CN104283787B - 一种路由方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种路由方法和系统。包括：在城域网出口核心路由器处部署集中式AFTR网关；在城域网既支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR网关；在BRAS上配置IGP路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关。如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，BRAS将流量送往集中式AFTR网关。本发明以较低成本、较高可靠性向IPv6过渡。

Description

一种路由方法和系统

技术领域

本发明属于下一代互联网领域，尤其涉及一种路由方法和系统。

背景技术

随着IPv4地址的迅速枯竭，我国的IPv6过渡技术部署已经开始大规模商用试点，部署方案包括公网双栈、私网双栈和DS-Lite(轻型双栈)三种，其中，DS-Lite技术是一种通过向用户的B4网元(家庭网关)分配IPv6WAN(Wide Area Network，广域网)口地址来提供IPv4服务的技术，被认为是最能有力地将城域网向IPv6方向推进的方案。

目前的城域网DS-Lite的过渡技术部署，一般分为分布式AFTR(Address FamilyTransition Router，地址族过渡路由器，负责隧道的封装与解封装以及地址转换)网关和集中式AFTR网关两种：

1、部署集中式AFTR网关

AFTR板卡+SR(Service Router，业务路由器)/MSE(Multi Service Edge router，多业务边缘路由器)机箱＝集中式AFTR网关，即，集中式AFTR网关是SR/MSE设备插AFTR板卡，旁挂在城域网CR(core router，核心路由器)处，从而为该城域网所有用户提供DS-Lite功能。集中式部署成本低，覆盖范围大。

同一台BRAS(Broadband Remote Access Server，宽带接入服务器)下的用户间互相访问时，流量没有通过BRAS直接交换，而是向上走到CR再进行交换，会产生流量绕转，浪费了城域网带宽资源。集中式情况下，一个中大型的城域网在高峰时间每秒新建连接数、最大并发连接数、吞吐能力等指标都是非常高的，这对集中式AFTR网关的压力很大，有可能产生性能瓶颈。

2、部署分布式AFTR网关

AFTR板卡+BRAS＝分布式AFTR网关，即，分布式AFTR网关是BRAS插AFTR板卡，向该BRAS下的用户提供DS-Lite功能，即在IPv6接入网络中提供IPv4网络访问的能力。分布式部署适合小范围、高密度的用户接入，服务可靠性更高。

使用分布式部署AFTR板卡时，为了保障冗余安全，每台BRAS都需要两块板卡，成本高，且设备采用Active/Standby方式，因为一块板卡很可能长期处于standby状态，实际上等于没有使用，因此，资源浪费严重。

上述传统的部署方式，要么是分布式，要么是集中式，并且，部分城域网的BRAS设备已经使用多年，不支持插入AFTR板卡，妨碍用户向IPv6过渡。

发明内容

鉴于以上，本发明提出一种路由方法和系统，以较低成本、较高可靠性向IPv6过渡。

根据本发明一方面，提出一种路由方法，包括：在城域网出口核心路由器处部署旁挂的集中式AFTR网关，集中式AFTR网关是SR/MSE机箱插入AFTR板卡；在城域网既支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR网关，分布式AFTR网关是BRAS插入AFTR板卡；在BRAS上配置IGP路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关；IPv6数据进入BRAS线卡，BRAS线卡进行PPP解封装，PPP解封装后获取到IPv6的目的地址，在线卡的FIB表中查询路由；如果本地AFTR板卡存在，BRAS根据IGP路由将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡；如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，BRAS将流量送往集中式AFTR网关。

在本发明的一个实施例中，集中式AFTR网关以任播方式将地址通告至IGP，IPv6任播是指一组网元设备使用相同的单播地址，实际选路时优先选择最近的一个。

在本发明的一个实施例中，BRAS将流量送往集中式AFTR网关，包括以下步骤：BRAS剥去PPP头部后，将纯IPv6数据包从BRAS发往核心路由器；核心路由器将IPv6流量转发给集中式AFTR网关，在集中式AFTR网关内进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

在本发明的一个实施例中，当BRAS支持IPv6，但不支持插卡时，将流量直接引导到集中式AFTR网关，即，B4发出的IPv6数据包，目的地址为集中式AFTR网关，BRAS收到该数据包后通过查找IGP路由表将其转发至集中式AFTR网关。

在本发明的一个实施例中，BRAS随机选择一台集中式AFTR网关，并保障同一个通信进程始终被分配到同一台集中式AFTR网关上。

根据本发明另一方面，还提出一种路由系统，其中：集中式AFTR网关，是SR/MSE机箱插入AFTR板卡，部署在城域网出口核心路由器处；分布式AFTR网关，是BRAS插入AFTR板卡，部署在城域网既支持IPv6也支持插卡的BRAS上；BRAS，配置IGP路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关；BRAS线卡对IPv6数据进行PPP解封装，PPP解封装后获取到IPv6的目的地址，在线卡的FIB表中查询路由；如果本地AFTR板卡存在，BRAS根据IGP路由将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡；如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，BRAS将流量送往集中式AFTR网关。

在本发明的一个实施例中，集中式AFTR网关以任播方式将地址通告至IGP，IPv6任播是指一组网元设备使用相同的单播地址，实际选路时优先选择最近的一个。

在本发明的一个实施例中，BRAS剥去PPP头部后，将纯IPv6数据包从BRAS发往核心路由器；核心路由器将IPv6流量转发给集中式AFTR网关；集中式AFTR网关进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

在本发明的一个实施例中，BRAS支持IPv6，但不支持插卡时，将流量直接引导到集中式AFTR网关，即，B4发出的IPv6数据包，目的地址为集中式AFTR网关，BRAS收到该数据包后通过查找IGP路由表将其转发至集中式AFTR网关。

在本发明的一个实施例中，BRAS随机选择一台集中式AFTR网关，并保障同一个通信进程始终被分配到同一台集中式AFTR网关上。

本发明不仅成本低，而且提供可靠的IPv6过渡技术。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1所示为本发明实施例中的一种路由系统的架构示意图。

图2所示为本发明实施例中的一种路由方法的流程示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明同时部署分布式AFTR网关和集中式AFTR网关，结合了分布式、集中式的优点，在分布式板卡故障时，由集中式为分布式提供冗余备份，既提高了可靠性，又降低了成本。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1所示为本发明实施例中的一种路由系统的架构示意图。该系统包括分布式AFTR网关、BRAS和集中式AFTR网关。

在城域网出口CR处部署旁挂的集中式AFTR网关，因为一般的城域网都有两台CR做负载分担，而每台CR都部署一台旁挂式AFTR网关，这样一个城域网一般部署两台集中式AFTR网关。

检查城域网所有的BRAS，哪些是支持IPv6也支持插卡的，哪些是仅支持IPv6而不支持插卡、或者没有空闲槽位的，哪些是完全不支持IPv6的。检查由人工完成，根据设备型号和软件版本可确认是否支持IPv6和插卡。本发明在所有支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR网关。

在部署分布式AFTR板卡的BRAS上配置IGP(interior Gateway Protocols，内部网关协议)路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关。BRAS通过哈希算法从两台集中式AFTR网关中随机选择一台，并保障同一个通信进程始终被分配到同一台集中式AFTR网关上，实现这一点的基础是IPv6的任播功能，集中式AFTR网关以anycast(任播)方式将地址通告至IGP。IPv6任播是指一组网元设备使用相同的单播地址，实际选路时优先选择最近的一个。

IPv6数据进入BRAS线卡，BRAS线卡进行PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)解封装，PPP解封装后获取到IPv6的目的地址，在线卡的FIB(Forwarding informationdatabase，转发信息数据库)表中查询路由。

如果本地AFTR板卡存在，BRAS根据IGP路由将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡。即，进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程(将私有IPv4地址映射到公有IPv4地址)，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

如果本地AFTR板卡不存在，例如，当分布式AFTR板卡故障时。不进行PPP中断进程。分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，将流量送往集中式AFTR网关。所有DS-Lite流量被引导到集中式AFTR网关(哈希分配)，业务得以保持。

其中，将流量送往集中式AFTR网关，即，PPP session仍然终结在BRAS，BRAS剥去PPP头部后，将纯IPv6数据包从BRAS发往CR，CR将IPv6流量转发给集中式AFTR网关，在集中式AFTR网关内进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

在本发明的一个实施例中，当BRAS支持IPv6，但不支持插卡时，将DS-Lite流量直接引导到集中式AFTR网关。B4通过AFTR地址直接建立到集中式AFTR网关的隧道，也可以说是通过AFTR的任播地址将隧道流量引导到集中式AFTR网关。即，B4发出的IPv6数据包，目的地址为集中式AFTR网关，BRAS收到该数据包后通过查找IGP路由表将其转发至集中式AFTR网关。

当老旧BRAS不支持IPv6时，仍然维持现有的公网单栈，并逐步替换。

本发明中，分布式AFTR网关部署于市中心密集区域或新增BRAS区域；集中式AFTR网关提供全覆盖，在为分布式AFTR网关提供安全保障冗余机制的同时，灵活实现其他(不支持插卡)BRAS下新增用户的DS-Lite接入。

图2所示为本发明实施例中的一种路由方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：

步骤21，在城域网出口核心路由器处部署旁挂的集中式AFTR网关，集中式AFTR网关是SR/MSE机箱插入AFTR板卡。

步骤22，在城域网既支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR网关，分布式AFTR网关是BRAS插入AFTR板卡。在其他BRAS上不部署分布式AFTR网关。

步骤23，在BRAS上配置IGP路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关。其中，集中式AFTR网关以任播方式将地址通告至IGP，IPv6任播是指一组网元设备使用相同的单播地址，实际选路时优先选择最近的一个。BRAS通过哈希算法从两台集中式AFTR网关中随机选择一台，并保障同一个通信进程始终被分配到同一台集中式AFTR网关上。

步骤24，IPv6数据进入BRAS线卡，BRAS线卡进行PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)解封装，PPP解封装后获取到IPv6的目的地址，在线卡的FIB(Forwardinginformation database，转发信息数据库)表中查询路由，如果本地AFTR板卡存在，则执行步骤25，如果本地AFTR板卡不存在，例如，BRAS本地的AFTR板卡故障，则执行步骤26。

步骤25，BRAS根据IGP路由将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡。

其中，将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡，包括以下步骤：

进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，即，将私有IPv4地址映射到公有IPv4地址，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

步骤26，不进行PPP中断进程。分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，将流量送往集中式AFTR网关。

其中，将流量送往集中式AFTR网关，包括以下步骤：

PPP session仍然终结在BRAS，BRAS剥去PPP头部后，将纯IPv6数据包从BRAS发往CR，CR将IPv6流量转发给集中式AFTR网关，在集中式AFTR网关内进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

在本发明的一个实施例中，当BRAS支持IPv6，但不支持插卡时，将DS-Lite流量直接引导到集中式AFTR网关。B4通过AFTR地址直接建立到集中式AFTR网关的隧道，也可以说是通过AFTR的任播地址将隧道流量引导到集中式AFTR网关。具体包括以下步骤：

B4发出的IPv6数据包，目的地址为集中式AFTR网关，BRAS收到该数据包后通过查找IGP路由表将其转发至集中式AFTR网关。

本发明中，分布式AFTR网关与现有分布式AFTR网关相比，采用一种新的BRAS处理流程，大幅更改了BRAS常规处理流程和选路机制，从而实现较低成本下的高可靠性、以及集中式与分布式之间的动态冗余。

下面通过一个具体实施例，对本发明的优点进行说明。城域网DS-Lite部署相比现有的部署方案，不仅可节省成本45％，而且可靠性将会提高一倍。

假设一个50万用户的城域网，拥有可插卡式BRAS 50台，出口为CR 2台，在分布式部署模型下，为保障用户安全冗余机制，每台BRAS至少要部署2块AFTR板卡，按每块板卡15万计算，共需50*2*15＝1500万元；而如果采用本发明提出的集中式为分布式做冗余的模型，每台BRAS只需要部署一块AFTR板卡，同时在城域网两台CR处各部署一台旁挂式AFTR设备(单台设备投资约40万)，总投资为50*15+2*40＝830万，相比分布式，将成本节省45％。

除了节省成本以外，本发明也大幅度扩展了城域网新增DS-Lite用户的部署灵活性，很多旧型号BRAS下的新增用户可以通过直接上连集中式AFTR设备实现DS-Lite接入，有利于IPv6用户的快速发展，这是以往分布式部署方案做不到的。

此外，相比较纯集中式部署，本发明中绝大多数DS-Lite流量仍然由分布式AFTR板卡处理，减轻了集中式AFTR设备的负担，避免了性能瓶颈和流量绕转。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种路由方法，其特征在于：

在城域网出口核心路由器处部署旁挂的集中式地址族过渡路由器AFTR网关，集中式AFTR网关是业务路由器SR/多业务边缘路由器MSE机箱插入AFTR板卡；

在城域网既支持IPv6也支持插卡的宽带接入服务器BRAS上部署分布式AFTR网关，分布式AFTR网关是BRAS插入AFTR板卡；

在BRAS上配置内部网关协议IGP路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关；

IPv6数据进入BRAS线卡，BRAS线卡进行点对点协议PPP解封装，PPP解封装后获取到IPv6的目的地址，在线卡的转发信息数据库FIB表中查询路由；

如果本地AFTR板卡存在，BRAS根据IGP路由将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡；

如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，BRAS将流量送往集中式AFTR网关。

2.根据权利要求1所述路由方法，其特征在于：

集中式AFTR网关以任播方式将地址通告至IGP，IPv6任播是指一组网元设备使用相同的单播地址，实际选路时优先选择最近的一个。

3.根据权利要求1或2所述路由方法，其特征在于：

BRAS将流量送往集中式AFTR网关，包括以下步骤：

BRAS剥去PPP头部后，将纯IPv6数据包从BRAS发往核心路由器；

核心路由器将IPv6流量转发给集中式AFTR网关，在集中式AFTR网关内进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

4.根据权利要求1或2所述路由方法，其特征在于：

当BRAS支持IPv6，但不支持插卡时，将流量直接引导到集中式AFTR网关，即，网关B4发出的IPv6数据包，目的地址为集中式AFTR网关，BRAS收到该数据包后通过查找IGP路由表将其转发至集中式AFTR网关。

5.根据权利要求1或2所述路由方法，其特征在于：

BRAS随机选择一台集中式AFTR网关，并保障同一个通信进程始终被分配到同一台集中式AFTR网关上。

6.一种路由系统，其特征在于：

集中式地址族过渡路由器AFTR网关，是业务路由器SR/多业务边缘路由器MSE机箱插入AFTR板卡，部署在城域网出口核心路由器处；

分布式AFTR网关，是宽带接入服务器BRAS插入AFTR板卡，部署在城域网既支持IPv6也支持插卡的BRAS上；

BRAS，配置内部网关协议IGP路由，路由优先选择本地AFTR板卡，次选集中式AFTR网关；BRAS线卡对IPv6数据进行点对点协议PPP解封装，PPP解封装后获取到IPv6的目的地址，在线卡的信息数据库FIB表中查询路由；如果本地AFTR板卡存在，BRAS根据IGP路由将流量送往分布式AFTR网关的AFTR板卡；如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR网关地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR网关的地址在IGP中成为最优路由，BRAS将流量送往集中式AFTR网关。

7.根据权利要求6所述路由系统，其特征在于：

集中式AFTR网关以任播方式将地址通告至IGP，IPv6任播是指一组网元设备使用相同的单播地址，实际选路时优先选择最近的一个。

8.根据权利要求6或7所述路由系统，其特征在于：

BRAS剥去PPP头部后，将纯IPv6数据包从BRAS发往核心路由器；核心路由器将IPv6流量转发给集中式AFTR网关；

集中式AFTR网关进行IPv6报头剥离，获取IPv4的目的地址，执行NAT44过程，查找v4FIB表，实现将IPv6流量转换为IPv4流量送出。

9.根据权利要求6或7所述路由系统，其特征在于：

BRAS支持IPv6，但不支持插卡时，将流量直接引导到集中式AFTR网关，即，网关B4发出的IPv6数据包，目的地址为集中式AFTR网关，BRAS收到该数据包后通过查找IGP路由表将其转发至集中式AFTR网关。

10.根据权利要求6或7所述路由系统，其特征在于：

BRAS随机选择一台集中式AFTR网关，并保障同一个通信进程始终被分配到同一台集中式AFTR网关上。