CN106656835A - 多ospf协议执行单元的并行单一呈现系统及方法 - Google Patents

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伊鹏
崔世建
马海龙
张校辉
李玉峰
王鹏
张鹏
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Shanghai Red Array Mdt Infotech Ltd
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NATIONAL DIGITAL SWITCH SYSTEM ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH CENTER
Shanghai Red Array Mdt Infotech Ltd
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    • H04L45/02—Topology update or discovery
    • H04L45/026—Details of "hello" or keep-alive messages

Abstract

本发明涉及一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统，包括中间代理单元和OSPF协议执行单元；所述中间代理单元是一个透明的逻辑实体，实质为主机中的一个进程，没有IP地址，仅仅负责处理所有进出OSPF协议执行单元的OSPF协议消息，每个OSPF协议执行单元独立完成OSPF协议消息处理、路由计算；一种利用上述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统的方法，包括如下步骤：步骤1：消息传输方向确定；步骤2：执行单元状态判定；步骤3：角色切换；步骤4：动态调度；步骤5：消息分类处理；步骤6：消息分发。本发明系统容错能力强、易于扩展、安全性高、支持热插拔。

Description

多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统及方法
技术领域
本发明涉及一种OSPF协议的实现方法，特别是涉及一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统及方法。
背景技术
路由器是网络基础设施的重要组成部分，路由协议作为路由器的大脑，实现动态路由的建立。OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）。随着人们对网络安全需求增大，迫切需要提高路由协议的安全性。OSPF协议面临的主要安全威胁包括重放LSA 、虚假路由信息参与计算、过期路由信息的注入等。传统路由器通过修补OSPF协议漏洞、增加附加的安全机制应对上述攻击，从根本上并没有改变路由协议的静态特性，无法完全解决路由协议和路由信息的脆弱性问题。
本发明提出了一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现方法，其基本思想是：设计一个中间代理，通过控制OSPF协议执行单元与邻居的消息交互，从并行运行的多个的OSPF协议执行单元中选举一个执行单元对外呈现，多个执行单元起到冗余备份的作用，在某几个在受到外部攻击失效时，通过判决和调度，可以让运行正常的执行单元对外呈现，从而保证整个执行单元簇对外正常工作；引入动态调度机制后，还可以使系统的路由协议具有动态特性，为路由器攻击增加难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统及方法，解决了路由器中单一OSPF协议失效导致路由器异常的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统,包括中间代理单元和OSPF协议执行单元；所述中间代理单元是一个透明的逻辑实体，实质为主机中的一个进程，没有IP地址，仅仅负责处理所有进出OSPF协议执行单元的OSPF协议消息，对OSPF协议交互过程中路由器的参数信息进行操作，但是整个过程是对内部的OSPF协议执单元和外部的OSPF邻居是透明的，不会影响内外部之间OSPF邻居关系的建立，邻居关系包括一个真实邻居关系和多个虚拟邻居关系；每个OSPF协议执行单元独立完成OSPF协议消息处理、路由计算。
所述中间代理单元称为Broker，OSPF协议执行单元称为Actor；所有Actor并行运行，通过Broker的动态调度，使得在某一时刻只会有一个对外呈现，为此，对Actor的角色进行划分：对外呈现的执行单元为Worker，其余隐藏的内部执行单元为Inspector。
所述中间代理单元采用爱默生ATCA 7367服务器，OSPF协议执行单元采用中兴、华为或者思科厂商的路由器，系统各个单元之间采用瑞德士FM40交换机进行互联。
一种利用上述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统的方法，包括如下步骤：
步骤1：消息传输方向确定
根据消息的源目的地址确定消息的传输方向；
步骤2：执行单元状态判定
Actor的初始状态为Down，当收到Actor的DbDesc消息15秒后，修改执行单元状态机为Up，当检测到执行单元出现软重启、硬重启、超时事件时，即判定该执行单元失效，修改执行单元状态机为Down，若失效执行单元为Worker，则进行步骤3，否则进行步骤4；
步骤3：角色切换
初始时设置第一个上线的Actor为Worker，剩下的均为Inspector，若Worker失效，则从Inspector中随机选举一个作为Worker，保证Worker只有一个；
步骤4：动态调度
每经过一个周期T，便进行一次Worker的轮换，即从运行正常的Actor中，选举一个作为Worker；
步骤5：消息分类处理
检测OSPF消息的类型，分别送至Hello、DbDesc、LSReq、LSUpd、LSAck消息处理模块进行处理；
步骤6：消息分发
所有的消息需要Broker进行中继才能到达邻居或OSPF协议执行单元，即接收报文并处理后发送报文；消息分发即将处理过的OSPF消息根据消息类型和传输方向进行单/广播发送。
所述步骤2中对执行单元状态的判断具体为：
软重启—Actor通告的Router LSA 的age字段为3600；
硬重启—Actor进入FULL状态后，检测到其Hello报文中DR字段为空；
超时—超过1/2 DeadInterval没有收到某Actor的Hello消息。
所述步骤5中OSPF各消息类型处理操作为：
Hello消息处理模块—将Actor的保活时间重置为零；
DbDesc消息处理模块—若DbDesc消息来自Worker，则无操作，否则充当邻居角色，用LSA摘要信息库LSA_Hdrs填充DbDesc报文的lsaheaders字段，回复Inspector的LSADbDesc消息；
LSReq消息处理模块—无操作；
LSUpd消息处理模块—若LSUpd消息来自Worker，则更新LSA摘要信息库LSA_Hdrs，否则用Inspector的LSUpd报文的各类LSA的头部来填充LSAck报文的lsaheaders字段，生成LSAck报文回复LSUpd消息；
LSAck—消息处理模块无操作。
所述步骤6根据消息传输方向进行的具体操作为：
a)邻居到OSPF协议执行单元：Broker转发邻居B的所有类型的OSPF消息给所有的Actor；
b) Worker到邻居：Broker转发Worker的消息给邻居B；
c) Inspector到邻居：Broker转发Inspector的LSReq消息，丢弃Inspector的其它类型的OSPF消息。
由于采用了上述技术方案，本发明的积极有益效果是：
1.系统容错能力强。在某个OSPF协议执行单元故障或者失效的条件下，仍然可以维持与邻居的OSPF会话，保持OSPF路由信息正常。
2.易于扩展。可以根据实际应用环境需求和成本需求确定采用多少个OSPF协议执行单元，协议执行单元可以部署于真实服务器也可以部署于虚拟机。
3.安全性高。中间代理单元Broker无IP地址，透明存在，邻居路由器对其无感。
4.支持热插拔。可在系统运行过程中动态地添加和减少OSPF协议执行单元的个数。
附图说明
图1为本发明多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统的结构示意图；
图2为本发明多OSPF协议执行单元的并行单一呈现方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作出进一步详细描述。
实施例一：如图1所示，一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统,包括中间代理单元和OSPF协议执行单元；所述中间代理单元是一个透明的逻辑实体，实质为主机中的一个进程，没有IP地址，仅仅负责处理所有进出OSPF协议执行单元的OSPF协议消息，对OSPF协议交互过程中路由器的参数信息（路由器ID、接口IP等）进行操作（记录、修改），但是整个过程是对内部的OSPF协议执单元和外部的OSPF邻居是透明的，不会影响内外部之间OSPF邻居关系的建立，邻居关系包括一个真实邻居关系和多个虚拟邻居关系；每个OSPF协议执行单元独立完成OSPF协议消息处理、路由计算。
所述中间代理单元称为Broker，OSPF协议执行单元称为Actor；所有Actor并行运行，通过Broker的动态调度，使得在某一时刻只会有一个对外呈现，为此，对Actor的角色进行划分：对外呈现的执行单元为Worker，其余隐藏的内部执行单元为Inspector。
所述中间代理单元采用爱默生ATCA 7367服务器，OSPF协议执行单元采用中兴、华为或者思科厂商的路由器，系统各个单元之间采用瑞德士FM40交换机进行互联。
实施例二：如图2所示，一种利用上述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统的方法，包括如下步骤：
步骤1：消息传输方向确定
根据消息的源目的地址（MAC地址或者IP地址）确定消息的传输方向（即发送者和接收者）；
步骤2：执行单元状态判定
Actor的初始状态为Down，当收到Actor的DbDesc消息15秒后，修改执行单元状态机为Up，当检测到执行单元出现软重启、硬重启、超时事件时，即判定该执行单元失效，修改执行单元状态机为Down，若失效执行单元为Worker，则进行步骤3，否则进行步骤4；
步骤3：角色切换
初始时设置第一个上线的Actor为Worker，剩下的均为Inspector，若Worker失效，则从Inspector中随机选举一个作为Worker，保证Worker只有一个；
步骤4：动态调度
每经过一个周期T，便进行一次Worker的轮换，即从运行正常的Actor（包括Worker和Inspector）中，选举一个作为Worker；
步骤5：消息分类处理
检测OSPF消息的类型，分别送至Hello、DbDesc、LSReq、LSUpd、LSAck消息处理模块进行处理；
步骤6：消息分发
所有的消息需要Broker进行中继才能到达邻居或OSPF协议执行单元，即接收报文并处理后发送报文；消息分发即将处理过的OSPF消息根据消息类型和传输方向进行单/广播发送。
所述步骤2中对执行单元状态的判断具体为：
软重启—Actor通告的Router LSA 的age字段为3600；
硬重启—Actor进入FULL状态后，检测到其Hello报文中DR字段为空；
超时—超过1/2 DeadInterval（失效时间）没有收到某Actor的Hello消息。
所述步骤5中OSPF各消息类型处理操作为：
Hello消息处理模块—将Actor的保活时间重置为零；
DbDesc消息处理模块—若DbDesc消息来自Worker，则无操作，否则充当邻居角色，用LSA摘要信息库LSA_Hdrs（由LSA Header的LS type、Link State ID、Advertising Router字段通过哈希函数生成）填充DbDesc报文的lsaheaders字段，回复Inspector的LSADbDesc消息；
LSReq消息处理模块—无操作；
LSUpd消息处理模块—若LSUpd消息来自Worker，则更新LSA摘要信息库LSA_Hdrs，否则用Inspector的LSUpd报文的各类LSA的头部来填充LSAck报文的lsaheaders字段，生成LSAck报文回复LSUpd消息；
LSAck消息处理模块—无操作。
所述步骤6根据消息传输方向进行的具体操作为：
a)邻居到OSPF协议执行单元：Broker转发邻居B的所有类型的OSPF消息给所有的Actor；
b) Worker到邻居：Broker转发Worker的消息给邻居B；
c) Inspector到邻居：Broker转发Inspector的LSReq消息，丢弃（即不作转发）Inspector的其它类型的OSPF消息。

Claims (7)

1.一种多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统,其特征在于: 包括中间代理单元和OSPF协议执行单元；所述中间代理单元是一个透明的逻辑实体，实质为主机中的一个进程，没有IP地址，仅仅负责处理所有进出OSPF协议执行单元的OSPF协议消息，对OSPF协议交互过程中路由器的参数信息进行操作，但是整个过程是对内部的OSPF协议执单元和外部的OSPF邻居是透明的，不会影响内外部之间OSPF邻居关系的建立，邻居关系包括一个真实邻居关系和多个虚拟邻居关系；每个OSPF协议执行单元独立完成OSPF协议消息处理、路由计算。
2.根据权利要求1所述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统，其特征在于：所述中间代理单元称为Broker，OSPF协议执行单元称为Actor；所有Actor并行运行，通过Broker的动态调度，使得在某一时刻只会有一个对外呈现，为此，对Actor的角色进行划分：对外呈现的执行单元为Worker，其余隐藏的内部执行单元为Inspector。
3.根据权利要求1所述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统，其特征在于：所述中间代理单元采用爱默生ATCA 7367服务器，OSPF协议执行单元采用中兴、华为或者思科厂商的路由器，系统各个单元之间采用瑞德士FM40交换机进行互联。
4.一种利用权利要求2所述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：消息传输方向确定
根据消息的源目的地址确定消息的传输方向；
步骤2：执行单元状态判定
Actor的初始状态为Down，当收到Actor的DbDesc消息15秒后，修改执行单元状态机为Up，当检测到执行单元出现软重启、硬重启、超时事件时，即判定该执行单元失效，修改执行单元状态机为Down，若失效执行单元为Worker，则进行步骤3，否则进行步骤4；
步骤3：角色切换
初始时设置第一个上线的Actor为Worker，剩下的均为Inspector，若Worker失效，则从Inspector中随机选举一个作为Worker，保证Worker只有一个；
步骤4：动态调度
每经过一个周期T，便进行一次Worker的轮换，即从运行正常的Actor中，选举一个作为Worker；
步骤5：消息分类处理
检测OSPF消息的类型，分别送至Hello、DbDesc、LSReq、LSUpd、LSAck消息处理模块进行处理；
步骤6：消息分发
所有的消息需要Broker进行中继才能到达邻居或OSPF协议执行单元，即接收报文并处理后发送报文；消息分发即将处理过的OSPF消息根据消息类型和传输方向进行单/广播发送。
5.根据权利要求4所述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现方法，其特征在于：所述步骤2中对执行单元状态的判断具体为：
软重启—Actor通告的Router LSA 的age字段为3600；
硬重启—Actor进入FULL状态后，检测到其Hello报文中DR字段为空；
超时—超过1/2 DeadInterval没有收到某Actor的Hello消息。
6.根据权利要求4所述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现方法，其特征在于：所述步骤5中OSPF各消息类型处理操作为：
Hello消息处理模块—将Actor的保活时间重置为零；
DbDesc消息处理模块—若DbDesc消息来自Worker，则无操作，否则充当邻居角色，用LSA摘要信息库LSA_Hdrs填充DbDesc报文的lsaheaders字段，回复Inspector的LSADbDesc消息；
LSReq消息处理模块—无操作；
LSUpd消息处理模块—若LSUpd消息来自Worker，则更新LSA摘要信息库LSA_Hdrs，否则用Inspector的LSUpd报文的各类LSA的头部来填充LSAck报文的lsaheaders字段，生成LSAck报文回复LSUpd消息；
LSAck—消息处理模块无操作。
7.根据权利要求4所述的多OSPF协议执行单元的并行单一呈现方法，其特征在于：所述步骤6根据消息传输方向进行的具体操作为：
a)邻居到OSPF协议执行单元：Broker转发邻居B的所有类型的OSPF消息给所有的Actor；
b) Worker到邻居：Broker转发Worker的消息给邻居B；
c) Inspector到邻居：Broker转发Inspector的LSReq消息，丢弃Inspector的其它类型的OSPF消息。
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