对会话被理解为两个正在使用必须知道该AS本身的IP地址和识别符的BGP-4协议的路由器，这两个路由器通过协议与路由器的IP地址和识别符交换路由信息。

因此，通过从第一AS的观点描述的程序，可以与该第二AS和第三AS一起使用从该第三AS接收的地址空间进行多供应者操作。这涉及了在AS管理中以及在对其最终AS提供的服务范围中的大大简化，因为仅仅地址空间必须在内部被管理，并且其最终的AS也将由单一地址负责。

此外，在第一AS和第三AS之间的前向链路中发生的任何错误没有被位于低层级中的最终AS检测到，因为流量通过路由协议指向该第一AS和第二AS之间。此外，甚至在第三AS间的前向链路中的错误由于路由协议也没有被该第一AS的AS客户注意到。

这种情况在目前的解决方案中并没有给出，因为在该第一AS和第三AS间的前向链路中的任何错误将该第一AS和第四AS与剩余的基础结构隔离。在位于与第一AS水平对应的层级水平的第五AS的前向链路中的错误并且该第五AS的主要供应者是第三AS的情况下，所述第五AS将仅仅能够与第三AS和第一AS通信。

从由根据本发明的所述方法的第二AS构成的多供应者的观点看，该第二AS被允许启动直接向第一AS提供零售服务，不像目前被允许的那样，因为任何向下的AS都受制于位于提供因特网连接的上部水平中的AS。为了处理主表和附加表，根据上述的程序，已知所述主表和附加表由不同优先级的并行路由信息库（RIB）确定，然而，发送所建立的路由地址的步骤通过转发信息库（FIB）进行，相对于该附加表而言，该转发信息库更支持来自主表的路由信息，从而通过这些数据库和转发信息，允许了执行以简化方式表示的方法的步骤，因为，FIB的使用相对于AS水平（与主表并列的附加表）中的多供应者有关的路由信息来说总是更支持来自因特网IPv6（主表）的路由信息，仅仅当链接在主表中由于主链接中的错误而消失时才使用附加表，因此通过利用这个机制，需要多供应者的AS仅仅需要来自AS的地址授权。

本发明可选地预料到，在上述的步骤之外，可以加入新的步骤以在第一AS和第三AS之间建立第二冗余通信路径，并且在第三AS和第四AS之间建立第二通信路径，所述步骤包括：

-在第一AS中生成对该第三AS的多供应者服务请求；

-在所述第三供应者中生成对第四供应者的请求，以许可信息交换会话；

-当收到信息交换许可时，该第四AS生成两个新的且独立的BGP-4配对会话；

-该第一BGP-4会话是在第四AS和第三AS供应者之间建立的会话，和

-该第二BGP-4会话是在第三AS和第一AS之间建立的会话；

-该第一AS、第三AS和第四AS建立了用于发送被请求的新的多供应者的信息的附加且独立的BGP-4会话；

-在该第一AS、第三AS和第四AS中生成附加的独立的路由表，此附加的独立的路由表相对于在该路由协议BGP-4中通常提供的主路由表而言具有较低的优先级，

-当收到路由信息时，就访问主表以建立待遵循的路由地址，

-当检测到该所接收的路由信息与在所述主表中建立的路由不对应时，访问该附加路由表；

-在访问所述附加表的情况下，使用在附加表中建立的路由地址，

-发送已经建立的待遵循的路由地址，该路由地址从第一表或者第二表获得，这取决于该地址是已经在第一表中获得还是已经在第二表中获得。

因此，通过这样的可选步骤，第二通信路径建立在第一AS与第三AS之间，第三AS和第四AS之间的第二通信路径在需要时构成了冗余通信。

为了便于更好地理解本说明书，构成说明书整体一部分的一系列附图附在下面，其中，根据附图的绘示和非限制性的特征将了解本发明的目的。

附图说明

图1示出了例如多供应者服务不被允许的现有技术中已知的IPv6版本的层级因特网协议网络的示意图；

图2示出了类似于图1的附图，其中本发明的方法已经被实施以允许在第一AS中的多供应者服务。这个图通过短划线示出了在第一AS和第三AS之间，以及在第三AS和第四AS之间建立冗余通信；

图3示出了通过利用并行的路由信息库（RIB）来使用主表和附加表的示意图，该路由信息库通过转发信息库（FIB）来处理。

具体实施方式

本发明基于上述的附图进行以下描述。

图1示出了用于诸如因特网IPv6的多层级路由的基础结构的示意图。

用附图标记1-6标识的云的描述代表了独立的路由域，即，在本发明部分的背景技术中所描述的自主系统（AS）。矩形7表示了在每个AS1-6中可得到的含有路由信息的表，在本发明中该表被称作主表7，双箭头代表了路由信息交换会话，该会话建立在AS1-6之间以根据IPv6所建立的层级交换路由信息，然而，简单的箭头线表示了在不同BGP-4会话中发生的地址授权。这个地址授权通过在主内存7中的不同的标识区域来描述，并且这些不同的标识区域代表了所述层级的不同地址范围，所述不同的地址在低水平的AS中被授权，在该低水平的AS中相同类型的标识被表示。

在这个环境中，有第一AS1，通过AS1没有与第二AS1的通信，因此路由信息交换会话并不能在它们之间存在，因此不允许将多供应服务提供给第一AS1。

在这个环境中，在与第二AS2相同的层级水平存在第三AS3，在比第二和第三层级都高的水平中存在第四AS4。在与第一AS1相同的水平存在第五AS5和第六AS6。

在这个配置中，第四AS4与其客户、第二AS2和第三AS3交换信息。对于表示更多数量的AS的情况而言，所述第三AS3又与其供应者、第四AS4和其客户、该第一AS1和第五AS5等等交换信息。该第二AS2与其供应者、第四AS1和其客户、第六AS6交换路由信息。这个情况中，当在前向链路（即与其供应者链接的链路）中发生了错误时，因为不可能有多供应者的服务，因此任何AS1-6和取决于AS1-6的其余路由基础结构的全部客户将与基础结构隔离。

为了防止这个缺点，本发明提供了允许多供应者服务的新方法，如图2所示。

该新方法包括第一步骤，其中将信息引入到该第一AS1和该第二AS2的路由器中，该第二AS2之前并没有与第一AS1建立连接，该第二AS2位于更高层级水平以允许在第一AS1和第二AS2之间建立通信。

这个信息通过将BGP-4协议操作编程引入到路由器中，利用所述BGP-4协议操作该AS常规通信。这个信息向路由器指明它们属于哪一个AS并且指明该会话是用哪一个路由器以及来自哪一个AS建立的，因为仅仅激活该BGP-4协议并不足够，原因在于如果没有按照已经描述过的指明，BGP-4协议不能发现它需要与谁讲话，因为BGP-4没有任何手段来发现邻居并且其从不自动建立路由会话，而是明确地并且在必要时在两个特定路由器之间建立所述路由会话，该特定路由器通过操作者为所述目的进行配置。

接着，本方法包括在该第一AS1中生成向该第二AS2的多供应者服务请求，从而当第二AS2收到该请求时，生成对第四AS供应者4的请求，以授权信息交换会话，使得如果第四AS4授权该信息交换的话，两个新的且独立的BGP-4配对会话被生成。该第一BGP-4会话是建立在第四AS4和第二AS2之间的会话，而该第二BGP-4会话建立在该第二AS2和第一AS1之间。

附加和独立的BGP-4会话然后由第一AS1、第二AS2和第四AS4建立以发送被请求的新的多供应者信息，附加且独立的路由表8生成在第一AS1、第二AS2和第四AS4中，并且其优先级相对于通常在所述路由协议BGP-4中设置的主路由表7较低。

这些特征允许了一旦收到路由信息、访问该主表7，以建立待遵循的路由地址，使得当检测到所收到的路由地址不对应该主表7中建立的路由时，访问该附加路由表8，在该情况中建立在所述附加表8中的路由地址被使用。这个条件在图3的模块9中被描述。

为了执行这个功能，本发明使用了并行路由信息库（RIB）7和8的原理以允许在诸如因特网IPv6的高层级路由环境中的AS水平中实施多供应者。在这个情况中，与IPv6的路由相关的该路由信息通过使用如标准中所指出的BGP-4协议被管理，然而与该AS水平中的多供应者相关的路由信息在附加的分开且隔离的路由表8中并且通过与路由协议BGP-4分开且隔离的示例被管理。因此，两种情况保持和维护了它们自己的路由表，正如图3所示。

接着，根据所建立的路由地址发送所述信息，该信息的发送通过与RIB合并的转发信息库（FIB）10进行，相对于用附加表8表示的与该AS水平中的多供应者相关的路由信息而言，该转发信息库总是更支持来自因特网IPv6的用主表7描述的路由信息，仅仅当该路由地址因为在主链接中的缺陷而导致已经在主表7中消失时才使用所述附加表8。通过利用这种机制，需要多供应者的AS仅需要来自AS的地址授权。

因此，该BGP-4会话多供应者仅仅在授权给多供应者中的AS的前缀没有被标准BGP-4会话传送时才被强制。如果第三AS3授权在第一AS1中的地址空间，则这个路由信息存在于标准BGP-4表中，通过该多供应者会话收到的信息将被覆盖。这对于第二AS2而言并非如此，该第二AS2因为当前标准并不允许将来自第一AS1的路由信息通知该主路由表7，因此所述路由优先机制的使用并不受路由协议的路径的存在或者缺失（可选）的影响；路由协议的路径总是使用在表7中的第一主RIB前缀，并且并行的RIB前缀8仅仅当在检索过程中没有发现任何路由入口时才被转移。

图2示出了这样的选择：除了建立上述的会话之外，冗余会话也建立在该第一AS1和第三AS3之间，此时该AS3与第四AS4一起建立了冗余会话，因此本发明包括下述步骤：

-在第一AS1中生成对该第三AS3的多供应者服务请求，然后在第三AS3中生成对第四AS4的请求，以授权信息交换会话，两个新的且独立的BGP-4配对会话在收到信息交换许可时由第四AS生成。该第一会话是建立在第四AS4和第三AS3之间的会话，而第二BGP-4会话是建立在该第三AS3和第一AS1之间的会话。

接着，附加且独立的BGP-4会话是由第一AS1、第三AS3和第四AS4建立的以发送要求的新的多供应者信息。独立的附加的路由表然后生成在第一AS、第三AS3和第四AS中，并且其优先级相对于惯常在路由协议BGP-4中设置的主路由表而言低。

这允许了当收到路由信息、访问该主表以建立待遵循的路由地址，并且当检测到所收到的路由地址没有对应在所述主表中建立的路由时访问该附加路由表。

最后，在该附加表中建立的路由地址用在这样的情况中：该路由地址已经被以类似于以上描述的方法的基本步骤的方式访问，在第一或者附加表中获得的待遵循的已建立的路由地址根据所做出的描述被发送。

从使用的观点看，本发明通过在Linux平台上的改进的BGP-4路由守护进程被实施，该Linux平台使用允许执行上述步骤的优先RIB机制。

给出的方案遵循与该标准BGP-4会话的实施相同的步骤，需要包括在该配置中的附加参数是由改进的BGP-4守护进程使用的RIB和被改进的BGP-4会话使用的TCP端口。必须强调的是这个端口必须不同于用于BGP-4使用的标准TCP179端口，以允许该标准和改进的配对会话共存。

本发明另外实施可行性来自限定多协议BGP-4（mpBGP）能力的新集合，这是一种选择，该选择被BGP-4协议允许以输送不是更为严格含义上的IP的路由信息。在这个情况中，进行特定地址族的路由信息交换（例如在IPV6网络中使用）是被需要的，从而通过使用新的为此目的限定的地址族，路由信息IPv6多供应者可以通过mpBGP交换。在这个布置中主要的要求对于该BGP-4路由守护进程而言能够处理优先的RIB。

Claims (3)

1.用于冗余连接的路由信息的分配方法，所述方法应用于包括多个不同的自主系统（AS）的层级因特网协议网络（IP版本IPv6）中，所述自主系统用作供应者并且由节点组构成，所述节点组配置为相对于网络组而言具有公共且一致的操作模型，边界网关路由协议（BGP-4）用在每个AS间的通信中，通过每个AS，该路由信息以分配的方式通过网络的每个节点利用路由协议BGP-4的第一情况被计算，以建立信息交换会话，其特征在于，包括下述步骤：

-在第一AS（1）和第二AS（2）的路由器中引入信息用于建立所述第一AS（1）和所述第二AS（2）间的通信，所述第二AS（2）之前与所述第一AS（1）没有建立连接并且所述第二AS（2）位于对应于第三AS（3）水平的较高层级的水平中，所述第三AS（3）是所述第一AS（1）的主要供应者，所述第二AS（2）和所述第三AS（3）具有公共的第四AS（4），所述第四AS（4）属于比所述第二AS（2）和所述第三AS（3）的第一层级高的水平；

-在所述第一AS（1）中生成对所述第二AS（2）的多供应者服务请求；

-在所述第二AS（2）中生成对所述第四AS(4)的请求从而许可信息交换会话；

-一旦收到信息交换许可，所述第四AS（4）就生成两个新的且独立的BGP-4的配对会话;

-第一BGP-4会话是在所述第四AS（4）和所述第二AS（2）之间建立的会话，以及

-第二BGP-4会话是在所述第二AS（2）和所述第一AS（1）间建立的会话；

-所述第一AS（1）、所述第二AS（2）和所述第四AS（4）建立了附加的且独立的BGP-4会话以发送被请求的新的多供应者信息，

-在所述第一AS（1）、所述第二AS（2）和所述第四AS（4）中生成附加且独立的路由表（8），所述附加且独立的路由表（8）相对于在所述路由协议BGP-4中通常提供的主路由表（7）而言具有较低优先级，

-一旦收到路由信息，访问所述主路由表（7）以建立待遵循的路由地址，

-当检测到所收到的路由地址与在所述主路由表（7）中建立的路由不对应时，访问所述附加的路由表（8），

-在访问所述附加表（8）的情况下，使用在所述附加表（8）中建立的路由地址，

-发送所建立的待被遵循的路由地址，该路由地址是取决于之前的步骤从第一表或者第二表中选择的表而获得的。

2.根据权利要求1所述的用于冗余连接的路由信息的分配方法，其特征在于，所述主表（7）和所述附加表（8）是由具有不同优先级的并行的路由信息库（RIB）决定的，并且所述建立的路由地址通过转发信息库（10）（FIB）发送，所述转发信息库（10）相对于来自所述附加表（8）的路由信息更支持来自所述主表（7）的路由信息。

3.根据权利要求1所述的用于冗余连接的路由信息的分配方法，其特征在于，包括：

-在所述第一AS（1）中生成对所述第三AS（3）的多供应者服务请求；

-在所述第三AS（3）中生成对所述第四AS（4）的请求，以许可信息交换会话；

-一旦收到信息交换许可，所述第四AS（4）生成两个新的且独立的BGP-4配对会话；

-第一BGP-4会话是在所述第四AS（4）和所述第三AS（3）之间建立的会话，以及

-第二BGP-4会话是在所述第三AS（3）和所述第一AS（1）之间建立的会话；

-所述第一AS（1）、所述第三AS（3）和所述第四AS（4）建立了用于发送被请求的新的多供应者的信息的附加且独立的BGP-4会话；

-在所述第一AS（1）、所述第三AS（3）和所述第四AS（4）中生成附加独立的路由表，所述附加独立的路由表相对于在该路由协议BGP-4中通常提供的主路由表而言具有较低优先级，

-一旦收到路由信息，就访问所述主表以建立待遵循的路由地址，

-当检测到该所收到的路由地址与在所述主表中建立的路由不对应时，访问所述附加路由表；

-在访问所述附加表的情况下，许可在所述附加表中建立的路由地址，

-发送所建立的待被遵循的路由地址，该路由地址是取决于之前的步骤从第一表或者第二表中选择的表而获得的。

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