CN102938732A

CN102938732A - 一种提高双隧道可靠性的方法及装置

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Publication number: CN102938732A
Application number: CN2012104445560A
Authority: CN
Inventors: 任俊峰; 周迪
Original assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-11-08
Also published as: CN102938732B

Abstract

本发明提供一种提高双隧道可靠性方法，该方法包括：分别建立第一LNS与监控终端以及监控服务器之间的隧道连接，并将第一隧道IP地址池中隧道IP地址分配给监控终端；其中监控服务器的隧道IP地址是预先配置的并与第二LNS建立有隧道连接；学习监控终端的路由信息作为主用路由添加到路由表中，并将第二LNS发布的路由信息添加到路由表中作为备用路由；将学习到路由信息发布给第二LNS；根据路由表转发来自监控终端或者监控服务器的报文，并在主用路由失效时使用所述备用路由转发报文。本发明有效解决了现有技术中VM与MS之间连接出现故障时，部分终端业务中断的问题；并可通过多个设备之间的配合极大缓解流量绕行的问题。

Description

一种提高双隧道可靠性的方法及装置

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种视频监控系统中提高双隧道可靠性的方法及装置。

背景技术

随着IP监控技术的发展，IP监控已经完全能满足各种小型、中型、大型监控组网需求，而在各种组网环境中，为了解决IPv4地址的数量限制而引入的NAT组网则是一种常见的组网类型，为了解决NAT穿越时的各种问题，本申请人提出了隧道穿越的技术方案，具体实现可以参考本申请人提出的相关专利申请。在隧道穿越的方案中，L2TP隧道就是常用的一种隧道协议，具体应用场景如下图1所示。

在图1的场景中，位于NAT内部的媒体转发服务器（MS）同时兼任L2TP中继服务器（LNS）。NAT外部的终端设备（比如编码器EC或解码终端XP）也可以通过L2TP拨号到L2TP中继从而跨越NAT。考虑IP地址规划等问题时，与MS同在监控中心网络的各种监控服务器，比如视频管理服务器VM、数据管理服务器DM以及网络存储设备IPSAN同样也可以被要求通过L2TP拨号到L2TP中继，需要说明的是IPSAN在本发明中也被理解为广义的监控服务器。各个设备都建立到LNS的隧道连接，借助隧道屏蔽掉NAT的天然屏障，实现NAT外部设备与NAT内部设备通信。

在隧道通信模式下，作为隧道服务器的LNS是非常重要的，一旦LNS发生宕机或者链路出现故障，则所有作为拨号终端的设备都不能使用隧道服务了，影响范围很广，因此LNS的备份显得相当重要。另外考虑到在需要建立隧道连接的设备比较多的情况下，流量自然会比较大，单台LNS的性能可能会成为业务瓶颈而无法满足用户的需求，这就需要用户使用多台MS服务器作为LNS进行负载分担和备份。

请参考图1所示，一般用户的视频监控系统设计会采用双隧道服务器的方案。比如说使用两个MS分别作为两台LNS，一部分设备向MS A发起隧道连接，一部分设备向MS A发起隧道连接。当MS A发生故障之后，原来连接到MS A上的设备将全部向B发起隧道连接（如图1中虚线所示）；当MS B发生故障之后，原来连接到MS B上的设备全部向MS A发起隧道连接。

然而在很多实际的组网应用中，VM/DM/IPSAN也可能需要使用隧道建立连接，此时VM、IPSAN、DM都需要与MS A和MS B都建立连接，这样的组网方案在应用中会存在一些问题。请参考图2，首先，从业务流层面来说，VM在为EC选择MS时，通常是按照MS的负载情况进行选择的，假设VM为EC1选择MS B，则视频业务流量不可达，或者流量要先到MS A，由MS A转发给MS B，再转发给用户终端设备，显然这种情况下会出现流量绕行的现象，不利于网络带宽资源的合理利用。其次，从信令流层面来说，如果VM与MS A的隧道连接中断，则连接在MS A上的终端都无法访问到VM，由于VM也是使用隧道通信，其他终端并不知道要绕道MS B才能访问到VM，因为其只知道下一跳是MS A，因此信令流量无法像业务流量那样在MS A的协助下去绕行MS B，此时很多终端设备的信令通道将无法建立，这可能会造成大面积的业务中断。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种提高双隧道可靠性装置，包括：隧道处理单元、路由学习单元、路由发布单元以及业务转发单元，该装置应用于视频监控系统中的第一隧道中继服务器LNS上，其中该视频监控系统至少还包括与该第一LNS建立隧道连接的第二LNS、监控终端以及至少一种监控服务器，其中第一LNS上配置有第一隧道IP地址池，第二LNS上配置有第二隧道IP地址池，其中：

隧道处理单元，用于分别建立第一LNS与监控终端以及监控服务器之间的隧道连接，并将第一隧道IP地址池中隧道IP地址分配给与自身建立隧道连接的监控终端；其中所述监控服务器的隧道IP地址是预先配置的并与第二LNS建立有隧道连接；

路由学习单元，用于学习与自身建立隧道连接的监控终端的路由信息作为主用路由添加到路由表中，并将第二LNS发布的路由信息添加到路由表中作为备用路由；

路由发布单元，用于将学习到路由信息发布给第二LNS；

业务转发单元，用于根据路由表转发来自监控终端或者监控服务器的报文，并在主用路由失效时使用所述备用路由转发报文。

本发明还提供一种提高双隧道可靠性方法，该方法应用于视频监控系统中的第一隧道中继服务器LNS上，其中该视频监控系统至少还包括与该第一LNS建立隧道连接的第二LNS、监控终端以及至少一种监控服务器，其中第一LNS上配置有第一隧道IP地址池，第二LNS上配置有第二隧道IP地址池，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤A、分别建立第一LNS与监控终端以及监控服务器之间的隧道连接，并将第一隧道IP地址池中隧道IP地址分配给与自身建立隧道连接的监控终端；其中所述监控服务器的隧道IP地址是预先配置的并与第二LNS建立有隧道连接；

步骤B、学习与自身建立隧道连接的监控终端的路由信息作为主用路由添加到路由表中，并将第二LNS发布的路由信息添加到路由表中作为备用路由；

步骤C、将学习到路由信息发布给第二LNS；

步骤D、根据路由表转发来自监控终端或者监控服务器的报文，并在主用路由失效时使用所述备用路由转发报文。

本发明有效解决了现有技术中VM与MS之间连接出现故障时，部分终端业务中断的问题；并可通过多个设备之间的配合极大缓解流量绕行的问题。

附图说明

图1是一种通过隧道穿越NAT技术的组网示意图。

图2是一种视频监控系统中双隧道组网方案示意图。

图3是本发明一种实施方式中双隧道组网方案示意图。

图4是本发明一种实施方式中双隧道可靠性装置的逻辑结构图。

图5是本发明一种实施方式中双隧道环境下终端与服务器交互示意图。

图6是本发明一种实施方式中双隧道环境下实况业务流向示意图。

具体实施方式

本发明在一种实施方式中提供一种解决方案来解决在双隧道中继组网中的流量绕行和链路备份的问题。请参考图3，在本实施方式中，MS1和MS2上集成了隧道中继服务器（LNS1以及LNS2），其上分别配置作为隧道服务器的第一地址池P1以及第二地址池P2，P1及P2内的IP地址是作为隧道内层IP地址（也称为隧道IP地址）供各个监控终端在隧道通信时使用，而P1以及P2内的IP地址不存在重叠。在优选的方式，监控终端的隧道IP地址通常由LNS动态分配。

监控终端（如解码终端VC/XP或编码终端EC）上配置有LNS1以及LNS2的IP地址作为L2TP中继拨号的目的IP地址。在优选的方式中，各监控终端根据预定策略选择一个LNS作为主LNS，比如监控终端可以LNS1和LNS2的IP地址以及自身的IP地址进行HASH计算，然后选择其中的一个LNS作为自己的主LNS，另外一个作为备用LNS。请参考图3，EC1选择MS 1作为主LNS，EC2选择MS2作为主隧道中继。在网络正常的情况下，各监控终端选择主LNS进行隧道连接，如果预定策略选择合适，那么多个监控终端将基本平均分配在不同的主LNS上。当监控终端无法与主LNS连接时，其会自动向备用LNS发起连接，实现信令及业务通道的切换。

对于VM/DM/IPSAN等监控服务器来说，这些设备向所有的LNS发起隧道连接，在本实施方式中，各个服务器均分别与LNS1以及LNS2建立有两条隧道连接。在优选的方式中，各隧道连接的隧道IP地址由管理者静态配置，且不同的隧道连接使用相同的隧道IP地址，使用相同的隧道IP地址是各监控终端通过隧道连接访问到各个服务器的基础之一。这里，LNS1和LNS2分配给VM/DM/IPSAN的L2TP连接的IP地址一致。在上述配置技术上，本实施方式提供一种提高双隧道可靠性装置，包括：隧道处理单元、路由学习单元、路由发布单元以及业务转发单元，该装置运行在作为LNS的MS上，执行如下的流程处理。

步骤101，隧道处理单元处理来自监控终端以及各种监控服务器的隧道连接请求并与监控终端以及监控服务器建立隧道连接；

步骤102，路由学习单元学习与自身建立隧道连接的各个监控服务器的路由信息；

步骤103，路由发布单元将学习到的路由信息发送给监控终端，路由信息主要包括隧道IP地址池以及各监控服务器的隧道IP地址；监控终端利用VM/DM/IPSAN IP的地址在本地建立对应的主机路由。请参考表1以及表2的示例。

序号	目的IP地址	下一跳
			1	VM隧道IP地址	MS1（LNS1）
2	DM隧道IP地址	MS1（LNS1）
			3	IPSAN隧道IP地址	MS1（LNS1）
4	P2隧道IP地址	MS1（LNS1）

表1 EC1本地路由表

序号	目的IP地址	下一跳
			1	VM隧道IP地址	MS2（LNS2）
2	DM隧道IP地址	MS2（LNS2）
			3	IPSAN隧道IP地址	MS2（LNS2）
4	P1隧道IP地址	MS2（LNS2）

表2 EC2本地路由表

步骤104，路由发布单元将学习到的路由信息发送给监控服务器，发送给监控服务器的路由信息主要包括隧道地址池以及其他监控服务器的隧道IP地址；监控服务器收到路由信息后选择其中的地址池和其他监控服务器的隧道IP地址在本地建立各主机路由，请参考表3至表5的示例。

序号	目的IP地址	下一跳
			1	P1隧道IP地址	MS1（LNS1）
2	P2隧道IP地址	MS2（LNS1）
			3	IPSAN隧道IP地址	MS1/MS2（LNS1/LNS2）
4	DM隧道IP地址	MS1/MS2（LNS1/LNS2）

表3 VM本地路由表

序号	目的IP地址	下一跳
			1	P1隧道IP地址	MS1
2	P2隧道IP地址	MS2
			3	VM隧道IP地址	MS1/MS2
4	DM隧道IP地址	MS1/MS2

表4 IPSAN本地路由表

序号	目的IP地址	下一跳
			1	P1隧道IP地址	MS1
2	P2隧道IP地址	MS2
			3	IPSAN隧道IP地址	MS1/MS2
4	VM隧道IP地址	MS1/MS2

表5 DM本地路由表

前述的路由学习以及发布过程并不一定要使用常用的动态路由学习协议，其主要目标是协助其他设备来建立正确的路由，考虑到监控网络的特殊性，完全可以考虑使用私有的协议来传播路由信息。以上的路由信息主要是包括目的地址，而下一跳通常就是发布路由的LNS自身（也就是集成该LNS的MS），此处不再特别说明。

步骤105，隧道处理单元与对端LNS建立隧道连接，路由发布单元则相应将自身的地址池以及各服务器的IP地址作为路由信息发送给对端LNS，并根据从对端LNS发送的地址池以及各服务器的IP地址建立路由表；

在本发明中LNS1与LNS2之间通过各自的隧道处理单元建立与对端的隧道连接，在实现上可以是任何一个LNS同时兼任LAC来向对端LNS发起隧道连接请求，在使用计算机程序实现时，可以通过一套代码和两个不同的配置文件来区分LAC与LNS。两个LNS的路由发布单元会将隧道地址池（P1或P2）以及已经与其建立了隧道连接的各服务器的IP地址作为路由信息发送给对端，而两个LNS均会按照地址池以及各个服务器IP地址建立路由。值得注意的是：路由学习单元会在隧道连接时学习到直连路由，同样会通过对端发布的路由信息，由于直连路由的优先级高于对端发布的路由（通常称为添加路由），因此LNS1以及LNS2的路由学习单元将会把对端发布的添加路由作为备用路由使用，请参考表6以及表7的示例。如前所述，由于直连路由优先级高于添加的路由，也就是说当LNS与VM、IPSAN和DM这些服务器的隧道连接还存活时，这些根据对端发布的路由信息添加的备用路由是不会生效的，只有当VM、IPSAN和DM这些服务器与LNS的连接断开后，这些备用路由才会在业务转发过程中生效。

序号	目的IP地址	备用下一跳
			1	P2隧道IP地址	MS2
2	VM隧道IP地址	MS2
			3	IPSAN隧道IP地址	MS2
4	DM隧道IP地址	MS2

表6 LNS1备用路由表项

序号	目的IP地址	备用下一跳
			1	P1隧道IP地址	MS1
2	VM隧道IP地址	MS1
			3	IPSAN隧道IP地址	MS1
4	DM隧道IP地址	MS1

表7 LNS2备用路由表项

步骤105，在备用路由被添加到路由表项之后，路由发布单元将该些备用路由发送给与其建立了隧道连接的服务器，其中该些备用路由被标记为低优先级；各个服务器收到该些备用路由后，更新本地的路由表项。请参考表8-表10，各个服务器会新增以下低优先级的主机路由表项。

序号	目的IP地址	下一跳	优先级
				1	P1隧道IP地址	MS2	低
2	P2隧道IP地址	MS1	低
				3	IPSAN隧道IP地址	MS2/MS1	低
4	DM隧道IP地址	MS2/MS1	低

表8 VM本地更新主机路由表项

序号	目的IP地址	下一跳	优先级
				1	P1隧道IP地址	MS2	低
2	P2隧道IP地址	MS1	低
				3	VM隧道IP地址	MS2/MS1	低
4	DM隧道IP地址	MS2/MS1	低

表9 IPSAN本地主机路由表项

序号	目的IP地址	下一跳	优先级
				1	P1隧道IP地址	MS2	低
2	P2隧道IP地址	MS1	低
				3	IPSAN隧道IP地址	MS2/MS1	低
4	VM隧道IP地址	MS2/MS1	低

表10 DM本地主机路由表项

在路由发布与学习完成之后，各个监控终端就可以利用本发明开展监控业务了。请参考图5，假设DM/IPSAN（两者可能是物理集成在一起的）到LNS1的隧道连接由于网络或其他的原因断开了，此时LNS1上就没有到DM/IPSAN的直连路由，只有表6中添加的备用路由。如果EC1需要发送报文到DM/IPSAN时，EC1根据本地的主机路由发现下一跳是LNS1，其首先会发给LNS1，LNS1的业务转发单元查找自己的路由表发现下一跳是LNS2（直连路由已经失去），LNS2的业务转发单元再查路由表转发给DM/IPSAN。报文的流向请参考图5中最粗的带箭头实线所示。同样的道理如果VM与LNS1之间的连接断开了，监控终端与VM的报文交互也可以通过LNS1与LNS2的业务转发单元的中转来实现。这就解决了现有技术中VM与LNS1隧道连接断开时，连接到LNS1上的监控终端无法访问VM的问题。

在正常的业务流程中，各监控终端会在上线后先向VM进行注册。监控终端可以按照本地主机路由将注册报文发送到对应的LNS上，LNS的业务转发单元通过查询路由表将其转给VM。而VM的回应报文过程同样可以通过LNS的业务转发单元查表转发到达监控终端。在本发明中，对于编码终端EC而言，VM收到EC注册请求后可进一步确定编码终端的注册IP地址（也就是隧道IP地址）归属的地址池，然后将EC与该地址池对应的MS绑定；比如说EC1对应绑定到MS1，而EC2对应绑定到MS2。

在监控系统中，EC发送给解码终端的实况视频流（最常见的业务流）很多时候都需要经过MS来转发，MS是专职的转发服务器，MS的存在可以避免EC在转发上的压力，而VM会是转发过程的调度者。VM首先查找EC绑定的MS，并选择该MS进行实况流的转发。如果接收者（比如解码终端DC）与该EC隧道连接的MS（也就是LNS）不是同一个MS，则由EC绑定的MS按照路由表项转发给DC连接的MS，再由后者根据自身的路由表项转发给接收者DC。本发明通过发布路由信息到VM上，VM可以通过比较监控终端与地址池的对应关系来建立EC与MS的绑定关系，因此可以避免很多流量绕行的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种提高双隧道可靠性装置，包括：隧道处理单元、路由学习单元、路由发布单元以及业务转发单元，该装置应用于视频监控系统中的第一隧道中继服务器LNS上，其中该视频监控系统至少还包括与该第一LNS建立隧道连接的第二LNS、监控终端以及至少一种监控服务器，其中第一LNS上配置有第一隧道IP地址池，第二LNS上配置有第二隧道IP地址池，其特征在于：

隧道处理单元，用于分别建立第一LNS与监控终端以及监控服务器之间的隧道连接，并将第一隧道IP地址池中隧道IP地址分配给与自身建立隧道连接的监控终端；其中所述监控服务器的隧道IP地址是预先配置的，且监控服务器与第二LNS建立有隧道连接；

路由学习单元，用于学习与自身建立隧道连接的监控终端的路由信息，将学习到的路由作为主用路由添加到路由表中，并将第二LNS发布的路由信息添加到路由表中作为备用路由；

路由发布单元，用于将学习到路由信息发布给第二LNS；

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述路由学习单元，进一步用于学习与自身建立隧道连接的监控服务器的路由信息。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述路由发布单元，进一步用于将学习到的监控服务器的路由信息发送给监控终端，将第一隧道IP地址池中的路由信息发送给监控服务器和/或监控终端。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述路由发布单元，进一步用于将第二LNS发布的路由信息标记为低优先级并转发给监控服务器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一LNS集成在第一媒体转发服务器MS上，第二LNS集成在第二MS上。

6.一种提高双隧道可靠性方法，该方法应用于视频监控系统中的第一隧道中继服务器LNS上，其中该视频监控系统至少还包括与该第一LNS建立隧道连接的第二LNS、监控终端以及至少一种监控服务器，其中第一LNS上配置有第一隧道IP地址池，第二LNS上配置有第二隧道IP地址池，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤A、分别建立第一LNS与监控终端以及监控服务器之间的隧道连接，并将第一隧道IP地址池中隧道IP地址分配给与自身建立隧道连接的监控终端；其中所述监控服务器的隧道IP地址是预先配置的，且监控服务器与第二LNS建立有隧道连接；

步骤B、学习与自身建立隧道连接的监控终端的路由信息，并将学习到的路由作为主用路由添加到路由表中，并将第二LNS发布的路由信息添加到路由表中作为备用路由；

步骤C、将学习到路由信息发布给第二LNS；

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：学习与自身建立隧道连接的监控服务器的路由信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：将学习到的监控服务器的路由信息发送给监控终端，将第一隧道IP地址池中的路由信息发送给监控服务器和/或监控终端。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：将第二LNS发布的路由信息标记为低优先级并转发给监控服务器。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一LNS集成在第一媒体转发服务器MS上，第二LNS集成在第二MS上。