CN109309619A - 一种域间二维路由协议的实现方法及装置 - Google Patents

一种域间二维路由协议的实现方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种域间二维路由协议的实现方法及装置，涉及互联网路由技术领域，所述方法包括：边界路由器建立与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接；利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息；所述边界路由器根据所述二维路由信息，对收到的IP报文进行转发，以便域间链路负载均衡。本发明实施例通过源地址实现流量分割，平衡链路的利用率，增强原有的BGP流量工程的效果。

Description

一种域间二维路由协议的实现方法及装置
技术领域
本发明涉及互联网路由技术领域，特别涉及一种域间二维路由协议的实现方法及装置。
背景技术
随着网络的快速发展，出现了一系列的问题。其中一个主要的问题是随着用户的增多，用户的需求也开始趋于个性化，其中不可避免地涉及到部分用户希望在路由上有一定的控制权。近年来出现了一系列利用目的地址、源地址等数据进行路由转发的技术，例如多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)、软件定义网络(SoftwareDefined Network，SDN)包括域内二维路由技术等方案，都是着力实现用户对路径选择有一定控制权这一诉求。但由于互联网发展的历史原因，互联网到目前为止一直都是以强调可达性为主，可达性即强调报文到达目的地址的能力，弱化报文是从什么源地址发送过来的，进而弱化路径的选择性能。路由系统纯粹地基于目的地址做路由决策，这导致了源身份在路由系统中的缺失，因为边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)协议在通告路由的时候只通告目的网络和下一跳信息，导致自治域的边界路由表只学习到了目的地址和下一跳并没有源地址这一项，当报文到达路由器之后也不需要匹配源地址，只需要匹配目的地址就能知道报文发送的下一跳地址。这一设计使得网络提供的功能和服务有限，导致了一系列的问题，包括无法有效利用多宿主网络、无法进行灵活的策略路由和网络管理、无法有效地抵御安全攻击等等。网络中出现的很多问题，大部分都与源地址在路由中的缺失有关系。
为了解决传统网络尤其是网络路由中出现的问题，也提出了一些源地址缺失的解决方案。其中策略路由是在大部分因特网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)中得到使用的一项技术，它允许路由器基于报文中目的地址以外的其它信息转发报文，比如源地址等。策略路由通过使用访问控制列表来实现基于多维信息，包括目的地址和源地址等信息的转发。由于策略路由没有专用的路由协议，而是在数据经过的路径上进行配置，所以配置非常复杂。MPLS经常用来进行网络流级别的配置与管理。但是当标签交换路径(Label Switching Path，LSP)的数量上升时，控制和管理负载会加重。
发明内容
本发明实施例提供的一种域间二维路由协议的实现方法及装置，用于改善现有网络中的协议配置复杂、流量难以细粒度划分等问题。
根据本发明实施例提供的一种域间二维路由协议的实现方法，包括：
边界路由器建立与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接；
利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息；
所述边界路由器根据所述二维路由信息，对收到的IP报文进行转发，以便域间链路负载均衡。
优选地，所述边界路由器建立与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接包括：
所述边界路由器向所述域间邻居边界路由器发送携带支持二维路由能力属性的开始报文；
所述边界路由器根据所述域间邻居边界路由器响应所述开始报文的保活报文，建立与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。
优选地，所述二维路由信息包含源地址和目的地址，所述利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息包括：
所述边界路由器接收所述域间邻居边界路由器生成并发送的携带二维路由信息的更新报文；
所述边界路由器根据所述更新报文中的二维路由信息和本地的二维路由信息，确定最优的二维路由并保存。
优选地，所述利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息还包括：
所述边界路由器生成携带二维路由信息的更新报文，并发送至所述域间邻居边界路由器。
优选地，所述利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息还包括：
所述边界路由器生成携带撤销不可达路由信息的更新报文，并发送至所述域间邻居边界路由器，以便撤销不可达二维路由。
优选地，所述边界路由器根据所述二维路由信息，对收到的IP报文进行转发包括：
所述边界路由器将所述IP报文的目的地址和源地址分别与本地保存的二维路由信息中的目的地址和源地址进行匹配，并根据匹配结果，确定下一跳地址；
所述边界路由器根据所述下一跳地址，转发所述IP报文。
根据本发明实施例提供的存储介质，其存储用于实现上述域间二维路由协议的实现方法的程序。
根据本发明实施例提供的一种域间二维路由协议的实现装置，包括：
连接建立模块，用于建立边界路由器与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接；
路由交互模块，用于利用已建立的二维边界网关协议连接，在所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间交互二维路由信息；
报文转发模块，用于根据所述二维路由信息，对所述边界路由器收到的报文进行转发，以便域间链路负载均衡。
优选地，所述连接建立模块向所述域间邻居边界路由器发送携带支持二维路由能力属性的开始报文，并根据所述域间邻居边界路由器响应所述开始报文的保活报文，建立所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。
优选地，所述二维路由信息包含源地址和目的地址，所述路由交互模块接收所述域间邻居边界路由器生成并发送的携带二维路由信息的更新报文，并根据所述更新报文中的二维路由信息和本地的二维路由信息，确定最优的二维路由并保存。
优选地，所述报文转发模块将所述IP报文的目的地址和源地址分别与本地保存的二维路由信息中的目的地址和源地址进行匹配，并根据匹配结果，确定下一跳地址，然后根据所述下一跳地址，转发所述IP报文。
本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明实施例通过利用源地址实现流量的分割，平衡链路的利用率，增强原有的BGP流量工程的效果；
2、本发明实施例并未完全替换BGP协议，而是在其上扩展而来；
3、本发明实施例兼容传统BGP协议，可渐进式部署。
附图说明
图1是本发明实施例提供的域间二维路由协议的实现方法流程图；
图2是本发明实施例提供的域间二维路由协议的实现装置框图；
图3是本发明实施例提供的域间二维路由网络路由开始报文结构图；
图4是本发明实施例提供的域间二维路由网络路由更新报文结构图；
图5是本发明实施例提供的域间二维路由网络可达信息结构图；
图6是本发明实施例提供的域间二维路由拓扑图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的域间二维路由协议的实现方法流程图，如图1所示，步骤包括：
步骤S101：边界路由器建立与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接。
边界路由器向域间邻居边界路由器发送携带支持二维路由能力属性的开始报文，并边界路由器等待接收所述域间邻居边界路由器响应所述开始报文的返回报文。其中，如果所述域间邻居边界路由器支持二维路由，则所述返回报文是保活报文；如果所述域间邻居边界路由器不支持二维路由，则所述返回报文是通知报文。
当所述边界路由器收到保活报文时，根据所述保活报文，建立与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。当所述边界路由器收到通知报文时，断开与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。
步骤S102：利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息。
所述二维路由信息包含源地址和目的地址。
所述边界路由器利用已建立的二维边界网关协议连接，接收所述域间邻居边界路由器生成并发送的携带二维路由信息的更新报文，并根据所述更新报文中的二维路由信息和本地的二维路由信息，确定最优的二维路由并保存，以便利用保存的最优的二维路由转发收到的IP报文。
所述边界路由器生成携带二维路由信息的更新报文，并利用已建立的二维边界网关协议连接，发送至所述域间邻居边界路由器。
所述边界路由器生成携带撤销不可达路由信息的更新报文，并利用已建立的二维边界网关协议连接，发送至所述域间邻居边界路由器，以便撤销不可达二维路由。
步骤S103：所述边界路由器根据所述二维路由信息，对收到的IP报文进行转发，以便域间链路负载均衡。
所述边界路由器将所述IP报文的目的地址和源地址分别与本地保存的二维路由信息中的目的地址和源地址进行匹配，根据匹配结果，确定下一跳地址，并根据所述下一跳地址，转发所述IP报文。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括步骤S101至步骤S104。进一步说，本发明还可以提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时至少实现以下步骤：建立边界路由器与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接，利用已建立的二维边界网关协议连接，在所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间交互二维路由信息，并根据所述二维路由信息，对所述边界路由器收到的IP报文进行转发，以便域间链路负载均衡。其中，所述的存储介质可以包括ROM/RAM、磁碟、光盘、U盘。
图2是本发明实施例提供的域间二维路由协议的实现装置框图，如图2所示，包括：连接建立模块10、路由交互模块20和报文转发模块30。
连接建立模块10，用于建立边界路由器与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接。
路由交互模块20，用于利用已建立的二维边界网关协议连接，在所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间交互二维路由信息。
报文转发模块30，用于根据所述二维路由信息，对所述边界路由器收到的报文进行转发，以便域间链路负载均衡。
所述装置的工作流程包括：连接建立模块10向所述域间邻居边界路由器发送携带支持二维路由能力属性的开始报文，并根据所述域间邻居边界路由器响应所述开始报文的保活报文，建立所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。路由交互模块20利用已建立的二维边界网关协议连接，接收所述域间邻居边界路由器生成并发送的携带二维路由信息的更新报文，并根据所述更新报文中的二维路由信息和本地的二维路由信息，确定最优的二维路由并保存，其中，所述二维路由信息包含源地址和目的地址。报文转发模块30将所述IP报文的目的地址和源地址分别与本地保存的二维路由信息中的目的地址和源地址进行匹配，并根据匹配结果，确定下一跳地址，然后根据所述下一跳地址，转发所述IP报文，从而改善域间链路负载。
本实施例提供图一种域间二维路由协议的实现装置，包括：
处理器，用于建立边界路由器与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接，利用已建立的二维边界网关协议连接，在所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间交互二维路由信息，并根据所述二维路由信息，对所述边界路由器收到的IP报文进行转发，以便域间链路负载均衡；
存储器，与所述处理器耦接，其上存储供所述处理器执行的程序。
本发明实施例的协议的交互过程如下：
步骤(1)：两个支持域间二维路由的边界路由器通过OPEN报文(即开始报文)建立连接，报文中的option域内加入了支持二维路由的capability属性(即支持二维路由能力属性)。Capability属性可以用来标识二维路由信息。BGP使用唯一的地址族(AddressFamily Identifier，AFI)来标识使用的协议，通过向IANA申请一个唯一的二维路由标识，实现BGP对二维路由兼容。OPEN报文的结构如图3所示。
步骤(1.1)：如果对端BGP路由器支持二维路由则返回KEEPALIVE报文(即保活报文)建立起连接。
步骤(1.2)：如果对端BGP路由器不支持二维路由则发送NOTIFICATION报文(即通知报文)断开链接，其中的错误代码为不支持的capability属性。
步骤(2)：连接建立后使用UPDATE报文(即更新报文)传递网络可达信息，除了传统BGP协议中传递的目的地址信息外，二维路由的方案还包含了源地址前缀和源地址长度信息。UPDATE报文的结构如图4所示，域间二维路由网络可达信息结构图如图5所示。
步骤(2.1)：在MP-BGP(Multi-protocol Extension for BGP4)中，UPDATE报文原有的网络层可达信息(Network Layer Reachability Information，NLRI)、下一跳信息(Next_Hop)、聚集信息(Aggerator)基础上扩展支持多协议的两个新属性：
MP_REACH_NLRI：发布可达路由及下一跳；
MP_UNREACH_NLRI：撤销不可达路由。
步骤(2.2)：两个自治系统(Autonomous System，AS)的边界路由器在通过建立了二维BGP连接之后，修改原MP_REACH_NLRI的内容，使之传递<源地址前缀，目的地址前缀>对信息。
步骤(2.3)：当某一BGP路由器向邻居发出撤销某一地址前缀的通告时，通过修改格式后的MP_UNREACH_NLRI来撤回源/目的地址前缀对。
步骤(3)：当域间二维路由在域内传播时，采用的方法跟传统的内部边界网关协议(Internal Border Gateway Protocol，iBGP)协议相同。可以使用iBGP全连接或者使用路由反射和联邦的方式，与传统iBGP协议相同。不同点在于内部网关协议(Interior GatewayProtocol，IGP)的再分配，如果域内使用的是二维路由协议，那么同传统BGP引入路由的方式一样，使用original_id来标示该路由是本地引入的。如果域内使用的是一维路由协议，那么iBGP将会将域间二维路由在收到自身产生的路由时，会在源地址处加上全零，然后交由IGP在域内传播。如果域间二维路由协议的路由是通告redistribution或者networking命令引入的，如果没有添加源地址，那么在源地址字段填写全零。当需要使用aggregator等属性聚集的时候，为了保险起见，只聚集目的地址，不聚集源地址。
步骤(4)：当一个普通的IP报文到达支持二维路由的BGP路由器时，先按目的地址前缀匹配，再源地址前缀匹配，来决定其下一跳地址。
传统的域间路由仅以目的地址作为寻址依据，很有可能造成域间链路的负载不均衡，本发明实施例将源地址引入，与目的地址共同进行路由，可以有效地分割流量，为细粒度的流量提供可能。
图6是本发明实施例提供的域间二维路由拓扑图，如图6所示。AS B的边界路由器向AS A，E，D使用open报文建立连接，报文结构如图3所示。然后update一条路由信息(报文结构如图4所示，其中网络可达信息字段如图5所示)：源前缀为AS C，目的前缀属于AS D的报文可以由AS B转发。AS A，E，D在收到这条路由之后，如果均支持二维路由，那么会把这条路由与自己现有的相同源/目的地址前缀的路由对比，按照BGP的选路规则选出更优的路由保留。例如，对于AS A和AS E而言，当收到源地址属于C目的地址属于D的报文，就会转发至AS B的边界路由器，AS B会进一步转发至AS D。AS A如果接受了这条从AS B来的路由，那么它会进一步将自己的AS号加入到路由的as_path属性中，广播至AS C，E，B，其中AS B会抛弃这条路由，因为他在as_path中找到了自己的AS号，而AS E也会抛弃这条路由，因为它发现可以直接发送到AS B而不用通过AS A，此时AS E可以直接传送至AS D所以按照最长匹配原则需要传送至AS B(因为由AS D产生的二维路由源地址为全零)。所以按照域间二维路由的设定，只要从AS C到AS D的报文，都会通过AS B转发，从其余源地址到达AS D的数据报文有可能不会从AS B转发而是从AS E转发。AS C在收到AS A的这条路由信息后会跟自身收到的其他二维路由信息做对比，然后选出合适的路由。如果此时AS E同样产生了这样的路由：从AS C到AS D的所有报文，AS E都提供传输服务。那么AS C可能会因为跳数(即所需经过的AS数目)更小而选择AS E，那么广播出去这条路由之后AS A会无法选择，因为跳数相同(经过E或者B)，那么需要其他BGP的选路规则来打破平衡，但是已经达到了传送至AS D的目的。
二维路由是单向的，需要规定源和目的，所以如果没有从AS D到AS C的二维路由，那么从D转发至C按照一维路由的方式，路由表中的源地址按照全零的方式传播。
本发明实施例同时利用IP报文中的源IP地址和目的IP地址对报文进行路由，通过对BGP协议的报文格式修改，以及对传统的路由表结构的修改实现对二维路由的支持。
本发明实施例能够实现细粒度地域间流量工程，进而提高域间网络的链路利用率。
综上所述，本发明的实施例具有以下技术效果：
本发明实施例的二维路由通过充分利用原IP路由体系中已有的源地址信息，在边界路由器上实现更加灵活多样的转发功能，增强路由体系结构所能提供的功能，满足未来网络的许多需求，解决目前路由面临的一系列问题，给网络发展注入了创新的活力；
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种域间二维路由协议的实现方法，包括：
边界路由器建立与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接；
利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息；
所述边界路由器根据所述二维路由信息，对收到的IP报文进行转发，以便域间链路负载均衡。
2.根据权利要求1所述的方法，所述边界路由器建立与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接包括：
所述边界路由器向所述域间邻居边界路由器发送携带支持二维路由能力属性的开始报文；
所述边界路由器根据所述域间邻居边界路由器响应所述开始报文的保活报文，建立与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。
3.根据权利要求1所述的方法，所述二维路由信息包含源地址和目的地址，所述利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息包括：
所述边界路由器接收所述域间邻居边界路由器生成并发送的携带二维路由信息的更新报文；
所述边界路由器根据所述更新报文中的二维路由信息和本地的二维路由信息，确定最优的二维路由并保存。
4.根据权利要求2所述的方法，所述利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息还包括：
所述边界路由器生成携带二维路由信息的更新报文，并发送至所述域间邻居边界路由器。
5.根据权利要求3或4所述的方法，所述利用已建立的二维边界网关协议连接，所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器交互二维路由信息还包括：
所述边界路由器生成携带撤销不可达路由信息的更新报文，并发送至所述域间邻居边界路由器，以便撤销不可达二维路由。
6.根据权利要求1所述的方法，所述边界路由器根据所述二维路由信息，对收到的IP报文进行转发包括：
所述边界路由器将所述IP报文的目的地址和源地址分别与本地保存的二维路由信息中的目的地址和源地址进行匹配，并根据匹配结果，确定下一跳地址；
所述边界路由器根据所述下一跳地址，转发所述IP报文。
7.一种域间二维路由协议的实现装置，包括：
连接建立模块，用于建立边界路由器与域间邻居边界路由器的二维边界网关协议连接；
路由交互模块，用于利用已建立的二维边界网关协议连接，在所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间交互二维路由信息；
报文转发模块，用于根据所述二维路由信息，对所述边界路由器收到的报文进行转发，以便域间链路负载均衡。
8.根据权利要求7所述的装置，所述连接建立模块向所述域间邻居边界路由器发送携带支持二维路由能力属性的开始报文，并根据所述域间邻居边界路由器响应所述开始报文的保活报文，建立所述边界路由器与所述域间邻居边界路由器之间的二维边界网关协议连接。
9.根据权利要求7所述的装置，所述二维路由信息包含源地址和目的地址，所述路由交互模块接收所述域间邻居边界路由器生成并发送的携带二维路由信息的更新报文，并根据所述更新报文中的二维路由信息和本地的二维路由信息，确定最优的二维路由并保存。
10.根据权利要求7所述的装置，所述报文转发模块将所述IP报文的目的地址和源地址分别与本地保存的二维路由信息中的目的地址和源地址进行匹配，并根据匹配结果，确定下一跳地址，然后根据所述下一跳地址，转发所述IP报文。
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