CN103491000A - 虚拟路由器冗余协议虚拟ip和mac的管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统及方法，涉及数据通信领域，该管理系统包括虚拟IP虚拟MAC存储模块、虚拟IP虚拟MAC添加模块、虚拟IP虚拟MAC删除模块、虚拟MAC过滤模块、虚拟IP ARP/NDP请求报文特殊处理模块、IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块、IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块。本发明能有效降低VRRP协议模块的开发成本，提高开发效率，提高IP协议栈代码的可复用性，非常适用于采用IP协议栈的系统和设备。

Description

虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统及方法
技术领域
本发明涉及数据通信领域，特别是涉及一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统及方法。
背景技术
VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）是为消除在静态缺省路由环境下的缺省数据通信设备单点故障引起的网络失效而设计的主备模式的协议，使得在发生故障而进行设备功能切换时可以不影响内外数据通信，不需要再修改内部网络的网络参数。在基于IPv4的环境中，VRRP协议中的主设备（Master）需要完成对虚拟IP（Internet Protocol，网际协议）的ARP（AddressResolution Protocol，地址解析协议）报文以及ICMP（Internet ControlMessage Protocol，Internet控制报文协议）报文的响应等功能；在基于IPv6的环境中，VRRP协议中的主设备（Master）需要完成对虚拟IP（Internet Protocol，网际协议）的NDP（Neighbor Discovery Protocol，邻居发现协议）报文以及ICMPv6（Internet Control Message ProtocolVersion6，第六版互联网控制信息协议）报文的响应等功能。通常情况下，大部分的数据通信系统及设备中，VRRP协议模块独立完成对虚拟IP的ARP/NDP报文和ICMP/ICMPv6报文响应的功能，因此VRRP协议模块需要单独集成回应ARP/NDP报文、回应ICMP/ICMPv6报文等功能的代码。在VRRP协议模块中单独开发一套响应ARP/NDP报文、响应ICMP/ICMPv6报文等功能的代码，不仅代码的稳定性无法得到保证，而且需要耗费大量的开发成本以及维护成本。然而，目前大部分集成有VRRP协议的通信系统拥有可二次开发的IP协议栈，而IP协议栈本身具有很完善的处理ARP/NDP报文和ICMP/ICMPv6报文的功能。如果VRRP协议模块单独开发一套响应ARP/NDP报文、响应ICMP/ICMPv6报文等功能的代码，将造成极大的资源浪费和降低代码的可重用性。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统及方法，能够有效降低VRRP协议模块的开发成本，提高开发效率，提高IP协议栈代码的可复用性，非常适用于采用IP协议栈的系统和设备。
本发明提供一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统，包括虚拟IP虚拟MAC存储模块、虚拟IP虚拟MAC添加模块、虚拟IP虚拟MAC删除模块、虚拟MAC过滤模块、虚拟IP ARP/NDP请求报文特殊处理模块、IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块、IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块，其中：
所述虚拟IP虚拟MAC存储模块，用于：将虚拟IP虚拟MAC信息存储在IP协议栈；
所述虚拟IP虚拟MAC添加模块由VRRP协议模块调用，用于：向IP协议栈发送添加虚拟IP虚拟MAC信息；
所述虚拟IP虚拟MAC删除模块由VRRP协议模块调用，用于：向IP协议栈发送删除虚拟IP虚拟MAC信息；
所述虚拟MAC过滤模块，用于：对进入IP协议栈中目的MAC为虚拟MAC的ICMP/ICMPv6信令报文进行过滤，如果虚拟IP虚拟MAC存储模块中查询到该虚拟MAC的信息，进一步对该信令报文进行处理；否则，丢弃；
所述虚拟IP ARP/NDP请求报文特殊处理模块，用于：首先对ARP/NDP请求报文的目的IP进行过滤，如果目的IP为报文含在虚拟IP虚拟MAC存储模块中的虚拟IP，将ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC；
所述IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块为IP协议栈内部原始的处理ARP/NDP报文的模块；
所述IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块为IP协议栈内部原始的处理ICMP/ICMPv6报文的模块。
本发明还提供基于上述管理系统的虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理方法，包括以下步骤：
S1、VRRP协议模块向IP协议栈下发添加虚拟IP和虚拟MAC信息：
步骤101、判断设备是否为VRRP协议中的主用设备，如果是，则转到步骤102；否则，返回步骤101，继续判断设备是否为VRRP协议中的主用设备；
步骤102、当设备为VRRP协议中的主用设备时，VRRP协议模块通过虚拟IP虚拟MAC添加模块向IP协议栈下发虚拟IP虚拟MAC信息；
步骤103、IP协议栈将接收到的虚拟IP虚拟MAC信息存储在虚拟IP虚拟MAC存储模块中，从而IP协议栈拥有该虚拟IP虚拟MAC信息；
S2、处理ARP/NDP请求报文：
步骤201、判断IP协议栈是否收到ARP/NDP请求报文，如果是，则转到步骤202；如果否，则返回步骤201，继续判断IP协议栈是否收到ARP/NDP请求报文；
步骤202、检查ARP/NDP请求报文的目的IP；
步骤203、判断ARP/NDP请求报文的目的IP是否为虚拟IP，如果是，则转到步骤204；如果否，则转到步骤205；
步骤204、将该ARP/NDP请求报文的ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC；
步骤205、继续执行IP协议栈ARP/NDP请求报文的处理流程；
S3、处理ICMP/ICMPv6请求报文：
步骤301、判断IP协议栈是否收到ICMP/ICMPv6请求报文，如果是，则转到步骤302；如果否，则返回步骤301，继续判断IP协议栈是否收到ICMP/ICMPv6请求报文；
步骤302、检查ICMP/ICMPv6请求报文的目的MAC地址；
步骤303、判断ICMP/ICMPv6请求报文的目的MAC地址是否为IP协议栈端口的MAC地址，如果是，则转到步骤306；如果否，则转到步骤304；
步骤304、判断目的MAC地址是否为VRRP协议模块下发到IP协议栈的有效虚拟MAC地址，如果是，则转到步骤306；如果否，则转到步骤305；
步骤305、丢弃无效的ICMP/ICMPv6请求报文，结束；
步骤306、继续执行IP协议栈对ICMP/ICMPv6请求报文的处理流程。
在上述技术方案的基础上，步骤S3之后还包括以下步骤：
VRRP协议模块向IP协议栈下发删除虚拟IP和虚拟MAC信息：
步骤401、判断VRRP协议中的设备是否由主用设备变为备用设备，如果是，则转到步骤402；如果否，则返回步骤401，继续判断VRRP协议中的设备是否由主用设备变为备用设备；
步骤402、当VRRP协议中的设备由主用设备变为备用设备时，VRRP协议模块通过虚拟IP虚拟MAC删除模块通知IP协议栈删除虚拟IP虚拟MAC信息；
步骤403、IP协议栈收到删除信息，将对应的虚拟IP虚拟MAC从虚拟IP虚拟MAC存储模块中删除，IP协议栈不再拥有该虚拟IP虚拟MAC信息，结束。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明利用可二次开发的IP协议栈对虚拟IP和虚拟MAC进行管理，VRRP协议模块不需要重新单独开发一套响应ARP/NDP报文、响应ICMP/ICMPv6报文等功能的代码，只需要将VRRP协议模块中的虚拟IP虚拟MAC信息下发到IP协议栈中，IP协议栈拥有该虚拟IP虚拟MAC后，能够像处理普通ARP/NDP报文、ICMP/ICMPv6报文那样对与虚拟IP相关的ARP/NDP报文，ICMP/ICMPv6报文进行正常的应答处理。本发明能够有效降低VRRP协议模块的开发成本，提高开发效率，提高IP协议栈代码的可复用性，非常适用于采用IP协议栈的系统和设备。
附图说明
图1是本发明实施例中虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统的结构框图。
图2是本发明实施例中VRRP协议模块向IP协议栈下发添加虚拟IP和虚拟MAC信息的流程图。
图3是本发明实施例中处理ARP/NDP请求报文的流程图。
图4是本发明实施例中处理ICMP/ICMPv6请求报文的流程图。
图5是本发明实施例中VRRP协议模块向IP协议栈下发删除虚拟IP和虚拟MAC信息的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统，包括虚拟IP虚拟MAC存储模块、虚拟IP虚拟MAC添加模块、虚拟IP虚拟MAC删除模块、虚拟MAC过滤模块、虚拟IP ARP/NDP请求报文特殊处理模块、IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块、IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块，其中：
虚拟IP虚拟MAC存储模块，用于：将虚拟IP虚拟MAC信息存储在IP协议栈；
虚拟IP虚拟MAC添加模块由VRRP协议模块调用，用于：向IP协议栈发送添加虚拟IP虚拟MAC信息；
虚拟IP虚拟MAC删除模块由VRRP协议模块调用，用于：向IP协议栈发送删除虚拟IP虚拟MAC信息；
虚拟MAC过滤模块，用于：对进入IP协议栈中目的MAC为虚拟MAC的ICMP/ICMPv6信令报文进行过滤，如果虚拟IP虚拟MAC存储模块中可以查询到该虚拟MAC的信息，进一步对该信令报文进行处理；否则，丢弃；
虚拟IP ARP/NDP请求报文特殊处理模块，用于：首先对ARP/NDP请求报文的目的IP进行过滤，如果目的IP为报文含在虚拟IP虚拟MAC存储模块中的虚拟IP，将ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC；
IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块为IP协议栈内部原始的处理ARP/NDP报文的模块；
IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块为IP协议栈内部原始的处理ICMP/ICMPv6报文的模块。
本发明实施例还提供一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理方法，包括以下步骤：
S1、VRRP协议模块向IP协议栈下发添加虚拟IP和虚拟MAC信息，参见图2所示，具体步骤如下：
步骤101、判断设备是否为VRRP协议中的主用设备，如果是，则转到步骤102；否则，返回步骤101，继续判断设备是否为VRRP协议中的主用设备；
步骤102、当设备为VRRP协议中的主用设备时，VRRP协议模块通过虚拟IP虚拟MAC添加模块向IP协议栈下发虚拟IP虚拟MAC信息；
步骤103、IP协议栈将接收到的虚拟IP虚拟MAC信息存储在虚拟IP虚拟MAC存储模块中，从而IP协议栈拥有该虚拟IP虚拟MAC信息。
S2、处理ARP/NDP请求报文，参见图3所示，具体步骤如下：
步骤201、判断IP协议栈是否收到ARP/NDP请求报文，如果是，则转到步骤202；如果否，则返回步骤201，继续判断IP协议栈是否收到ARP/NDP请求报文；
步骤202、检查ARP/NDP请求报文的目的IP；
步骤203、判断ARP/NDP请求报文的目的IP是否为虚拟IP，如果是，则转到步骤204；如果否，则转到步骤205；
步骤204、将该ARP/NDP请求报文的ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC；
步骤205、继续执行IP协议栈ARP/NDP请求报文的处理流程，后续步骤为现有技术，此处不赘述。
由于VRRP协议模块将虚拟IP虚拟MAC信息下发到IP协议栈，因此对该虚拟IP地址的ARP/NDP请求报文将被送到IP协议栈中。IP协议栈只需要将对应于该ARP/NDP请求报文的ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC，然后就可以像处理普通ARP/NDP请求报文一样，对虚拟IP地址的ARP/NDP请求报文进行处理。
S3、处理ICMP/ICMPv6请求报文，参见图4所示，具体步骤如下：
步骤301、判断IP协议栈是否收到ICMP/ICMPv6请求报文，如果是，则转到步骤302；如果否，则返回步骤301，继续判断IP协议栈是否收到ICMP/ICMPv6请求报文；
步骤302、检查ICMP/ICMPv6请求报文的目的MAC地址；
步骤303、判断ICMP/ICMPv6请求报文的目的MAC地址是否为IP协议栈端口的MAC地址，如果是，则转到步骤306；如果否，则转到步骤304；
步骤304、判断目的MAC地址是否为VRRP协议模块下发到IP协议栈的有效虚拟MAC地址，如果是，则转到步骤306；如果否，则转到步骤305；
步骤305、丢弃无效的ICMP/ICMPv6请求报文，结束；
步骤306、继续执行IP协议栈对ICMP/ICMPv6请求报文的处理流程，后续步骤为现有技术，此处不赘述。
由于VRRP协议模块将虚拟IP虚拟MAC信息下发到IP协议栈，因此对该虚拟IP地址的ICMP/ICMPv6请求报文将被送到IP协议栈中。由于对虚拟IP地址的ICMP/ICMPv6请求报文所对应的的MAC地址为虚拟MAC地址，与IP协议栈端口的MAC地址不同，因此需要对虚拟MAC地址进行特殊处理。需要检查该ICMP/ICMPv6请求报文的源MAC地址是否为VRRP协议模块下发到IP协议栈的虚拟MAC地址，如果是，就按照正常的ICMP/ICMPv6请求报文处理流程进行处理，否则，就要丢弃该无效ICMP/ICMPv6请求报文。
在实际应用中，还可以包括VRRP协议模块向IP协议栈下发删除虚拟IP和虚拟MAC信息的步骤，参见图5所示，具体步骤如下：
步骤401、判断VRRP协议中的设备是否由主用设备变为备用设备，如果是，则转到步骤402；如果否，则返回步骤401，继续判断VRRP协议中的设备是否由主用设备变为备用设备；
步骤402、当VRRP协议中的设备由主用设备变为备用设备时，VRRP协议模块通过虚拟IP虚拟MAC删除模块通知IP协议栈删除虚拟IP虚拟MAC信息；
步骤403、IP协议栈收到删除信息，将对应的虚拟IP虚拟MAC从虚拟IP虚拟MAC存储模块中删除，IP协议栈不再拥有该虚拟IP虚拟MAC信息，结束。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理系统，其特征在于：包括虚拟IP虚拟MAC存储模块、虚拟IP虚拟MAC添加模块、虚拟IP虚拟MAC删除模块、虚拟MAC过滤模块、虚拟IPARP/NDP请求报文特殊处理模块、IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块、IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块，其中：
所述虚拟IP虚拟MAC存储模块，用于：将虚拟IP虚拟MAC信息存储在IP协议栈；
所述虚拟IP虚拟MAC添加模块由VRRP协议模块调用，用于：向IP协议栈发送添加虚拟IP虚拟MAC信息；
所述虚拟IP虚拟MAC删除模块由VRRP协议模块调用，用于：向IP协议栈发送删除虚拟IP虚拟MAC信息；
所述虚拟MAC过滤模块，用于：对进入IP协议栈中目的MAC为虚拟MAC的ICMP/ICMPv6信令报文进行过滤，如果虚拟IP虚拟MAC存储模块中查询到该虚拟MAC的信息，进一步对该信令报文进行处理；否则，丢弃；
所述虚拟IP ARP/NDP请求报文特殊处理模块，用于：首先对ARP/NDP请求报文的目的IP进行过滤，如果目的IP为报文含在虚拟IP虚拟MAC存储模块中的虚拟IP，将ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC；
所述IP协议栈ARP/NDP请求报文处理模块为IP协议栈内部原始的处理ARP/NDP报文的模块；
所述IP协议栈ICMP/ICMPv6请求报文处理模块为IP协议栈内部原始的处理ICMP/ICMPv6报文的模块。
2.基于权利要求1所述管理系统的虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、VRRP协议模块向IP协议栈下发添加虚拟IP和虚拟MAC信息：
步骤101、判断设备是否为VRRP协议中的主用设备，如果是，则转到步骤102；否则，返回步骤101，继续判断设备是否为VRRP协议中的主用设备；
步骤102、当设备为VRRP协议中的主用设备时，VRRP协议模块通过虚拟IP虚拟MAC添加模块向IP协议栈下发虚拟IP虚拟MAC信息；
步骤103、IP协议栈将接收到的虚拟IP虚拟MAC信息存储在虚拟IP虚拟MAC存储模块中，从而IP协议栈拥有该虚拟IP虚拟MAC信息；
S2、处理ARP/NDP请求报文：
步骤201、判断IP协议栈是否收到ARP/NDP请求报文，如果是，则转到步骤202；如果否，则返回步骤201，继续判断IP协议栈是否收到ARP/NDP请求报文；
步骤202、检查ARP/NDP请求报文的目的IP；
步骤203、判断ARP/NDP请求报文的目的IP是否为虚拟IP，如果是，则转到步骤204；如果否，则转到步骤205；
步骤204、将该ARP/NDP请求报文的ARP/NDP回复报文的源IP和源MAC设置为对应的虚拟IP和虚拟MAC；
步骤205、继续执行IP协议栈ARP/NDP请求报文的处理流程；
S3、处理ICMP/ICMPv6请求报文：
步骤301、判断IP协议栈是否收到ICMP/ICMPv6请求报文，如果是，则转到步骤302；如果否，则返回步骤301，继续判断IP协议栈是否收到ICMP/ICMPv6请求报文；
步骤302、检查ICMP/ICMPv6请求报文的目的MAC地址；
步骤303、判断ICMP/ICMPv6请求报文的目的MAC地址是否为IP协议栈端口的MAC地址，如果是，则转到步骤306；如果否，则转到步骤304；
步骤304、判断目的MAC地址是否为VRRP协议模块下发到IP协议栈的有效虚拟MAC地址，如果是，则转到步骤306；如果否，则转到步骤305；
步骤305、丢弃无效的ICMP/ICMPv6请求报文，结束；
步骤306、继续执行IP协议栈对ICMP/ICMPv6请求报文的处理流程。
3.如权利要求2所述的虚拟路由器冗余协议虚拟IP和MAC的管理方法，其特征在于，步骤S3之后还包括以下步骤：
VRRP协议模块向IP协议栈下发删除虚拟IP和虚拟MAC信息：
步骤401、判断VRRP协议中的设备是否由主用设备变为备用设备，如果是，则转到步骤402；如果否，则返回步骤401，继续判断VRRP协议中的设备是否由主用设备变为备用设备；
步骤402、当VRRP协议中的设备由主用设备变为备用设备时，VRRP协议模块通过虚拟IP虚拟MAC删除模块通知IP协议栈删除虚拟IP虚拟MAC信息；
步骤403、IP协议栈收到删除信息，将对应的虚拟IP虚拟MAC从虚拟IP虚拟MAC存储模块中删除，IP协议栈不再拥有该虚拟IP虚拟MAC信息，结束。
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