CN111163008A

CN111163008A - 一种IPv6单播地址压缩方法、系统及汇聚分流设备

Info

Publication number: CN111163008A
Application number: CN201911368259.0A
Authority: CN
Inventors: 郑展伟; 冀晓凯; 房超; 蔡文杰
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Tongding Interconnection Information Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Tongding Interconnection Information Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种IPv6单播地址压缩方法、系统及汇聚分流设备。所述方法包括：分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的64位单播地址。本发明通过将ipv6规则进行压缩，经过压缩后，有效降低了ipv6规则的存储开销。首先从空间方面，通过使用该技术，使得网络设备在存储包含ipv6地址的规则时，使用的内存空间减少，且有效减少了设备的制作成本。其次从时间方面，通过使用该技术，有效减少了报文与规则进行匹配的比特数。优化提高了规则匹配的速度，优化了设备的处理速度。

Description

一种IPv6单播地址压缩方法、系统及汇聚分流设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种IPv6单播地址压缩方法、系统及汇聚分流设备。

背景技术

IPv6地址总共有128位组成，整体上分为三类：单播地址，任播地址，组播地址。

单播地址：一个单播地址对应一个接口，发往单播地址的数据包会被对应的接口接收；单播地址又分为本地链路单播地址和全球单播地址。

任播地址：一个任播地址对应一组接口，发往任播地址的数据包会被这组接口的其中一个接收，被哪个接口接收由具体的路由协议确定；

组播地址：一个组播地址对应一组接口，发往组播地址的数据包会被这组的所有接口接收；

完整的Ipv6地址占用比特数128位，对于分流器使用场景：要下发上千万条的ipv6规则，需要下发千万条数量的完整ipv6地址，占用内存空间太多。

发明内容

针对现有技术中规则占用内存太多的问题，本发明目提供了一种IPv6单播地址压缩方法、系统及汇聚分流设备，以减少每条ipv6地址占用的比特数。

一方面，本发明提供了一种IPv6单播地址压缩方法，应用于汇聚分流设备，所述方法包括以下步骤：

所述汇聚分流设备分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；所述汇聚分流设备分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的单播地址；所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数。

可选地，所述分别识别IPv6单播地址中字符串之前，还包括以下步骤：

所述汇聚分流设备根据单播前缀、TLAID、RESERVED、NLAID、SLAID和接口ID，将IPv6单播地址分成单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段。

可选地，所述汇聚分流设备在单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中，分别抽取0-3位、0-13位、0-8位、0-24位、0-16位和0-64位。

可选地，所述汇聚分流设备分别从单播前缀字段抽取0个比特，TLAID抽取5个比特，RESERVED字段抽取0个比特，NLAID字段抽取8个比特，SLAID字段抽取6个比特，接口ID字段抽取45个比特，组成总共64比特的新的IPv6单播地址地址。

另一方面，本发明提供了一种IPv6单播地址压缩系统，运行于汇聚分流设备，包括：识别模块，用于分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；抽取模块，用于分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的64位单播地址；所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数。

可选地，所述系统还包括：分段模块，用于根据单播前缀、TLAID、RESERVED、NLAID、SLAID和接口ID，将IPv6单播地址分成单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段。

第三方面，本发明还提供了一种汇聚分流设备，所述汇聚分流设备包括输出端口、处理器和存储器，所述输出端口通过总线连接于所述处理器，所述处理器和所述存储器通过总线电连接；所述存储器中存储有程序代码；所述处理器，用于通过所述总线从所述存储器中读取并运行所述程序代码，执行上述的方法。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过将ipv6规则进行压缩，经过压缩后，有效降低了ipv6规则的存储开销。首先从空间方面，通过使用该技术，使得网络设备在存储包含ipv6地址的规则时，使用的内存空间减少，且有效减少了设备的制作成本。其次从时间方面，通过使用该技术，有效减少了报文与规则进行匹配的比特数。优化提高了规则匹配的速度，优化了设备的处理速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中所述的IPv6单播地址压缩方法流程示意图；

图2是本发明实施例中IPv6单播地址各字段分布示意图；

图3是本发明实施例中抽取前和抽取后IPv6单播地址对比图；

图4是本发明实施例中抽取后新的IPv6单播地址示意图；

图5是本发明实施例中所述的IPv6单播地址压缩系统结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1至图3所示，本实施例提供了一种IPv6单播地址压缩方法，应用于汇聚分流设备，所述方法包括步骤S1和步骤S2。

步骤S1：所述汇聚分流设备分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；

步骤S2：所述汇聚分流设备分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的64位单播地址；所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数。

可选地，在所述步骤S1之前，还可以包括步骤S0。

步骤S0：所述汇聚分流设备根据单播前缀、TLAID、RESERVED、NLAID、SLAID和接口ID，将IPv6单播地址分成单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段。

所述汇聚分流设备在单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中，分别抽取0-3位、0-13位、0-8位、0-24位、0-16位和0-64位。

如图1所示，全球单播地址的前3位格式前缀，用于区分其他地址类型；

TLA ID(13位):表示顶级聚合体；

NLA ID(24位):表示下级聚合体，这两个都是运营商管理的路由；

SLA ID(16位):表示节点级聚合体是本地站点管理的16位子网ID；

Reserved(8位):字节段是以备将来TLA或NLA扩充之用的为保留位。

接口ID(64位):是用于识别SLA网络中某个接口的唯一性。

如图2所示，在抽取时：

从单播前缀字段中抽取0个比特，当使用的场景为单播场景时，因为不需要用单播前缀来判断是否是单播场景，故抽取该字段0位有效数据；

从TLAID字段中抽取5个比特，该字段标识了路由层次结构的最高层，由Internet地址授权机构IANA来分配和管理，可根据现有已知的分配的情况，从13位中抽取5个位；所述已知的分配情况是指：TLAID是运营商从IANA申请的，分配情况是指IANA已经分配的值，能从IANA查询出来。然后分配包含对应个数的位数，5位就是可以识别2的5次方个(32个)；

从RESERVED字段中抽取0个比特，该字段为保留位，没有使用，选择0位。

从NLAID字段中抽取8个比特，该字段表示下级聚合体，该字段由运营商建立多级的寻址结构，抽取8位，就基本满足需求；

从SLAID字段中抽取6个比特，表示子网ID，根据应用场景该字段可多可少，视情况而定，一般选择6位左右可以满足需要；

从接口ID字段中抽取45个比特，该字段是用于识别SLA网络中某个接口的唯一性，视现有网络的使用情况，抽取大于40位的个数就能达到万亿数量级别的个数，基本满足现有网络的使用。

通过上述抽取，组成总共64比特的新地址，如图3所示。本领域技术人员在实际应用中，可以灵活控制在每个字段中抽取的长度。

由于对ipv6地址进行了抽取压缩，所以理论上会存在一定概率的规则误命中，不过由于ipv6灵活五元组规则本身字段长度较长，误命中概率非常低，在实际工程应用中是完全可以接受的。

如图4所示，另一方面，本实施例公开了一种IPv6单播地址压缩系统，包括识别模块101、抽取模块102和分段模块103：

识别模块101，用于分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；

抽取模块102，用于分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的64位单播地址；所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数。

分段模块103，用于根据单播前缀、TLAID、RESERVED、NLAID、SLAID和接口ID，将IPv6单播地址分成单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段。

以上各单元可以是由软件代码实现，此时，上述的各单元可存储于存储器内。以上各单元同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。

本发明实施例提供的IPv6单播地址压缩系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

第三方面，本申请实施例提供了一种汇聚分流设备，所述汇聚分流设备包括输出端口、处理器和存储器。所述输出端口通过总线连接于所述处理器。所述处理器和所述存储器通过总线电连接。所述存储器中存储有程序代码。所述处理器，用于通过所述总线从所述存储器中读取并运行所述程序代码，执行上述的方法。

汇聚分流设备还包括存储控制器，存储器、存储控制器、处理器、外设接口、输出端口各元件之间直接或间接地电连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件之间可以通过一条或多条通讯总线或信号总线实现电连接。IPv6单播地址压缩方法分别包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中的软件功能模块，例如所述IPv6单播地址压缩系统包括的软件功能模块或计算机程序。

存储器可以存储各种软件程序以及模块，如本申请实施例提供的IPv6单播地址压缩方法及系统对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本申请实施例中的IPv6单播地址压缩方法。

存储器可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种IPv6单播地址压缩方法，其特征在于，应用于汇聚分流设备，所述方法包括以下步骤：

所述汇聚分流设备分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；

所述汇聚分流设备分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的单播地址；所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数。

2.根据权利要求1所述的IPv6单播地址压缩方法，其特征在于，所述分别识别IPv6单播地址中字符串之前，还包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的IPv6单播地址压缩方法，其特征在于，所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数，包括：

4.根据权利要求1所述的IPv6单播地址压缩方法，其特征在于，所述汇聚分流设备分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的单播地址，包括：

所述汇聚分流设备分别从单播前缀字段抽取0个比特，TLAID抽取5个比特，RESERVED字段抽取0个比特，NLAID字段抽取8个比特，SLAID字段抽取6个比特，接口ID字段抽取45个比特，组成总共64比特的新的IPv6单播地址地址。

5.一种IPv6单播地址压缩系统，其特征在于，运行于汇聚分流设备，包括：

识别模块，用于分别识别IPv6单播地址中的单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中的字符串；

抽取模块，用于分别从单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段中抽取字符，组成新的64位单播地址；所述每个字段中抽取字符的数量为0到该字段的最大位数。

6.根据权利要求5所述的IPv6单播地址压缩系统，其特征在于，所述系统还包括：

分段模块，用于根据单播前缀、TLAID、RESERVED、NLAID、SLAID和接口ID，将IPv6单播地址分成单播前缀字段、TLAID字段、RESERVED字段、NLAID字段、SLAID字段和接口ID字段。

7.一种汇聚分流设备，其特征在于，所述汇聚分流设备包括输出端口、处理器和存储器，所述输出端口通过总线连接于所述处理器，所述处理器和所述存储器通过总线电连接；所述存储器中存储有程序代码；所述处理器，用于通过所述总线从所述存储器中读取并运行所述程序代码，执行如权利要求1-4任一权项所述的方法。