CN110099137A - 地址转换 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地址转换。一种系统可以包括具有第一通信协议的第一网络、具有第二通信协议的第二网络、以及与第一网络和第二网络通信的至少一个边缘设备。边缘设备可以包括转换器，用于将与第一网络相关联并且基于第一通信协议的第一地址转换成与第二网络相关联并且基于第二通信协议的第二地址。第二地址可以包括基于第一地址的第一片段的第一地址部分、具有基于第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分、以及具有定位器地址的第三地址部分。

Description

地址转换
背景技术
许多网络(例如，校园网络)利用许多不同的网络技术(例如，有线或WIFI以太网、以及IPv4和IPv6子网)将边缘网络连接在一起。这样的网络可以利用覆盖/底层(overlay/underlay)架构，其中虚拟网络(覆盖网络)被构建在底层网络基础设施(底层网络)之上。
附图说明
下面将参考以下附图描述各种示例：
图1A是示例覆盖/底层网络系统的框图；
图1B是示例覆盖/底层网络系统的框图；
图1C是示例边缘设备的框图；
图2是底层网络的源地址的示例地址格式的框图；
图3是底层网络的目的地址的示例地址格式的框图；
图4A是用于在进入底层网络时将覆盖地址转换成底层地址的方法的示例流程图；
图4B是用于在进入底层网络时将覆盖地址转换成底层地址的方法的示例流程图；和
图5是用于在退出底层网络时将底层地址转换成覆盖地址的方法的示例流程图。
在整个附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。附图不一定按比例绘制，并且可夸大某些部分的尺寸以更清楚地说明所示的示例。此外，附图提供了与描述一致的示例和/或实现；然而，描述不限于附图中提供的示例和/或实现。
具体实施方式
可以提供一种系统和方法，利用标识符定位器寻址(ILA)和底层网络的通信协议(例如，IPv6)的地址格式，在底层网络上路由来自覆盖网络的分组。可以使用转换密钥将与分组相关联的覆盖地址转换并编码为底层网络的地址格式。该系统和方法可用于构建具有零配置的密封底层网络，该密封底层网络能够互连一系列不同的网络技术并支持连接设备的移动性。
系统可以包括具有第一通信协议的第一网络、具有第二通信协议的第二网络以及与第一网络和第二网络通信的至少一个边缘设备。边缘设备可以包括转换器，用于将与第一网络相关联并且基于第一通信协议的第一地址转换成与第二网络相关联的第二地址并且基于第二通信协议的第二地址。第二地址可以包括基于第一地址的第一片段的第一地址部分、具有基于第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分和具有定位器地址的第三地址部分。
方法可以包括：从具有多个设备和第一通信协议的第一网络中的第一设备接收分组，该分组具有第一地址；并生成第二地址，通过将第一地址转换成第二地址，在具有第二通信协议的第二网络上传输分组。第二地址可以包括基于第一地址的第一片段的第一地址部分、具有基于第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分和具有定位器地址的第三地址部分。方法还可以包括通过第二网络将分组传送到第二设备。
设备可以包括用于接收具有基于第一通信协议的第一地址的分组的输入端和用于将第一地址转换成基于第二通信协议的第二地址的转换器。第二地址可以包括基于第一地址的第一片段的第一地址部分、具有基于第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分和具有定位器地址的第三地址部分。设备还可以包括用于基于第二地址传送分组的输出端。
图1A是示例覆盖/底层网络系统的框图。在图1A中，系统100包括底层网络102、覆盖网络104和位于覆盖网络104和底层网络102之间的边界处的边缘设备108。边缘设备108允许覆盖网络104和底层网络102之间的通信。边缘设备108包括转换器114，转换器114用于将覆盖网络104的覆盖地址转换成底层网络102的底层地址101。底层地址101具有包括第一地址部分103、第二地址部分105和第三地址部分109的格式。系统100、边缘设备108和转换器114的操作将在下面进一步讨论。
图1B是示例覆盖/底层网络系统的框图。在图1中，系统100包括底层网络102、覆盖网络104和边缘设备表控制面106。底层网络102可以包含多个设备107，例如网桥和路由器。底层网络102使用可用于在底层网络102上转发数据分组的通信协议。在一个示例中，底层网络通信协议是因特网协议版本6(IPv6)。覆盖网络104使用边缘设备108、110和112与底层网络102通信，边缘设备108、110和112例如位于覆盖网络104和底层网络102之间的边界处。覆盖网络104可用于使用通信协议(诸如例如L2、IPv4或IPv6)来提供服务。在示例中，多个覆盖网络(未示出)可以与底层网络102通信，并且每个覆盖网络可以使用不同的通信协议。边缘设备108、110和112可以是例如交换机或路由器。每个边缘设备108、110、112包括转换器114并且与覆盖网络104中的设备116(例如，有线设备和无线设备)和底层网络102中的设备107通信。图1C是示例边缘设备的框图。在图1C中，示例边缘设备108包括转换器114和至少一个输入端111以及至少一个输出端117。在示例中，边缘设备108包括多个输入端和输出端，分别用于接收分组和传送分组。如上所述，转换器114用于将覆盖地址转换成底层地址101，该底层地址101具有包括第一地址部分103、第二地址部分105和第三地址部分109的格式。如下面进一步讨论的，边缘设备108包括第一数据库和第二数据库，第一数据库包括将转换密钥与覆盖地址相关联的表信息，第二数据库包括将覆盖地址与底层网络102的定位器地址相关联的表信息(如图1A和1B中所示)。
返回图1B，为了通过底层网络102转发来自覆盖网络104的分组，底层网络102中使用的分组的地址格式(例如，底层地址)被设计为允许将来自覆盖网络104的覆盖地址编码成底层地址。在示例中，标识符定位器寻址(ILA)可以与底层网络102的通信协议(例如，IPv6)的底层地址格式一起使用。如下面进一步讨论的，边缘设备108、110、112中的每个转换器114可用于使用转换密钥将来自覆盖网络104的分组的覆盖地址(或第一地址)转换成底层网络102的地址格式(或第二地址)。底层地址包括两部分，标识符地址和定位器地址。标识符地址指定覆盖实体，并且定位器地址标识底层网络上的特定位置(例如，边缘设备)。转换器114可以是边缘设备108、110、112内的功能，并且可以例如以边缘设备108、110、112中的硬件或软件来实现。转换器114可用于将覆盖地址转换成底层网络102的入口处的底层网络102的地址格式并且可用于将底层地址转换成底层网络102的出口处的覆盖地址。在一个示例中，转换器114可以包括用于将覆盖地址转换成底层地址的第一转换器113和用于将底层地址转换成覆盖地址的第二转换器115。系统100还包括与边缘设备108、110和112通信的边缘设备表控制面106。边缘设备表控制面106可用于使用例如以下方法将第一数据库和第二数据库分布到所有边缘设备(例如，边缘设备108、110、112)：其中通过从正在进行的分组交换链路学习来分布转换密钥和定位器地址信息的学习方法，将所有表数据分布在整个网络中作为分布式数据库协议的一部分的推送控制面方法(例如，IS-IS(中间系统到中间系统))，或者构建包含转换密钥和定位器地址信息的、然后根据需要进行查询的单独数据库的牵引控制方法(例如，LISP)
图2是底层网络的源地址的示例地址格式的框图，以及图3是底层网络的目的地址的示例地址格式的框图。在图2中，用于覆盖源地址的底层地址格式200包括用于对覆盖地址的第一片段进行编码的地址的第一部分202、用于对与覆盖地址的第二片段相关联的转换密钥进行编码的地址的第二部分204、以及用于对底层定位器地址进行编码的地址的第三部分206。地址的第一部分202和第二部分204形成覆盖实体的标识符地址208。底层地址200的格式独立于覆盖网络104使用的通信协议。在图3中，用于覆盖目的地址的底层地址格式300包括用于对覆盖地址的第一片段进行编码的地址的第一部分302、用于对与覆盖地址的第二片段相关联的转换密钥进行编码的地址的第二部分304、以及用于对底层定位器地址进行编码的地址的第三部分306。地址的第一部分202和第二部分204形成覆盖实体的标识符地址308。底层地址300的格式独立于覆盖网络104使用的通信协议。
在图2和图3中，被编码在底层地址的第一部分202、302中的覆盖地址的第一片段是来自覆盖地址的一组低阶位(例如，高熵位)。用于识别被编码在底层地址的第二部分204、304中的转换密钥的覆盖地址的第二片段是在去除覆盖地址的第一片段(例如，低阶位)之后剩余的覆盖地址的位。可以使用分布式数据库(例如，上面关于图1描述的第一数据库)来识别转换密钥。被编码在底层地址的第三部分206、306中的定位器地址用于在底层网络102上将分组路由到边缘设备108、110、112(如图1所示)的入口端口并将分组路由离开边缘设备108、110、112的出口端口。被编码在底层地址的第三部分206、306中的定位器地址寻址与覆盖地址相关联的边缘设备并且可以使用分布式数据库(例如，上面关于图1描述的第二数据库)来确定。在一个示例中，定位器地址的格式可以包括本地或全局前缀、区域前缀、路由器ID、路径ID、模块号和端口号。在示例中，系统100可以自动生成定位器地址。
在一个示例中，地址200、300基于包括128位目的地址和源地址的IPv6分组格式。在该示例中，地址200、300的第一部分202、302包括用于对来自覆盖地址的该组低阶位进行编码的32位。该组低阶位可以是例如最高熵位。在该示例中，地址200、300的第二部分204、304包括用于对转换密钥进行编码的32位。在一个示例中，转换密钥可以包括用于覆盖网络通信协议的标识符的3位。地址200、300的较低64位(地址的第一部分202、302和第二部分204、304)对覆盖地址(例如，标识符地址208、308)进行编码。地址200、300的第三部分206、306可以包括用于对底层网络102的定位器地址进行编码的64位。在一个示例中，覆盖地址可以通过将该覆盖地址转换成被编码在底层地址的第一部分202、302和第二部分204、304中的转换密钥和一组低阶位(例如，地址的较低64位)而被压缩。
返回图1，转换器114用于转换覆盖地址并将转换后的地址编码成底层地址的第一部分和第二部分。图4A是用于在进入底层网络时将覆盖地址转换成底层地址的方法的示例流程图。在框402处，从具有第一通信协议和多个设备的第一(或覆盖)网络中的第一设备接收具有第一地址的分组。在框404处，通过将第一地址转换成第二地址来生成第二地址用于在第二(或底层)网络上传输，该第二地址具有第一地址部分、第二地址部分和第三地址部分。第二网络具有第二通信协议。在框406处，通过第二网络将分组传送到第二设备。下面参考图4B进一步描述第二地址的生成。
图4B是用于在进入底层网络时将覆盖地址转换成底层地址的方法的示例流程图。在框402处，如上所述，在边缘设备处从第一(或覆盖)网络接收具有覆盖地址的包，用于进入第二(或底层)网络。在框408处，通过对第一地址部分中的覆盖地址的第一片段进行编码，生成底层地址格式的第一地址部分。在一个示例中，底层地址格式基于IPv6协议(例如，128位地址)。被编码在第一地址部分中的覆盖地址的第一片段可以是来自覆盖地址的一组低阶位(例如，最高熵位)。在框410处，确定覆盖地址的第二片段是否与转换密钥相关联。覆盖地址的第二片段是在去除覆盖地址的第一片段(例如，低阶位)之后剩余的覆盖地址的位。可以使用包括转换密钥和与每个转换密钥相关联的地址片段的表的分布式数据库(例如，上面关于图1描述的第一数据库)来识别转换密钥。在框412处，如果找到转换密钥，则方法前进到框420，生成具有转换密钥的第二地址部分。
在框422处，识别与底层地址相关联的定位器地址。可以使用包括定位器地址和与每个定位器地址相关联的覆盖地址的表的分布式数据库(例如，上面关于图1描述的第二数据库)来识别定位器地址。在框424处，生成具有所识别的定位器地址的第三地址部分。在框406处，如上所述，基于底层地址在第二网络上传送分组。
返回到框412，如果未找到转换密钥，则方法前进到框414。在框414处，创建转换密钥，并且在框416处，将转换密钥及其关联的覆盖地址片段存储在转换密钥数据库(例如，上面关于图1描述的第一数据库)中。在框418处，可以使用控制面将转换密钥数据库分布到覆盖网络中的每个边缘设备。而且，用于识别与覆盖地址相关联的定位器地址的数据库也可以被分布到覆盖网络中的每个边缘设备。可以使用例如分布式数据库技术(该分布式数据库技术使用诸如IS-IS(中间系统到中间系统)、学习方法或牵引方法(例如，LISP)的链路状态路由)，来分布转换密钥数据库和用于识别定位器地址的数据库。一旦创建(框414)并存储(416)转换密钥，就可以在框420处生成具有转换密钥的第二地址的第二部分。在框422处，识别与底层地址相关联的定位器地址。可以使用包括定位器地址和与每个定位器地址相关联的覆盖地址的表的分布式数据库(例如，上面关于图1描述的第二数据库)来识别定位器地址。在框424处，生成具有所识别的定位器地址的第三地址部分。在框406处，如上所述，基于底层地址在第二网络上传送分组。
图5是用于在退出底层网络时将底层地址转换成覆盖地址的方法的示例流程图。在框502处，在边缘设备处从第二(或底层)网络接收分组，用于从第二网络进入第一(或覆盖)网络。该分组具有上面关于图1-3描述的格式的地址。在框504处，将编码在底层地址中的转换密钥变换或转换成覆盖地址的第二片段。可以使用包括转换密钥和与每个转换密钥相关联的地址片段的表的分布式数据库(例如，上面关于图1描述的第一数据库)来识别覆盖地址的片段。在框506处，使用从转换密钥恢复的第二片段以及被编码在底层地址中的覆盖地址的第一片段(例如，底层地址的第一部分)来重构覆盖地址。在框508处，在第一(或覆盖)网络中传送分组。
尽管已经参考示例实现描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。例如，尽管可能已经将不同的示例实现描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是可以预期所描述的特征可以彼此互换或者可选地在所描述的示例实现或在其他替代实现中彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，所以并非技术的所有变化都是可预见的。参考示例实施方式描述并在所附权利要求中阐述的本公开明显旨在尽可能广泛。例如，除非特别指出，否则记载单个特定元件的权利要求也包括多个这样的特定元件。权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅区分不同的元件，并且除非另有说明，否则不与本公开中的元件的特定顺序或特定编号具体相关联。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
具有第一通信协议的第一网络；
具有第二通信协议的第二网络；
与所述第一网络和所述第二网络通信的至少一个边缘设备，所述边缘设备包括转换器，所述转换器用于将与所述第一网络相关联并且基于所述第一通信协议的第一地址转换成与所述第二网络相关联并且基于所述第二通信协议的第二地址，所述第二地址包括：
基于所述第一地址的第一片段的第一地址部分；
具有基于所述第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分；和
具有定位器地址的第三地址部分。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一网络是覆盖网络，并且所述第二网络是底层网络。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二通信协议是IPv6协议。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一地址的所述第一片段是一组低阶位。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一地址的所述第二片段包括在从所述第一地址去除所述一组低阶位之后剩余的一组位。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个边缘设备包括多个边缘设备，并且所述系统进一步包括耦接到所述多个边缘设备的控制面，所述控制面用于将第一数据库和第二数据库分布到所述多个边缘设备中的每个边缘设备，所述第一数据库将所述转换密钥与所述第一地址的所述第二片段相关联，并且所述第二数据库将所述定位器地址与所述第一地址相关联。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述转换器进一步将与所述第二网络相关联的所述第二地址的所述第一地址部分和所述第二地址部分转换成与所述第一网络相关联的所述第一地址。
8.一种方法，包括：
从具有多个设备和第一通信协议的第一网络中的第一设备接收分组，所述分组具有第一地址；
通过将所述第一地址转换成第二地址来生成所述第二地址，所述第二地址用于在具有第二通信协议的第二网络上传输所述分组，所述第二地址包括：
基于所述第一地址的第一片段的第一地址部分；
具有基于所述第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分；和
具有定位器地址的第三地址部分；以及
通过所述第二网络将所述分组传送到第二设备。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一网络是覆盖网络，并且所述第二网络是底层网络。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二通信协议是IPv6协议。
11.根据权利要求8所述的方法，所述第一地址的所述第一片段是一组低阶位。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一地址的所述第二片段包括在从所述第一地址去除所述一组低阶位之后剩余的一组位。
13.根据权利要求8所述的方法，使用第一数据库将所述转换密钥与所述第一地址的所述第二片段相关联。
14.根据权利要求13所述的方法，其中使用第二数据库将所述定位器地址与所述第一地址相关联。
15.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
在第二设备处接收具有所述第二地址的所述分组；
使用所述第一数据库将所述第二地址部分中的所述转换密钥变换成所述第一地址的所述第二片段；
根据所述第二地址的所述第一部分中的所述第一地址的所述第一片段、以及所述第一地址的所述第二片段来构造所述第一地址；和
基于所述第一地址在所述第一网络中传送所述分组。
16.一种设备，包括：
用于接收具有基于第一通信协议的第一地址的分组的输入端；
用于将所述第一地址转换成基于第二通信协议的第二地址的转换器，所述第二地址包括：
基于所述第一地址的第一片段的第一地址部分；
具有基于所述第一地址的第二片段的转换密钥的第二地址部分；和
具有定位器地址的第三地址部分；以及
用于基于所述第二地址传送所述分组的输出端。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述第二通信协议是IPv6协议。
18.根据权利要求16所述的设备，其中所述第一地址的所述第一片段是一组低阶位。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述第一地址的所述第二片段包括在从所述第一地址去除所述一组低阶位之后剩余的一组位。
20.根据权利要求16所述的设备，其中所述转换器进一步将所述第二地址的所述第一地址部分和所述第二地址部分转换成所述第一地址。
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