CN111464449B - 一种域间流量本地化交换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种域间流量本地化交换方法，利用基于IP地址的AS分析技术和IP地址转换技术实现，为网络用户搭建一个基于连接的虚电路服务，确保用户路由与流量转发的性能。该方法根据网络用户的目的地址IP和源地址IP，计算出相应的互联网服务供应商(ISP)，构建一个流量本地化转换表即路由转换表，从而实现互联网流量的本地化交换的一种方法。本发明可实现域间流量的本地化交换，避免本地流量绕行“上游链路”，降低带宽成本，提高网络性能。

Description

一种域间流量本地化交换方法
技术领域
本发明属于域间流量交换技术领域，特别涉及一种域间流量本地化交换方法。
背景技术
随着互联网应用快速增长，异构环境、泛在联网、移动接入和海量流媒体等新应用的不断涌现，传统网络结构已经开始显得有些力不从心。由于数据流量的与日俱增，面对海量的流量，传统网络架构的传输存在缺少灵活性，网络传输成本高等诸多问题。
传统互联网的构成是由许多不同的自治系统(Autonomous systems，简称AS)进行互相连接形成一个全球性的网络。在互联网架构中，按照自治系统的规模大小进行划分，规模越大的自治系统处于网络架构中越上层。在传统网络架构传输中，同层次的AS进行传输时需要通过上个层次的AS。这样的传输模式导致了数据流量在网络传输中增加时延和带宽成本，可能会产生一定的网络拥塞，影响网络性能等问题。
发明内容
本发明的目的在于实现域间流量的本地化交换，避免本地流量绕行“上游链路”，降低带宽成本，提高网络性能。为实现上述发明目的，本发明提供了一种利用AS分析技术和IP转换技术实现的域间流量本地化交换方法，所述方法包括以下步骤:
S1:初始参数的输入与获取
S1.1:系统管理员在服务端输入初始参数，包括本网络所接入的ISP名称，本网络的AS号以及ISP已经分配给本网络的接入IP地址；
S1.2:用户在客户端输入路由定制参数，包括源IP地址、目的IP地址；
S1.3:输入路由的服务时间、服务质量等参数；
S1.4:本地化交换系统从客户端获取用户的源IP地址、目的IP地址、服务时间、服务质量等参数；
S2:定制网络路由
S2.1:根据S1.2获取的源IP地址和目的IP地址，通过IP地址的AS分析技术获得源IP地址与目的IP地址的AS号；
S2.2:查询用户输入客户端的目的IP地址，得到用户所在AS的AS号、所接入的ISP名称与类型等信息；
S2.3将步骤S2.2得到的信息与用户输入的其它信息封装成请求报文；
S2.4用户通过发送请求报文到服务端，让服务端构建路由表；
S3:服务端构建路由表
用户发送请求报文给本地化交换系统构造路由表，生成路由表项；所述的路由表项的生成包括如下步骤：
S3.1用户发送请求报文到本地化交换系统；
S3.2本地化交换系统收到用户请求报文，进行解析；
S3.3对于源IP地址，得到对应的源AS以及确认分配相应的源接口IP地址，保存其源AS和源接口IP地址(SenIP地址)入路由表；
S3.4对于目的IP地址，得到对应的目的AS以及确认分配相应的目的接口IP地址，保存其目的AS和目的接口IP地址(DenIP地址)入路由表；
S3.5对于(源IP地址，目的IP地址)，保存(源AS，源接口IP地址(SenIP地址)，源IP地址；目的AS，目的接口IP地址(DenIP地址)，目的IP地址)入路由表构成一个路由表项；请求报文包括源地址，源属ISP，目的地址，目属ISP；结合本地化交换系统的配置信息包括不同ISP与不同接入IP地址的对应关系，可以构建路由表，其路由表项包括源IP地址，源属ISP，封装SenIP，目IP地址，目属ISP，封装DenIP；
S4:用户流量的转发
S4.1用户识别：本地化交换系统收到来自定制用户的流量，根据定制用户的流量分组的源IP地址识别该用户是否为合法用户；
S4.2如果该用户为非法用户，按照一般流量的方式处理；如果该用户为合法用户，将该定制用户的流量分组从相应的ISP端口转发出去；
S5:用户流量的返回。
优选的，步骤S2.1中所述的根据S1.2获取的源IP地址和目的IP地址，通过IP地址的AS分析技术获得源IP地址与目的IP地址的AS号的方法，包括如下步骤：
S2.11:通过WHOIS方式进行查询，通过使用WHOIS服务器向外提供的通信协议进行查询；
S2.12:将源网络IP地址进行封装，封装成请求报文，将请求报文发送到WHOIS服务器上；
S2.13:WHOIS服务器收到请求报文，解析请求报文，取出用户请求查询IP地址进行查询，将查询得到的信息封装到响应报文中发送到用户；
S2.14:用户接受到响应报文，解析WHOIS服务器的响应报文，取出查询得到的相关信息，比如AS号，所接入的ISP名称与类型。
优选的，步骤S4.2中所述的转发包括如下步骤：
S4.2.1:本地化交换系统如果判断用户流量合法，则检索路由表，在路由表中根据目的IP地址检索获得目的接口IP地址(DenIP地址)；
S4.2.2:重新封装流量数据报，将DenIP作为新的源IP地址；
S4.2.3:通过DenIP相对应的端口，将该分组从系统中相应的ISP端口转发出去。
优选的，步骤S5中所述的用户流量的返回，具体包括如下步骤：
S5.1:目的用户收到本地化交换系统发送的数据流量，进行解析，直接取出数据部分；
S5.2:目的用户将自己的IP地址，ISP作为源IP地址，源属ISP封装数据包；
S5.3:将原数据包中的源IP地址和ISP作为目的IP地址，目属ISP封装数据包；
S5.4:目的用户根据自己的IP地址所属的ISP，根据ISP选择链路转发，发送返回系统服务端；
S5.5:数据报的发送。
有益效果
实施本发明，具有如下有益效果：
首先，本发明利用IP地址的AS分析技术和IP地址转换技术实现的流量本地化交换的方法，达到本地数据流量无需通过上游链路，直接在本地中实现数据流量的交换。
其次，本发明通过IP地址分析AS及AS相关信息，识别本地流量，通过为网络用户搭建一个基于连接的虚电路服务，提供了一种用户服务路由与流量交换的解决方案，不仅实现了域间流量本地化交换，而且提高了网络性能，降低带宽成本。
同时，本发明考虑到本地网络中各大运营商为用户提供网络服务，不仅实现本地流量本地化的交换，而且本地的网络中各大运营商之间也可以进行流量交换，提供了跨网络供应商之间的网络服务，同时保证本地网络的网络性能。
附图说明
图1为本发明一种域间流量本地化交换实现方法的流程示意图；
图2为本发明一种域间流量本地化交换实现方法步骤S2的流程图；
图3为本发明一种域间流量本地化交换实现方法步骤S3的流程图；
图4为本发明一种域间流量本地化交换实现方法步骤S4的流程图；
图5为本发明一种域间流量本地化交换实现方法步骤S5的流程图；
图6为本发明一种域间流量本地化交换实现方法实施例一的本地流量交换系统示意图；
图7为本发明一种域间流量本地化交换实现方法的实施例一的流程示意图；
图8为本发明一种域间流量本地化交换实现方法实施例一封装数据示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明提出的域间流量本地化交换的实现方法，采用一种基于IP地址的AS分析技术和IP转换技术实现流量交换的实现方法，通过用户输入的参数信息，定制用户路由信息，构建路由表，基于路由表项实现流量本地化交换的实现方法。由于网络流量传输需要网络供应商提供网络服务，因此在设计本发明中的路由表需要分析网络服务供应商(internetservice provider,简称ISP)。域间流量本地化流量的设计思想是:根据用户流量分析源IP，目的IP地址，查看是否属于本地化流量。如果是本地化流量，那么通过IP地址分析、获取相关AS信息参数。通过得到的信息参数为用户定制路由，发送报文请求服务端构建路由表项，基于路由表进行流量的转发，完成域间流量本地化的交换。具体实施方式结合附图详细说明如下:
实施例一
如图6所示，假设一个用户为南宁市电信用户，IP地址为219.159.128.100。南宁电视台所在的ISP是联通，IP地址为221.7.128.100。系统服务端上有电信和联通的两个IP地址对应的端口，其中电信IP地址为219.159.128.101，联通IP地址为221.7.128.101。现在用户通过本地流量交换系统访问南宁电视台。
如图7所示，用户通过连接到本地流量交换服务端，通过系统服务端访问南宁电视台。
具体步骤如下：
1.用户输入初始参数:源IP地址：219.159.128.100。
2.输入定制路由参数：目的IP地址：221.7.128.100、服务时间、服务质量等参数。
3.系统根据用户输入的信息用于定制路由参数。
4.通过解释定制路由的源网络和目的网络IP，通过WHOIS查询获得IP地址的AS号、所接入的ISP名称和类型
(a)将源IP地址219.159.128.100封装成请求查询报文，发送到WHOIS服务器
(b)WHOIS服务器接收到请求报文，解析查询，查询IP地址219.159.128.100，得到AS号为4143，接入的ISP为广西南宁电信。WHOIS服务器将查询得到的结果封装成报文返回用户。
(c)用户接受到响应报文，取出查询结果。得到源IP地址：219.159.128.100，宿主AS：4143，所接入的ISP：广西南宁电信。
(d)同样方法查询目的IP地址221.7.128.100。
5.用户根据用户网络本身相应的ISP与系统服务端建立连接。用户通过查询得到的ISP类型—电信，与系统服务端IP地址219.159.128.101建立ISP为电信的网络链路，重新封装数据报，将地址219.159.128.101封装成目的地址发送到系统服务端。
6.用户发送请求报文到系统服务端，该报文包括源地址，源属ISP，目的地址，目属ISP，本网络接入的ISP类型。具体为：源地址(219.159.128.100)，源属ISP(电信)，目的地址(221.7.128.100)，目属ISP(联通)，本网络接入的ISP类型(电信)。
7.系统服务端收到请求报文构建路由表。路由表表项包括：源IP地址，源属ISP，封装SenIP；目的IP地址，目属ISP，封装DenIP)。具体生成路由表为：源IP地址(219.159.128.100)，源属ISP(电信)，封装SenIP(219.159.128.100)；目的IP地址(221.7.128.100)，目属ISP(联通)，封装DenIP(221.7.128.101)。
8.系统接收用户定制流量。判断用户是否合法用户，如果是则进一步处理，反之按一般流量处理。系统收到用户的定制流量，判断发现用户定制流量的目的IP地址是221.7.128.100属于本地流量，则进一步处理。
9.通过检索定制流量中的目的IP地址检索路由表，重新封装数据报文。通过解析发现用户的定制流量中目的IP地址为221.7.128.100，检索路由表，得到DenIP地址221.7.127.101，将DenIP地址封装为源IP地址。
10.将封装好的数据报发送出去。通过系统服务端IP地址221.7.128.101，ISP为联通的端口上发送到南宁电视台。
11.目的用户接受收数据流量。目的用户南宁电视台收到数据流量，去掉首部，直接取出数据部分。
12.目的用户的流量返回。目的用户利用接受到的数据流量取出IP地址重新封装数据报，返回用户。具体操作：目的用户—南宁电视台，通过接收到的数据流量报文取出用户源IP地址219.159.128.100，DenIP地址221.7.128.101，再与目的用户本身的IP地址和数据块部分，重新封装成数据报，返回到系统服务端。
13.系统服务端收到返回流量，重新封装数据报，转发到用户。具体操作：系统服务端收到返回流量，解析取出目的IP地址219.159.128.100，查询路由表得SenIP地址219.159.128.101，作为目的地址重新封装数据报发送到用户。
在整个传输数据过程中封装数据有四次，具体如图8所示。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化与变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种域间流量本地化交换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:初始参数的输入与获取；
S1.1:系统管理员在服务端输入初始参数，包括本网络所接入的ISP名称，本网络的AS号以及ISP已经分配给本网络的接入IP地址；
S1.2:用户在客户端输入路由定制参数，包括源IP地址、目的IP地址；
S1.3:输入路由的服务时间、服务质量参数；
S1.4:本地化交换系统从客户端获取用户的源IP地址、目的IP地址、服务时间、服务质量；
S2:定制网络路由；
S2.1:根据S1.2获取的源IP地址和目的IP地址，通过IP地址的AS分析技术获得源IP地址与目的IP地址的AS号；
S2.2:查询用户输入客户端的目的IP地址，得到用户所在AS的AS号、所接入的ISP名称与类型信息；
S2.3将步骤S2.2得到的信息与用户输入的其它信息封装成请求报文；
S2.4用户通过发送请求报文到服务端，让服务端构建路由表；
S3:服务端构建路由表；
用户发送请求报文给本地化交换系统构造路由表，生成路由表项；所述的路由表项的生成包括如下步骤：
S3.1用户发送请求报文到本地化交换系统；
S3.2本地化交换系统收到用户请求报文，进行解析；
S3.3对于源IP地址，得到对应的源AS以及确认分配相应的源接口IP地址，保存其源AS和源接口IP地址(SenIP地址)入路由表；
S3.4对于目的IP地址，得到对应的目的AS以及确认分配相应的目的接口IP地址，保存其目的AS和目的接口IP地址(DenIP地址)入路由表；
S3.5对于(源IP地址，目的IP地址)，保存(源AS，源接口IP地址(SenIP地址)，源IP地址；目的AS，目的接口IP地址(DenIP地址)，目的IP地址)入路由表构成一个路由表项；请求报文包括源地址，源属ISP，目的地址，目属ISP；结合本地化交换系统的配置信息包括不同ISP与不同接入IP地址的对应关系，可以构建路由表，其路由表项包括源IP地址，源属ISP，封装SenIP，目IP地址，目属ISP，封装DenIP；
S4:用户流量的转发；
S4.1用户识别：本地化交换系统收到来自定制用户的流量，根据定制用户的流量分组的源IP地址识别该用户是否为合法用户；
S4.2如果该用户为非法用户，按照一般流量的方式处理；如果该用户为合法用户，将该定制用户的流量分组从相应的ISP端口转发出去；
S5:用户流量的返回。
2.如权利要求1所述的一种域间流量本地化交换方法，其特征在于，步骤S2.1中所述的根据S1.2获取的源IP地址和目的IP地址，通过IP地址的AS分析技术获得源IP地址与目的IP地址的AS号的方法，包括如下步骤：
S2.11:通过WHOIS方式进行查询，通过使用WHOIS服务器向外提供的通信协议进行查询；
S2.12:将源网络IP地址进行封装，封装成请求报文，将请求报文发送到WHOIS服务器上；
S2.13:WHOIS服务器收到请求报文，解析请求报文，取出用户请求查询IP地址进行查询，将查询得到的信息封装到响应报文中发送到用户；
S2.14:用户接受到响应报文，解析WHOIS服务器的响应报文，取出查询得到的相关信息，比如AS号，所接入的ISP名称与类型。
3.如权利要求1所述的一种域间流量本地化交换方法，其特征在于，步骤S4.2中所述的转发包括如下步骤：
S4.2.1:本地化交换系统如果判断用户流量合法，则检索路由表，在路由表中根据目的IP地址检索获得目的接口IP地址(DenIP地址)；
S4.2.2:重新封装流量数据报，将DenIP作为新的源IP地址；
S4.2.3:通过DenIP相对应的端口，将该分组从系统中相应的ISP端口转发出去。
4.如权利要求1所述的一种域间流量本地化交换方法，其特征在于，步骤S5中所述的用户流量的返回，具体包括如下步骤：
S5.1:目的用户收到本地化交换系统发送的数据流量，进行解析，直接取出数据部分；
S5.2:目的用户将自己的IP地址，ISP作为源IP地址，源属ISP封装数据包；S5.3:将原数据包中的源IP地址和ISP作为目的IP地址，目属ISP封装数据包；
S5.4:目的用户根据自己的IP地址所属的ISP，根据ISP选择链路转发，发送返回系统服务端；
S5.5:数据报的发送。
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UMIR 系统设计与实现;秦董洪;《通信学报》;20130930(第34卷第Z2期);全文 *

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