CN109698792B - 路由器节点之间的通信方法及其切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路由器节点之间的通信方法，包括：对标准OSPF工作流程中的第一事务数据进行自定义选择，以使其成为与区块链通信相配合的第二事务数据；基于标准OSPF工作流程对各节点进行二次配置，以使各节点之间的第二事务数据彼此配合，实现同步；基于区块链通信工作流程就第二事务数据生成相应的区块，经各节点验证后添加到区块链之中。本发明提供一种路由器节点之间的通信方法，其针对事务数据出现发送或接收的时机创新改进并融合了标准OSPF和区块链流程，其仅修改标准区块链流程，无需修改OSPF标准流程，确保兼容现有协议，可与现有网络互联互通。
Description
技术领域
本发明涉及一种在网络通信设备通信情况下使用的通信方法。更具体地说，本发明涉及一种用在路由器节点通信情况下的通信方法及切换方法。
背景技术
通信网络中路由节点之间需要频繁交互路由协议数据。通信网络诸多路由协议(例如：开放式最短路径优先协议，OSPF)普遍采用指定路由器机制，即所有路由节点仅与指定路由器节点进行协议报文交互，避免两两路由节点之间交互。
广泛应用的指定路由器机制是以指定路由器节点(和/或备份指定路由器节点)作为路由节点之间通信的中心，属于集中式通信体制，存在如下问题：
a)易引发单点故障：中心节点(例如：OSPF的指定路由器节点和/或备份指定路由器节点)的瘫痪极易导致整个网络崩溃，虽然备份指定路由器可以短期内解决指定路由器瘫痪的问题，然而备份指定路由器技术仍属集中式结构，无法像分布式结构那样消除单点故障；
b)不适用高动态网络：中心节点的选举过程需要收敛时间，只有当中心节点选举完成后网络才能正常传输用户的业务数据，而高动态网络环境极易触发中心节点的选举不断进行，造成全网业务通信频繁中断；
c)易受攻击：中心节点遭遇网络攻击时，将出现整个网络通信故障和通信错误，降低网络可靠性和安全性。
针对路由协议普遍采用集中式通信体制的指定路由器机制缺陷，本发明提出一种分布式的基于区块链(Blockchain)技术的通信机制。
起源于数字货币的区块链技术具有去中心化、不可篡改、去信任、可溯源、不依赖于信任机制就可达到全网共识的特点。区块链是一段时间内，将发生的事务数据(例如：交易数据)编组成基本单元(例如：区块)，以密码学特征方式将基本单元按照先后顺序链接起来形成链。该链在网络节点间复制和共享，链上内容依据共识机制由网络节点集体维护，最终事务数据被不可篡改地储存在分布式网络系统中。
标准的OSPF工作流程和区块链工作流程如下，其中OSPF工作流程包括：
D1，路由协议启动前，路由器节点进入关闭(Down)状态；
D2，路由器节点定期发送Hello数据包来通告自己；
D3，当路由器节点接收含有对端路由身份标识(ID)信息但不含自己路由ID信息的Hello数据包，该路由器节点进入初始化(Init)状态；
D4，当路由器节点接收含有自己路由ID的Hello数据包，该路由器节点进入双向邻居(Two-Way)状态；
D5，所有路由器节点通过接收发送Hello数据包选举指定路由器节点(和/或备份指定路由器节点)，所有路由器节点都仅与指定路由器节点建立双向邻接关系；
D6，通过邻接关系，指定路由器节点向所有其他路由器节点发送Hello数据包，发送指定路由器节点自己的链路状态更新包(LSU)，代表网络发送链路状态通告(LSA)数据包；
D7，指定路由器节点选出后，路由器节点进入准启动交换信息的初始化(Exstart)状态；通过接收发送包含路由器节点本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包(DBD)来选举主从路由器；
D8，主从路由器节点选举完成后，路由器节点进入交换信息(Exchange)状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
D9，接下来路由器节点进入加载(Loading)状态，即没有完成学习的状态。路由器节点对自己链路状态数据库(LSDB)和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA；当邻居接收LSR后，发送LSU；接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包(LSAck)完成LSA的同步；
D10，接下来路由器节点进入完全邻接(Full)状态，即完成学习的状态。节点彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同。
区块链工作流程包括：
E1，区块链节点基于一对私钥/公钥与其他区块链节点进行通信。区块链节点使用私钥对自己的事务数据(例如：交易数据)进行签名。通过公钥，可以被其他区块链节点找到以及验证该节点作为发起方所产生事务数据的正确性；
E2，每个区块链节点与相邻区块链节点进行预定的认证操作并将相邻区块链节点添加为邻居节点；
E3，区块链节点将每个签署的事务数据广播发送给其一跳范围的所有邻居区块链节点；
E4，每个区块链节点在接收事务数据包后继续向其邻居区块链节点(不含发送该事务数据包的区块链节点)转发；相邻区块链节点在转发前，通过交易发起方的公钥验证传入事务数据包的有效性，无效的被丢弃；
E5，通过区块链节点的广播机制，验证通过的事务数据包最终会遍布所有区块链节点；
E6，在预定的时间间隔内，收集(接收)并验证的事务数据被区块链节点排序和打包进有时间戳的候选块。区块链节点将事务数据写入区块，同时负责新区块的生成；
E7，接下来区块链节点进行挖矿操作。在激励机制的驱动下，区块链节点通过计算一个所有区块链节点共识的困难值工作量证明(POW)算法，竞争获得下一个区块产生权，区块链节点一旦完成POW算法，就可以得到区块的产生权，即挖出块；
E8，挖出块的区块链节点将这个块广播回网络；
E9，接下来，所有区块链节点需要去验证接收的块是否包含有效的事务数据、是否通过哈希引用了他们的链上前一个正确的块。若验证成功，区块链节点将该块添加到自己的链中。若验证失败，该块将被丢弃；
E10，事务数据经过验证并被添加到区块链之后不可篡改。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种路由器节点之间的通信方法，其针对事务数据出现发送和/或接收的时机创新改进并融合了标准OSPF和区块链流程，其仅修改标准区块链流程，无需修改OSPF标准流程，确保兼容现有协议，可与现有网络互联互通。
本发明还有一个目的是提供一种通信方法之间切换的方法，其借助于路由节点之间的基于区块链技术的分布式通信方法，针对多路访问网络提出两种设计方案(方案一和方案二)，然后针对方案一、方案二和标准方案之间的切换设计了切换方法。具体来说，现有标准OSPF协议的通信方法为集中式，本发明所提方案一的通信方法为集中式叠加分布式，本发明所提方案二的通信方法为分布式，因为方案一可以与标准方案和方案二互通，通过这样的设计，可以将标准方案逐渐演进升级到方案一，然后从方案一进一步演进升级到方案二。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种路由器节点之间的通信方法，包括：
A1，对标准OSPF工作流程中的第一事务数据进行自定义选择，以使其成为与区块链通信相配合的第二事务数据；
A2，基于标准OSPF工作流程对各节点进行预配置，以使节点进入初始化状态；
A3，节点基于一对私钥/公钥与其他节点进行区块链通信；
A4，当节点接收含有自己路由ID的Hello数据包，该节点进入双向邻居状态；
A5，每个节点与邻居节点进行预定的区块链认证操作；
A6，基于标准OSPF工作流程对各节点进行二次配置，以使各节点之间的第二事务数据彼此配合，实现同步；
A7，基于区块链通信工作流程就第二事务数据生成相应的区块，经各节点验证后添加到区块链之中。
另外一种路由器节点之间的通信方法，在步骤A6与A7之间还包括：
S1，基于区块链通信工作流程就签署的第二事务数据进行广播，以使验证后的第二事务数据遍布所有节点。
优选的是，其中，在步骤A2中，包括：
S21，路由协议启动前，节点进入关闭(Down)状态；
S22，节点定期发送Hello数据包来通告自己；
S23，当节点接收含有对端路由ID信息但不含自己路由ID信息的Hello数据包，该节点进入初始化(Init)状态。
优选的是，其中，在步骤A6中，包括：
S611，所有节点通过接收发送Hello数据包选举指定路由器节点，所有节点都仅与指定路由器节点建立双向邻接关系；
S612，通过双向邻接关系，指定路由器节点向所有其他节点发送Hello数据包，发送指定路由器节点自己的链路状态更新包，代表网络发送链路状态通告数据包；
S613，指定路由器节点选出后，节点进入准启动交换信息的初始化状态，通过接收发送包含路由器节点本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包来选举主从路由器；
S614，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
S615，接下来节点进入加载状态，即没有完成学习的状态，节点对自己链路状态数据库和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA，当邻居接收LSR后，发送LSU，接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包完成LSA的同步。
优选的是，其中，在步骤A6中，包括
S621，所有节点将其链路状态更新包发送到所有其他节点；所有节点发送链路状态通告数据包到所有其他节点；
S622，节点进入准启动交换信息的初始化状态；通过接收发送包含本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包选举主从路由器；
S623，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
S624，节点进入加载状态，即没有完成学习的状态，节点对自己链路状态数据库和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA，当邻居接收LSR后，发送LSU，接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包完成LSA的同步；
S625，节点进入完全邻接状态，即完成学习的状态，节点彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同。
优选的是，其中，在步骤S1中，包括：
S11，节点将每个签署的第二事务数据广播发送给其同一范围的所有邻居节点；
S12，每个节点在接收第二事务数据包后继续向其邻居节点转发，相邻节点在转发前，通过第二事务数据发起方的公钥验证传入第二事务数据包的有效性，无效的第二事务数据会被丢弃；
S13，通过节点的广播机制，验证通过的第二事务数据包最终会遍布所有节点。
优选的是，其中，在步骤A7中，包括：
S71，在预定的时间间隔内，收集并验证的对应事务数据被节点排序和打包进有时间戳的候选块，节点将对应事务数据写入区块，同时负责新区块的生成；
S72，当到达预定时间后，节点进行挖矿操作，在激励机制的驱动下，节点通过计算一个所有节点共识的困难值POW算法，竞争获得下一个区块产生权，节点一旦完成POW算法，就可以得到区块的产生权，即挖出块；
S73，挖出块的节点将这个块广播回网络；
S74，所有节点去验证接收的块是否包含有效的事务数据、是否通过哈希引用了他们的链上前一个正确的块，若验证成功，节点将块添加到自己的链中，若验证失败，该块将被丢弃；
S75，事务数据经过验证并被添加到区块链之后不可篡改。
一种在多种通信方法中进行切换的方法，包括：
C1，遍历第一路由器设备上的各个开启了相同路由协议的接口，记录各个接口当前所用的通信方法版本；
C2，检测第一路由器中选中接口与其外连的第二路由器中的所有通信版本；
C3，第一路由器基于检测到的通信版本，根据预定义的通信方法优先级顺序进行判断，以给出相应的通信方法选择方案；
C4，第一路由器基于通信方法选择方案进行决策，以确定选中接口是否需要切换通信方法，并在需要切换时根据判断结果对相应的事务数据进行配置；
C5，对第一路由器的其它接口均重复步骤C2-C4；
其中，所述通信方法版本包括：原OSPF工作流程的标准版本，采用步骤A1-A2-A3-A4-A5-A6-A7工作流程的方案一，以及采用A1-A2-A3-A4-A5-A6-S1-A7工作流程的方案二，且所述标准版本与方案二之间通过方案一实现互通，进而实现路由协议在标准版本—方案一—方案二之间的演进升级序列。
优选的是，其中，在步骤C3中，所述通信方法选择方案是第一路由器基于所收到的针对选中接口的一个或多个版本信息，通过判断以得到；
其中，其判断方法是基于用户预定义的通信方法优先级顺序，选择演进序列靠后的方案，但如果当前的通信方法版本同时包括标准版本和方案二，则给出的通信方案为方案一。
优选的是，其中，在步骤C4中，包括：
C41，当第一路由器收到1种以上的判断结果时，依照用户预定义的优先级顺序并选用通信方法选择方案中的第一个，然后对结果进行识别；
C42，若该结果与接口当前所用的通信方法一致，该接口下一步所采用的通信方法保持不变，无需切换；
C43，若该结果与接口当前所用的通信方法不同，则需要按预定切换方法对下一步所采用的通信方法进行切换，所述切换方法包括：
在低版本切换到高版本时，是增加相应的事务数据和区块链信息，而在高版本切换到低版本时，是减少相应的事务数据和区块链信息，且在切换时需满足：
若用户定义的超时时间未超时，在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点进行切换；
若用户定义的超时时间已超时，且未在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点切换，则执行强制切换；
当强制切换时，根据切换版本的低高转换或高低转换状态，分别选择关闭当前版本后从头执行切换后的较高版本或在删除当前版本的事务数据和区块链并关闭当前版本后，从头执行切换后的较低版本。
本发明在引入区块链后的有益效果如下：
a)高可靠：在分布式环境下，所有节点拥有完整的服务能力及全量数据，因无需依赖中心节点，部分节点的异常或者恶意行为不会影响整体网络节点服务的可用性和连续性，不会影响数据的完整性和真实性，提高网络系统容错性，达到高可靠要求；
b)防伪造和篡改：节点写入区块链的事务数据需附有发起方节点的私钥签名，事务数据在网络节点间广播并进行验证以达到不可伪造和防篡改目的。区块链由分布式节点共同维护，亦具有可追溯特性；
c)透明可信：区块链中事务数据的传递和区块的生成都遵循共识规则。事务数据以特定的形式发送给其他节点，所有节点可以保存与其相关的历史记录，链上数据公开，保证链上数据的透明性。
同时本发明针对多路访问网络提出两种设计方案(方案一和方案二)，然后针对方案一、方案二和标准方案之间的切换设计了切换方法。具体的，本发明针对事务数据出现发送和/或接收的时机创新改进并融合了标准OSPF和区块链流程，提出一种具有对路由协议演进升级特点的通信方法，形成了两种方案。具体来说，现有标准OSPF协议的通信方法为集中式，本发明所提方案一的通信方法为集中式叠加分布式，本发明所提方案二的通信方法为分布式。因为方案一可以与标准方案和方案二互通，通过这样的设计，可以将标准方案逐渐演进升级到方案一，然后从方案一进一步演进升级到方案二，不实现不同通信方法路由器之间的互联互通，兼容性更好。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中通信方法的不同方案演进流程示意图；
图2为本发明的另一个实施例中通信方法选择的示意框图；
图3为本发明的另一个实施例中切换算法的组成示意框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1示出了根据本发明的一种路由器节点之间的通信方法的实现形式，其中包括：
A1，对标准OSPF工作流程中的第一事务数据进行自定义选择，以使其成为与区块链通信相配合的第二事务数据，例如：标准OSPF工作流程中的协议报文LSU、LSA、DBD、LSR、LSACK、LSDB等；节点状态信息DOWN、INIT、TWO-WAY、EXSTART、EXCHANGE、LOADING、FULL等，其相关信息可参见表1；
A2，基于标准OSPF工作流程对各节点进行预配置，以使节点进入初始化状态；
A3，节点基于一对私钥/公钥与其他节点进行区块链通信，节点使用私钥对自己的事务数据进行签名，通过公钥，可以被其他节点找到以及验证该节点作为发起方所产生事务数据的正确性；
A4，当节点接收含有自己路由ID的Hello数据包，该节点进入双向邻居状态；
A5，每个节点与邻居节点进行预定的区块链认证操作；
A6，基于标准OSPF工作流程对各节点进行二次配置，以使各节点之间的第二事务数据彼此配合，实现同步；
A7，基于区块链通信工作流程就第二事务数据生成相应的区块，经各节点验证后添加到区块链之中。
采用这种方案在原有OSPF工作流程中的数据流接收发送路径上加入区块链的机制，其特点在于仅修改标准区块链流程，无需修改OSPF标准流程，确保兼容现有协议，可与现有网络互联互通，具体的分析如下：由于区块链工作流程E3、E4、E5中的数据扩散用于分布式环境中的区块和事务数据传递，而OSPF无类似数据扩散需求，又因为OSPF标准数据通信渠道(例如：指定路由器节点，DR)可以支持区块链完成所需扩散，因此可以省略区块链的工作流程E3、E4、E5，故通信方法的升级无需做其它硬件结构的改进，具有操作简单，易于实现，同时利于后期的改进升级，具有承上启下中坚作用的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
另外一种实现路由器节点之间的通信方法，在步骤A6与A7之间还包括：
S1，基于区块链通信工作流程就签署的第二事务数据进行广播，以使验证后的第二事务数据遍布所有节点。
采用这种方案通过用区块链的机制完全替代OSPF原有工作机制，其特点在于不同于首先选举指定路由器而后进行通信的OSPF标准机制，设计基于分布式区块链技术的节点间通信是一种面向下一代网络的技术，具体的分析如下：由于区块链节点间可互相通信，无需选举中心指定路由器节点，因此OSPF的工作流程D5可以省略，其是上一方案的进一步升级方案，以实现通信方法的进一步演进，以使其具有更优异的适应性和可拓展性，可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤A2中，包括：
S21，路由协议启动前，节点进入关闭(Down)状态；
S22，节点定期发送Hello数据包来通告自己；
S23，当节点接收含有对端路由ID信息但不含自己路由ID信息的Hello数据包，该节点进入初始化(Init)状态。
采用这种方案对节点进行初始化，以使其符合OSPF的工作流程，进一步地使升级方案与标准方案的兼容更好，具有可实施效果好，适应性强，兼容性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤A6中，包括：
S611，所有节点通过接收发送Hello数据包选举指定路由器节点，所有节点都仅与指定路由器节点建立双向邻接关系；
S612，通过双向邻接关系，指定路由器节点向所有其他节点发送Hello数据包，发送指定路由器节点自己的链路状态更新包，代表网络发送链路状态通告数据包；
S613，指定路由器节点选出后，节点进入准启动交换信息的初始化状态，通过接收发送包含路由器节点本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包来选举主从路由器；
S614，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
S615，接下来节点进入加载状态，即没有完成学习的状态，节点对自己链路状态数据库和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA，当邻居接收LSR后，发送LSU，接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包完成LSA的同步。
采用这种实施例中的方案以方案一进一步地与标准OSPF工作流程相配合，使得其实施性更好，兼容性优异的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤A6中，包括
S621，所有节点将其链路状态更新包发送到所有其他节点；所有节点发送链路状态通告数据包到所有其他节点；
S622，节点进入准启动交换信息的初始化状态；通过接收发送包含本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包选举主从路由器；
S623，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
S624，节点进入加载状态，即没有完成学习的状态，节点对自己链路状态数据库和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA，当邻居接收LSR后，发送LSU，接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包完成LSA的同步；
S625，节点进入完全邻接状态，即完成学习的状态，节点彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同。
采用这种方案通过对OSPF工作流程具化，使得方案一与方案二在标准流程的演进上推进更加稳定有序，具有可实施效果好，兼容性好，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤S1中，包括：
S11，节点将每个签署的第二事务数据广播发送给其同一范围的所有邻居节点；
S12，每个节点在接收第二事务数据包后继续向其邻居节点转发，相邻节点在转发前，通过第二事务数据发起方的公钥验证传入第二事务数据包的有效性，无效的第二事务数据会被丢弃；
S13，通过节点的广播机制，验证通过的第二事务数据包最终会遍布所有节点。
采用这种实施例中的方案使得标准OSPF流程在通过方案一在与方案二演进的过程中，更加稳进，兼容性更好，具有可实施好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤A7中，包括：
S71，在预定的时间间隔内，收集并验证的对应事务数据被节点排序和打包进有时间戳的候选块，节点将对应事务数据写入区块，同时负责新区块的生成；
S72，当到达预定时间后，节点进行挖矿操作，在激励机制的驱动下，节点通过计算一个所有节点共识的困难值POW算法，竞争获得下一个区块产生权，节点一旦完成POW算法，就可以得到区块的产生权，即挖出块；
S73，挖出块的节点将这个块广播回网络；
S74，所有节点去验证接收的块是否包含有效的事务数据、是否通过哈希引用了他们的链上前一个正确的块，若验证成功，节点将块添加到自己的链中，若验证失败，该块将被丢弃；
S75，事务数据经过验证并被添加到区块链之后不可篡改。
采用这种方案使得标准OSPF流程在方案一、方案二演进的过程中，更加稳进，兼容性更好，具有可实施好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
一种在多种通信方法中进行切换的实现方法，包括：
C1，遍历第一路由器设备上的各个开启了相同路由协议的接口，记录各个接口当前所用的通信方法版本；
C2，检测第一路由器中选中接口与其外连的第二路由器中的所有通信版本；
C3，第一路由器基于检测到的通信版本，根据预定义的通信方法优先级顺序进行判断，以给出相应的通信方法选择方案；
C4，第一路由器基于通信方法选择方案进行决策，以确定选中接口是否需要切换通信方法，并在需要切换时根据判断结果对相应的事务数据进行配置；
C5，对第一路由器的其它接口均重复步骤C2-C4；
其中，所述通信方法版本包括：原OSPF工作流程的标准版本，采用步骤A1-A2-A3-A4-A5-A6-A7工作流程的方案一，以及采用A1-A2-A3-A4-A5-A6-S1-A7工作流程的方案二，且所述标准版本与方案二之间通过方案一实现互通，进而实现路由协议在标准版本—方案一—方案二之间的演进升级序列。
采用这种方案是基于本发明所提方案一、方案二的设计并结合现有标准方案，进一步提出面向多种通信方法的切换算法实现方案一、方案二和标准方案之间的自由切换。该算法可以帮助一台路由节点设备的各个接口作出通信方法选择与切换的决定，如图1-2所示。该切换算法个体包括检测过程、判断过程、决策过程，如图3所示。首先，检测过程对接口外部网络的协议使用哪种通信方法进行识别，将识别结果送给判断过程。其次，判断过程对识别结果进行检查和判断处理，将处理结果报送给决策过程。最后，决策过程选择出最终的通信方法，以使其实现路由器节点在多个通信方法之间的切换，以使其通信节点之间的通信质量始终处于最优状态，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤C3中，所述通信方法选择方案是第一路由器基于所收到的针对选中接口的一个或多个版本信息，通过判断以得到；
其中，其判断方法是基于用户预定义的通信方法优先级顺序，选择演进序列靠后的方案，但如果当前的通信方法版本同时包括标准版本和方案二，则给出的通信方案为方案一。
采用这种方案通过用户自定义的通信方法优先级顺序进行判断，同时用户自定义的通信方法选择顺序通过本发明的算法，使得其给出的通信方法的方案符合通信方法演进流程，以具有更好的适应性，可操作性强，可实施效果好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在步骤C4中，包括：
C41，当第一路由器收到1种以上的判断结果时，依照用户预定义的优先级顺序并选用通信方法选择方案中的第一个，然后对结果进行识别；
C42，若该结果与接口当前所用的通信方法一致，该接口下一步所采用的通信方法保持不变，无需切换；
C43，若该结果与接口当前所用的通信方法不同，则需要按预定切换方法对下一步所采用的通信方法进行切换，所述切换方法包括：
在低版本切换到高版本时，是增加相应的事务数据和区块链信息，而在高版本切换到低版本时，是减少相应的事务数据和区块链信息，且在切换时需满足：
若用户定义的超时时间未超时，在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点进行切换；
若用户定义的超时时间已超时，且未在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点切换，则执行强制切换；
当强制切换时，根据切换版本的低高转换或高低转换状态，分别选择关闭当前版本后从头执行切换后的较高版本或在删除当前版本的事务数据和区块链并关闭当前版本后，从头执行切换后的较低版本。
采用这种实施例中的方案对路由器选中节点的通信方法进行切换，以使其与其它外连路由器之间的通信实现互通，以使其兼容性更好，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
本发明的实施方式基于标准OSPF和区块链工作流程，所提到的节点不限于路由器节点和(或)区块链节点。本节针对发明内容中的两种方案设计，分别介绍详细的实施方式。
方案一实施例，同时本实施例假设选定全部协议报文作为事务数据，但未选取状态信息，接下来按照所选事务数据处理流程这条主线，介绍本设计的完整流程：
F1，选定需要成为区块链所用的事务数据，例如：标准OSPF工作流程中的协议报文LSU、LSA、DBD、LSR、LSACK、LSDB等；节点状态信息DOWN、INIT、TWO-WAY、EXSTART、EXCHANGE、LOADING、FULL等。相关信息参见表1。本设计假设选定全部协议报文作为事务数据，但未选取状态信息，接下来按照所选事务数据处理流程这条主线，介绍本设计的完整流程；
F2，路由协议启动前，节点进入关闭(Down)状态；
F3，节点定期发送Hello数据包来通告自己；
F4，当节点接收含有对端路由ID信息但不含自己路由ID信息的Hello数据包，该节点进入初始化(Init)状态；
F5，节点基于一对私钥/公钥与其他节点进行区块链通信。节点使用私钥对自己的事务数据进行签名。通过公钥，可以被其他节点找到以及验证该节点作为发起方所产生事务数据的正确性；
F6，当节点接收含有自己路由ID的Hello数据包，该节点进入双向邻居(Two-Way)状态；
F7，每个节点与邻居节点进行预定的区块链认证操作；
F8，所有节点通过接收发送Hello数据包选举指定路由器节点(和/或备份指定路由器节点)，所有节点都仅与指定路由器节点建立双向邻接关系；
F9，通过双向邻接关系，指定路由器节点向所有其他节点发送Hello数据包，发送指定路由器节点自己的链路状态更新包(LSU)，代表网络发送链路状态通告(LSA)数据包；
F10，指定路由器节点选出后，节点进入准启动交换信息的初始化(Exstart)状态；通过接收发送包含路由器节点本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包(DBD)来选举主从路由器；
F11，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息(Exchange)状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
F12，接下来节点进入加载(Loading)状态，即没有完成学习的状态。节点对自己链路状态数据库(LSDB)和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA；当邻居接收LSR后，发送LSU；接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包(LSAck)完成LSA的同步；
F13，接下来节点进入完全邻接(Full)状态，即完成学习的状态。节点彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同；
F14，在预定的时间间隔内(可能在第F8到第F13条工作的后面)，收集(接收)并验证的事务数据被节点排序和打包进有时间戳的候选块。节点将事务数据写入区块，同时负责新区块的生成；
F15，当到达预定时间后，节点进行挖矿操作。在激励机制的驱动下，节点通过计算一个所有节点共识的困难值POW算法，竞争获得下一个区块产生权，节点一旦完成POW算法，就可以得到区块的产生权，即挖出块；
F16，挖出块的节点将这个块广播回网络，具体的，节点先发给DR然后利用DR来广播；
F17，接下来，所有节点去验证接收的块是否包含有效的事务数据、是否通过哈希引用了他们的链上前一个正确的块。若验证成功，节点将块添加到自己的链中。若验证失败，该块将被丢弃；
F18，事务数据经过验证并被添加到区块链之后不可篡改。
方案二实施例，同时本实施例假设选定全部协议报文作为事务数据，但未选取状态信息，接下来按照所选事务数据处理流程这条主线，介绍本设计的完整流程：
G1，选定需要成为区块链所用的事务数据，例如：交互的协议报文LSU、LSA、DBD、LSR、LSACK、LSDB等；节点状态信息DOWN、INIT、TWO-WAY、EXSTART、EXCHANGE、LOADING、FULL等。相关信息参见表1。本设计假设选定全部协议报文作为事务数据，但未选取状态信息，接下来按照所选事务数据处理流程这条主线，介绍本设计的完整流程；
G2，路由协议启动前，节点进入关闭(Down)状态；
G3，节点定期发送Hello数据包来通告自己；
G4，当节点接收含有对端路由ID信息但不含自己路由ID信息的Hello数据包，该节点进入初始化(Init)状态；
G5，节点基于一对私钥/公钥与其他节点进行区块链通信。节点使用私钥对自己的事务数据进行签名。通过公钥，可以被其他节点找到以及验证该节点作为发起方所产生事务数据的正确性；
G6，当节点接收含有自己路由ID的Hello数据包，该节点进入双向邻居(Two-Way)状态；
G7，每个节点能够与所有其他节点进行预定的区块链认证操作；
G8，所有节点将其链路状态更新包(LSU)发送到所有其他节点；所有节点发送链路状态通告(LSA)数据包到所有其他节点；
G9，接下来，节点进入准启动交换信息的初始化(Exstart)状态；通过接收发送包含本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包(DBD)选举主从路由器；
G10，接下来，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息(Exchange)状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
G11，接下来节点进入加载(Loading)状态，即没有完成学习的状态。节点对自己链路状态数据库(LSDB)和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包(LSR)向邻居请求该LSA；当邻居接收LSR后，发送LSU；接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包(LSAck)完成LSA的同步；
G12，接下来节点进入完全邻接(Full)状态，即完成学习的状态。节点彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同；
G13，节点将每个签署的事务数据广播发送给其一跳范围的所有邻居节点(可能在第G8到第G12条工作的后面)；
G14，每个节点在接收事务数据包后继续向其邻居节点(不含发送该事务数据包的节点)转发；相邻节点在转发前，通过事务数据发起方的公钥验证传入事务数据包的有效性，无效的事务数据会被丢弃；
G15，通过节点的广播机制，验证通过的事务数据包最终会遍布所有节点；
G16，在预定的时间间隔内(可能在第G8到第G15条工作的后面)，收集(接收)并验证的事务数据被节点排序和打包进有时间戳的候选块。节点将事务数据写入区块，同时负责新区块的生成；
G17，当到达预定时间后，节点进行挖矿操作。在激励机制的驱动下，节点通过计算一个所有节点共识的困难值POW算法，竞争获得下一个区块产生权，节点一旦完成POW算法，就可以得到区块的产生权，即挖出块；
G18，挖出块的节点将这个块广播回网络；
G19，接下来，所有节点去验证接收的块是否包含有效的事务数据、是否通过哈希引用了他们的链上前一个正确的块。若验证成功，节点将块添加到自己的链中。若验证失败，该块将被丢弃；
G20，事务数据经过验证并被添加到区块链之后不可篡改。
标准方案、方案一以及方案二之间事务数据与区块链对比如下表1所示：
表1
具体地，标准方案与方案一之间执行流程切换点如表2所示：
| 标准方案 | 方案一 |
| A1 | C2 |
| A2 | C3 |
| A3 | C4 |
| A4 | C6 |
| A5 | C8 |
| A6 | C9 |
| A7 | C10 |
| A8 | C11 |
| A9 | C12 |
| A10 | C13 |
表2
具体地，方案一与方案二之间执行流程切换点如表3所示：
表3
本发明所提面向多种通信方法的切换算法实施例如下：
H1，遍历路由器设备上的各个开启了相同路由协议(例如，OSPF)的接口，记录各个接口当前所用的通信方法版本(即：标准方案、方案一、方案二)；
H2，检测过程主动检查当前选中的接口(例如，接口1)所连外部网络上运行相同路由协议的其他路由器设备正在使用的通信方法版本，将检测得到的一个或多个版本(可以对应于外部一台或多台路由器设备)信息结果送给判断过程；
H3，判断过程采用了预定义的优先级顺序(例如，通信方法可采用优先级顺序：方案二、方案一、标准方案)，同时遵循了方案一可以与标准方案和方案二互通的原则；
H4，判断过程识别所收到的针对一个接口的一个或多个版本信息；
H5，当这些版本信息都是标准方案，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为2种：方案一、标准方案；
H6，当这些版本信息都是方案一，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为2种：方案二、方案一；
H7，当这些版本信息都是方案二，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为1种：方案二；
H8，当这些版本信息含有标准方案、方案一，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为1种：方案一；
H9，当这些版本信息含有标准方案、方案二，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为1种：方案一；
H10，当这些版本信息含有方案一、方案二，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为1种：方案二；
H11，当这些版本信息含有标准方案、方案一、方案二，依照用户预定义的优先级顺序，判断过程给出的通信方法选择方案为1种：方案一；
H12，判断过程将选出的一种或多种方案的结果送给决策过程；
H13，当决策过程收到1种以上的判断结果时，依照用户预定义的优先级顺序并选用第一个，然后对结果进行识别；
H14，若该结果与接口当前所用的通信方法一致，该接口未来所用通信方法保持不变，无需切换；
H15，若该结果与接口当前所用的通信方法不同，需要进行切换；
H16，若从标准方案切换到方案一，工作如下：
H17，增加未来版本(方案一)用户自定义的事务数据；
H18，增加未来版本区块链；
H19，若用户定义的超时时间未超时，在当前版本(标准方案)执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点(参见表2)进行切换；
H20，若用户定义的超时时间已超时，且未在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点(参见表2)切换，则执行强制切换；
H21，当强制切换时，关闭当前版本后从头执行切换后的未来版本；
H22，若从方案一切换到标准方案，工作步骤如下：
H23，删除当前版本(方案一)用户自定义的事务数据；
H24，删除当前版本区块链；
H25，若用户定义的超时时间未超时，在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点(参见表2)进行切换；
H26，若用户定义的超时时间已超时，且未在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点(参见表2)切换，则执行强制切换；
H27，当强制切换时，删除当前版本的事务数据和区块链并关闭当前版本，然后从头执行切换后的未来版本；
H28，若从标准方案切换到方案二，参考从标准方案切换到方案一的流程H16-H21；
H29，若从方案二切换到标准方案，参考从方案一切换到标准方案的流程H22-H27；
H30，若从方案一切换到方案二，工作步骤如下：
H31，按照未来版本(方案二)的用户需求，修改(增加或删除)用户自定义的事务数据；
H32，若用户定义的超时时间未超时，不再接收候选块但仍可进行挖矿操作，在当前版本(方案一)执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点(参见表3)进行切换；
H33，若用户定义的超时时间已超时，且未在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点(参见表3)切换，则执行强制切换；
H34，当强制切换时，删除当前版本的事务数据和区块链并关闭当前版本，然后从头执行切换后的未来版本；
H35，若从方案二切换到方案一，参考从方案一切换到方案二的流程H30-H34；
H36，以上过程执行完毕后，接下来对路由器设备的下一个接口进行同样过程的操作。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的路由器节点之间通信方法及其切换方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (11)
1.一种路由器节点之间的通信方法，其特征在于，包括：
A1，对标准OSPF工作流程中的第一事务数据进行自定义选择，以使其成为与区块链通信相配合的第二事务数据；
A2，基于标准OSPF工作流程对各节点进行预配置，以使节点进入初始化状态；
A3，节点基于一对私钥/公钥与其他节点进行区块链通信，节点使用私钥对自己的事务数据进行签名，通过公钥，可以被其他节点找到以及验证该节点作为发起方所产生事务数据的正确性；
A4，当节点接收含有自己路由ID的Hello数据包，该节点进入双向邻居状态；
A5，每个节点与邻居节点进行预定的区块链认证操作；
A6，基于标准OSPF工作流程对各节点进行二次配置，以使各节点之间的第二事务数据彼此配合，实现同步；
A7，基于区块链通信工作流程就第二事务数据生成相应的区块，经各节点验证后添加到区块链之中。
2.一种如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，在步骤A6与 A7之间还包括：
S1，基于区块链通信工作流程就签署的第二事务数据进行广播，以使验证后的第二事务数据遍布所有节点。
3.如权利要求1或2所述的通信方法，其特征在于，在步骤A2中，包括：
S21，路由协议启动前，节点进入关闭（Down）状态；
S22，节点定期发送Hello数据包来通告自己；
S23，当节点接收含有对端路由ID信息但不含自己路由ID信息的Hello数据包，该节点进入初始化（Init）状态。
4.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，在步骤A6中，包括：
S611，所有节点通过接收发送Hello数据包选举指定路由器节点，所有节点都仅与指定路由器节点建立双向邻接关系；
S612，通过双向邻接关系，指定路由器节点向所有其他节点发送Hello数据包，发送指定路由器节点自己的链路状态更新包，代表网络发送链路状态通告数据包；
S613，指定路由器节点选出后，节点进入准启动交换信息的初始化状态，通过接收发送包含路由器节点本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包来选举主从路由器；
S614，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
S615，接下来节点进入加载状态，即没有完成学习的状态，节点对自己链路状态数据库和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包向邻居请求该LSA，当邻居接收LSR后，发送LSU，接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包完成LSA的同步。
5.如权利要求2所述的通信方法，其特征在于，在步骤A6中，包括：
S621，所有节点将其链路状态更新包发送到所有其他节点；所有节点发送链路状态通告数据包到所有其他节点；
S622，节点进入准启动交换信息的初始化状态；通过接收发送包含本地的LSA的路由摘要信息的数据库描述包选举主从路由器；
S623，主从路由器节点选举完成后，节点进入交换信息状态，在主从之间接收发送携带包含本地所有的LSA的路由摘要信息的DBD包；
S624，节点进入加载状态，即没有完成学习的状态，节点对自己链路状态数据库和接收DBD的LSA头部进行比较，若发现自己数据库中没有的LSA，就发送链路状态请求包向邻居请求该LSA，当邻居接收LSR后，发送LSU，接收邻居发送的LSU，存储这些LSA到路由器节点自己的链路状态数据库，并发送链路状态确认包完成LSA的同步；
S625，节点进入完全邻接状态，即完成学习的状态，节点彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同。
6.如权利要求2所述的通信方法，其特征在于，在步骤S1中，包括：
S11，节点将每个签署的第二事务数据广播发送给其同一范围的所有邻居节点；
S12，每个节点在接收第二事务数据包后继续向其邻居节点转发，相邻节点在转发前，通过第二事务数据发起方的公钥验证传入第二事务数据包的有效性，无效的第二事务数据会被丢弃；
S13，通过节点的广播机制，验证通过的第二事务数据包最终会遍布所有节点。
7.如权利要求1或2所述的通信方法，其特征在于，在步骤A7中，包括：
S71，在预定的时间间隔内，收集并验证的对应事务数据被节点排序和打包进有时间戳的候选块，节点将对应事务数据写入区块，同时负责新区块的生成；
S72，当到达预定时间后，节点进行挖矿操作，在激励机制的驱动下，节点通过计算一个所有节点共识的困难值POW算法，竞争获得下一个区块产生权，节点一旦完成POW算法，就可以得到区块的产生权，即挖出块；
S73，挖出块的节点将这个块广播回网络；
S74，所有节点去验证接收的块是否包含有效的事务数据、是否通过哈希引用了他们的链上前一个正确的块，若验证成功，节点将块添加到自己的链中，若验证失败，该块将被丢弃；
S75，事务数据经过验证并被添加到区块链之后不可篡改。
8.一种在路由器节点之间进行通信方法切换的方法，其特征在于，包括：
C1，遍历第一路由器设备上的各个开启了相同路由协议的接口，记录各个接口当前所用的通信方法版本；
C2，检测第一路由器中选中接口与其外连的第二路由器中的所有通信方法版本；
C3，第一路由器基于检测到的通信方法版本，根据预定义的通信方法优先级顺序进行判断，以给出相应的通信方法选择方案；
C4，第一路由器基于通信方法选择方案进行决策，以确定选中接口是否需要切换通信方法，并在需要切换时根据判断结果对相应的事务数据进行配置；
C5，对第一路由器的其它接口均重复步骤C2-C4；
其中，所述通信方法包括：原OSPF工作流程的标准版本，采用如权利要求1中步骤A1-A2- A3- A4- A5- A6-A7工作流程的方案一。
9.一种在路由器节点之间进行通信方法切换的方法，其特征在于，包括：
C1，遍历第一路由器设备上的各个开启了相同路由协议的接口，记录各个接口当前所用的通信方法版本；
C2，检测第一路由器中选中接口与其外连的第二路由器中的所有通信方法版本；
C3，第一路由器基于检测到的通信方法版本，根据预定义的通信方法优先级顺序进行判断，以给出相应的通信方法选择方案；
C4，第一路由器基于通信方法选择方案进行决策，以确定选中接口是否需要切换通信方法，并在需要切换时根据判断结果对相应的事务数据进行配置；
C5，对第一路由器的其它接口均重复步骤C2-C4；
其中，所述通信方法包括：原OSPF工作流程的标准版本，采用如权利要求2中步骤A1-A2- A3- A4- A5- A6-S1-A7工作流程的方案二，且所述标准版本与方案二之间通过工作流程为如权利要求1中步骤A1- A2- A3- A4- A5-A6-A7的方案一实现互通，进而实现路由协议在标准版本—方案一—方案二之间的演进升级序列。
10.如权利要求9所述的切换方法，其特征在于，在步骤C3中，所述通信方法选择方案是第一路由器基于所收到的针对选中接口的一个或多个通信方法版本信息，通过判断以得到；
其中，其判断方法是基于用户预定义的通信方法优先级顺序，选择演进序列靠后的方案，但如果当前的通信方法版本同时包括标准版本和方案二，则给出的通信方案为方案一。
11.如权利要求8或9所述的切换方法，其特征在于，在步骤C4中，包括：
C41，当第一路由器收到1种以上的判断结果时，依照用户预定义的优先级顺序并选用通信方法选择方案中的第一个，然后对结果进行识别；
C42，若该结果与接口当前所用的通信方法一致，该接口下一步所采用的通信方法保持不变，无需切换；
C43，若该结果与接口当前所用的通信方法不同，则需要按预定切换方法对下一步所采用的通信方法进行切换，所述切换方法包括：
在低版本切换到高版本时，是增加相应的事务数据和区块链信息，而在高版本切换到低版本时，是减少相应的事务数据和区块链信息，且在切换时需满足：
若用户定义的超时时间未超时，在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点进行切换；
若用户定义的超时时间已超时，且未在当前版本执行流程中距离当前时刻最近的下一处切换点切换，则执行强制切换；
当强制切换时，根据切换版本的低高转换或高低转换状态，分别选择关闭当前版本后从头执行切换后的较高版本或在删除当前版本的事务数据和区块链并关闭当前版本后，从头执行切换后的较低版本。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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