CN111555982B - 一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路由技术领域，提供了基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法和系统。包括：由IPv6报文经过的每一个中转路由器将转发路径信息及对应的服务质量信息写入传输路径特征报头；根据接收到的所有IPv6报文中的传输路径特征报头更新路径特征临时表；将路径特征临时表中每条转发路径的数据按照转发路径的层级逆序生成选路表；根据选路表中每条转发路径的数据生成智能选路表；由智能选路表中选取符合要求的完整转发路径填入待转发的IPv6业务报文的路由报头，根据选取的完整转发路径对IPv6报文进行转发。本发明依据获得的传输路径信息和业务的QoS保障要求来计算出业务数据报文的最优转发路径，实现业务的QoS保障。

Description

一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法和系统

技术领域

本发明涉及路由技术领域，特别是涉及一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法和系统。

背景技术

随着网络的普及和业务的多样化使得互联网流量激增，各业务之间相互影响、抢占有限的网络资源，从而产生网络拥塞、传输时延变长、误码率加大、丢包率升高等问题，导致业务质量（Quality of Service，简写为：QoS）下降甚至不可用。最有效的解决方案就是应用一个“有保证”的策略对网络流量进行管理，QoS技术就是在这种背景下发展起来的，其目的是针对各种业务的不同需求，为其提供端到端的服务质量保证。QoS是有效利用网络资源的工具，它允许不同的流量不平等的竞争网络资源，语音、视频和重要的数据应用在网络设备中可以优先得到服务。

在IP通信网络中，IP数据报文按照路由协议规则，经过多个、不同层级的路由器之间的链路，从数据的发送端转发至接收端。为了使网络结构更加稳定，避免某一链路中断导致整个数据传输通路的中断，同一层级至少具有2台同等地位的路由器，各层级的路由器之间一般具有多条路由优先级相同的链路形成冗余结构。一个IP报文从发送端A传输至接收端B的路径可能为“发送端A-路由器1-路由器3-路由器5-路由器7-接收端B”，也可能为“发送端A-路由器2-路由器4-路由器6-路由器8-接收端B”，亦可能为“发送端A-路由器1-路由器4-路由器5-路由器8-接收端B”，等等。这种网络结构在提供传输通路冗余性的同时，也会造成数据报文传输路径的不确定性。在实际网络环境中，各个层级路由器之间的传输链路因为业务繁忙程度、光衰变化、故障中断或参数配置等原因往往具有不同的传输质量，而现有路由协议无法将业务传输质量的变化体现在路由规则上，从而出现同一组发送端和接收端之间的同一业务的前后2个IP报文在传输过程中由于所经过的传输链路不同而有不同的传输速率、传输时延、误码率和丢包率，等等。当业务传输链路中的某个或某几个链路出现故障时，一定比例的业务报文会经由故障链路传输，造成业务质量的不稳定和指标下降。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在实际网络环境中，各个层级路由器之间的传输链路因为业务繁忙程度、光衰变化、故障中断或参数配置等原因往往具有不同的传输质量，而现有路由协议无法将业务传输质量的变化体现在路由规则上，从而出现同一组发送端和接收端之间的同一业务的前后2个IP报文在传输过程中由于所经过的传输链路不同而有不同的传输速率、传输时延、误码率和丢包率等等。当业务传输链路中的某个或某几个链路出现故障时，一定比例的业务报文会经由故障链路传输，造成业务质量的不稳定和指标下降。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法和系统：由IPv6报文经过的每一个中转路由器将IPv6报文传输中途径的每一个中转路由器的转发路径信息及对应的服务质量信息写入传输路径特征报头，其中，服务质量信息为一个或多个能代表当前中转路由器服务质量的路由器特征；接收至少一条携带传输中途径的每一个中转路由器的转发路径信息及对应的服务质量信息的IPv6报文并解析报文扩展头，提取报文扩展头中传输路径特征报头；根据接收到的所有IPv6报文中的传输路径特征报头更新路径特征临时表，其中，路径特征临时表中包含每条转发路径的服务质量信息；根据IPv6报文经过的转发路径，将路径特征临时表中每条转发路径的数据按照转发路径的层级逆序生成选路表；根据选路表中每条转发路径的数据生成智能选路表，其中，智能选路表的每条中转路径信息中包含由每条转发路径的服务质量信息汇总后生成的服务质量等级字段；按照IPv6报文的业务需要的服务质量保障等级要求，在智能选路表中根据服务质量等级字段选取符合要求的完整转发路径，将选取的完整转发路径填入待转发的IPv6业务报文的路由报头，根据选取的完整转发路径对IPv6报文进行转发。

优选的，解析报文扩展头包括：判断待转发的IPv6报文中是否存在传输路径特征报头；若不存在，则将原IPv6报头下一报头字段值设为0，并将所述的传输路径特征报头嵌入原IPv6报文的IPv6报头之后，并将处理后的IPv6报文进行转发。

优选的，传输路径特征报头的字段包括至少一组路由器特征字段组，其中，路由器特征字段的数量不少于IPv6报文经过的路由器的数量，以便于记录各路由器的服务质量数据。

优选的，路径特征临时表的字段包括至少一组转发过程中经过的路径相关参数信息，其中，路径相关参数信息的数量不少于转发过程中经过的路由器数量，路径相关参数信息根据传输路径特征报头中相应字段的数据获得。

优选的，选路表包括至少一组基础字段和至少一组增强字段，其中，基础字段记录以路由器为维度的路径信息，增强字段记录以路由器的具体中继为维度的转发路径信息，基础字段和增强字段中各字段的值根据路径特征临时表中各层级每个路径相关参数信息的相应字段的数据获得，按照路径的层级逆序生成。

优选的，智能选路表的字段包括服务质量等级字段，服务质量等级字段根据选路表中与服务质量相应的字段的数据获得，以便于标识转发路径的服务质量是否满足IPv6报头中的通信量等级和IPv6报头中的流标签所设定的服务质量要求。

优选的，由智能选路表中根据服务质量等级字段选取符合要求的转发路径，包括：获取各层级中每条路径的服务质量等级字段的值；判断是否存在服务质量等级字段的值为满足全部服务质量要求的路径；若存在，将该路径作为转发路径；若不存在，将服务质量等级字段的值为满足部分服务质量要求的路径作为转发路径。

优选的，若同一层级中存在多条满足IPv6报头中的通信量等级和IPv6报头中的流标签所设定的服务质量要求，且服务质量等级字段的值相同的转发路径，通过Hash算法从转发路径中随机选择一条路径作为转发路径。

优选的，智能选路表获取新的选路表时，计算新的选路表和原智能选路表中服务质量相关的字段的加权平均值，将计算结果更新至智能选路表的相应字段。

另一方面，本实施例还提供了一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统，包括：A端网络侧出口路由器1，B端网络侧出口路由器2，中转路由网络3和至少一个智能选路设备4，其中，中转路由网络4包含至少两台中转路由器；A端网络侧出口路由器1和B端网络侧出口路由器2分别位于中转路由网络两侧；智能选路设备4包括至少一个处理器41和存储器42，所述至少一个处理器41和存储器42之间通过数据总线连接，所述存储器42存储能被所述至少一个处理器41执行的指令，所述指令在被所述处理器41执行后，用于完成第一方面所提供的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法；智能选路设备1设置在A端网络侧出口路由器1和中转路由器网络3之间，以及B端网络侧出口路由器2和中转路由器之间，以便于选取IPv6报文由A端网络侧出口路由器1至B端网络侧出口路由器2传输时在中转路由网络4中经过的中转路由器路径；传输路径特征报头中的下一报头、扩展头长度、选项类型、加载时间字段由智能选路设备4填写，每台路由器对应的路由器特征字段组由IPv6报文经过的中转路由网络4中的每台路由器填写。

本发明对通过一种新设计的IPv6扩展选项来承载业务数据报文的传输路径信息，然后由区分服务网络的边缘节点对承载有IPv6扩展选项的业务数据报文进行解析处理，并依据获得的传输路径信息和业务的QoS保障要求来计算出业务数据报文的最优转发路径，从而实现业务数据报文按照最优路径逐跳转发（智能选路），实现业务的QoS保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法使用的报文结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法使用的选项类型字段结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法使用的路径特征临时表结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法使用的选路表结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法使用的智能选路表表结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的网络拓扑图；

图8是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统的智能选路设备4的系统结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统的功能模块示意图；

图10是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统的路径特征临时表实例示意图；

图11是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统的选路表实例示意图；

图12是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统的智能选路表实例示意图；

图13是本发明实施例提供的一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统的更新后的智能选路表实例示意图：

其中：附图标记如下：

1：A端网络侧出口路由器；2：B端网络侧出口路由器；3：中转路由网络；4：智能选路设备，41：处理器，42：存储器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

IPv6是下一代互联网的基础性协议（RFC2460），协议允许定义一系列扩展头来灵活传递各种信息，并且扩展头没有最大长度的限制，因此可以容纳IPv6通信所需要的所有扩展数据。IPv6 的扩展头包括：逐跳选项报头（Hop-by-Hop Options header）、目标选项报头（Destination Options header）、路由报头（Routing header）、分段报头（Fragmentheader）等，其中逐跳选项报头是唯一会被报文传输链路上的每一个路由器处理的报头。同时，逐跳选项报头还支持TLV编码格式的选项用于提供功能的无限扩展。路由报头为IP报文的发送方提供了一种控制机制，以控制(至少部分控制)IP数据报文在转发过程中所经过的网络路径。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

基于RFC2460协议，本实施例通过一种自定义的传输路径特征报头作为扩展报头，记录IPv6数据报文在转发过程中的真实路径信息，并通过本实施例提供的方法确定报文转发的最优路径，最终将最优路径信息植入RFC2460协议中定义的IPv6路由报头，从而精准控制数据报文的转发路径，实现业务的QoS保障。

IPv6是下一代互联网的基础性协议（RFC2460），协议允许定义一系列扩展头来灵活传递各种信息，并且扩展头没有最大长度的限制，可以容纳IPv6通信所需要的所有扩展数据,并且IPv6报文中的逐跳选项报头会被报文传输链路上的每一个路由器处理。因此，在报文由A端网络经过中转路由网络转发到达B端网络时，经过的每一台中转路由器都可以将该台路由器的服务质量信息记录进IPv6报文中报文扩展头中。报文到达B端网络时，会携带该报文转发路径中所有中转路由器在被中转的时刻的服务质量情况。在B端接收到通过不同中转路径转发的多个报文后，对收到的报文中的报文扩展头携带的路由器服务质量信息进行解析和汇总，即可获取中转路由网络中多台中转路由器的服务质量信息。在B端向A端发送数据时，可以依据汇总后的路由器服务质量信息查找出符合报文业务服务质量要求的中转路径，将找到的中转路径写入报文的路由报头中，实现报文的智能选路。在实际的网络应用中，中转路由网络两端的网络一般是对等的，因此A端网络在接收到B端网络发送的报文后，也可以通过获取报文从B端传输至A端过程中经过的各中转路由的服务质量信息，选取A端向B端发送报文时的中转路径，以实现双向智能选路。

本实施例中，为了描述简洁，仅以单一方向的智能选路为例。在实际使用中，中转路由网络两端的网络可以相互通过对方发送的报文中携带的数据进行智能选路，形成收发的闭环，使得任一端发送的报文都可以通过符合报文业务服务质量要求的中转路径传输至对端。

如图1所示，本发明提供的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法具体步骤如下：

步骤101：由IPv6报文经过的每一个中转路由器将IPv6报文传输中途径的每一个中转路由器的转发路径信息及对应的服务质量信息写入传输路径特征报头，其中，服务质量信息为一个或多个能代表当前中转路由器服务质量的路由器特征。

步骤102：接收至少一条携带传输中途径的每一个中转路由器的转发路径信息及对应的服务质量信息的 IPv6报文并解析报文扩展头，提取报文扩展头中传输路径特征报头。

在本实施例提供的选路方法中，使用报文扩展头汇中的传输路径特征报头记录传输路径中每个中转路由的传输质量。在具体实施场景中，如图2所示的报头结构，传输路径特征报头的字段包括下一报头、扩展头长度、选项类型、加载时间和至少一组路由器特征字段组，其中，每组路由器特征字段组包括路由器环回（LoopBack）地址、路由器时间、RSA私钥和CRC字段，还包括可选字段，可选字段为下一跳接口地址、本地转发接口、转发接口的端口利用率和转发接口的端口误码率中的一个或多个，选项类型字段包括路径长度、下一跳开关、本地接口开关、利用率开关和误码率开关，其中，路径长度表示路由器特征字段组的数量，下一跳开关、本地接口开关、利用率开关和误码率开关的值分别指示传输路径特征报头中是否使用相应的可选字段。

传输路径特征报头中使用的各字段属性如下表：

传输路径特征报头中，路由器特征字段的组数由选项类型字段中代表路径长度的特征值确定，可选项是否使用由选项类型字段中相应的开关值确定。

在具体实施场景中，图3为选项类型的结构示意图。选项类型各bit位的定义如下：

其中，路径长度0000 / 0001 / 0010 / 0011分别表示路由器特征字段的组数为8/16/32/64组，可顺序记录相应台数路由器的服务质量特征信息，以供后续步骤中计算每条路径的服务质量等级时使用。具体的，如图3所示，多个路由器特征字段在报文中依序排列。选项类型字段中每个开关值bit位的取值为0时，表示不添加相应的路由器特征字段；取值为1时，表示添加相应的路由器特征字段。

传输路径特征报头中的每一组路由器特征字段，由IPv6报文传输路径上的每一台路由器分别填写，在报文传输过程中采集各中转路由的实时服务质量信息，根据传输路径特征报头中的路由器时间字段、转发接口利用率字段和转发接口误码率字段的值对整条路径服务质量进行定量计算。

在本实施例中，为保证该字段取值的准确性和统一性，加载时间字段为实施例2提供的智能选路设备4与NTP（Network Time Protocol）服务器同步后的时钟时间，路由器时间字段为路由器与NTP服务器同步后的时钟时间。路由器环回地址字段为每个路由器的唯一固定身份标识，字段通过路由器自带的RSA加密算法，使用全局统一的公钥进行加密。下一跳接口地址字段和本地转发接口字段为路由器的转发信息库（Forward InformationdataBase，简写为：FIB）表信息，用来表示当前路由器将IPv6报文向下一级路由器转发时使用链路的对端IP地址信息和本地端口信息。RSA私钥字段为路由器使用RSA加密算法对路由器环回地址字段和下一跳接口地址字段进行加密时使用的私钥信息。CRC字段为路由器特征字段组的整体校验信息。

进一步的，待转发的IPv6报文可能未包括传输路径特征报头，因此在步骤102中解析报文扩展头时，需要先判断待转发的IPv6报文中是否存在传输路径特征报头。若报文扩展头中不存在传输路径特征报头，则将原IPv6报头下一报头字段值设为0，并将传输路径特征报头嵌入原IPv6报文的IPv6报头之后，并将处理后的IPv6报文进行转发；若报文扩展头中存在传输路径特征报头，提取传输路径特征报文结构中记录的IPv6报文在转发过程中经过的路由器信息和对应路由器的服务质量信息，以供后续步骤生成路径特征临时表时使用。

步骤103：根据接收到的所有IPv6报文中的传输路径特征报头更新路径特征临时表，其中，路径特征临时表中包含每条转发路径的服务质量信息。

IPv6报文经过的发送端和目的端之间各中转路由器中转后，在到达目的端时，将中转路由中各路由器的服务质量信息进行汇总，可以获得每条传输路径的服务质量信息。在具体实施场景中，路径特征临时表的字段包括IPv6报头中的源IP地址、IPv6报头中的目的IP地址、嵌入传输路径特征报头的时间和至少一组转发过程中经过的路径相关参数信息，其中，路径相关参数信息包括路由环回地址、下一跳接口地址、路由器时间、本地转发接口类型、转发接口的端口利用率和转发接口的端口误码率，路径相关参数信息根据传输路径特征报头中相应字段的数据获得。

路径特征临时表中使用的路径相关参数信息字段属性如下表，其中，n表示中转路由器所在的路由层级：

具体的，如图4所示，多个路径相关参数信息字段在报文中依序排列。

通过路径特征临时表，可以将发送端和目的端之间各组路由器的路由器特征字段进行汇总，获取每条路径的服务质量情况，以供后续步骤根据每条路径的服务质量情况进行选路。

步骤104：根据IPv6报文经过的转发路径，将路径特征临时表中每条转发路径的数据按照转发路径的层级逆序生成选路表。

根据路径特征临时表将每一层级路由器的特征信息进行分类汇总和计算后，可以按照路径特征临时表中记录的IPv6报文“从发送端-路由器1-路由器2……路由器n-接收端”的顺序逆向生成“从接收端-路由器n-路由器n-1……-路由器1-发送端”的选路表。

选路表包括基础字段和增强字段，基础字段包括IPv6报文的目的IP地址、路由器层级，以及各层级中各路由器的环回地址和IPv6报文上一层转发至当前层级的传输时延，以路由器为维度指定转发路径信息。增强字段包括各层级各路径的下一跳接口地址、本地转发接口类型、转发接口的端口利用率和转发接口的端口误码率，以路由器的具体中继为维度指定转发路径信息。其中，基础字段和增强字段中各字段的值根据路径特征临时表中各层级每个路径相关参数信息的相应字段的数据获得，按照路径的层级逆序生成。

如图5所示为选路表的结构。其中，Dest为IPv6报文的目的IP地址字段，即路径特征临时表中的Src_IP；Hop-Group为传输路径中的路由器层级。

选路表中各层级每个路由器使用的各字段属性如下表：

具体的，如图4所示，多个路径相关参数信息字段在报文中依序排列。

通过路径特征临时表，可以将发送端和目的端之间各组路由器的路由器特征字段进行汇总，获取每条路径的服务质量情况，以供后续步骤根据每条路径的服务质量情况进行选路。

步骤104：根据IPv6报文经过的转发路径，将路径特征临时表中每条转发路径的数据按照转发路径的层级逆序生成选路表。

根据路径特征临时表将每一层级路由器的特征信息进行分类汇总和计算后，可以按照路径特征临时表中记录的IPv6报文“从发送端-路由器1-路由器2……路由器n-接收端”的顺序逆向生成“从接收端-路由器n-路由器n-1……-路由器1-发送端”的选路表。

选路表包括基础字段和增强字段，基础字段包括IPv6报文的目的IP地址、路由器层级，以及各层级中各路由器的环回地址和IPv6报文上一层转发至当前层级的传输时延，以路由器为维度指定转发路径信息。增强字段包括各层级各路径的下一跳接口地址、本地转发接口类型、转发接口的端口利用率和转发接口的端口误码率，以路由器的具体中继为维度指定转发路径信息。其中，基础字段和增强字段中各字段的值根据路径特征临时表中各层级每个路径相关参数信息的相应字段的数据获得，按照路径的层级逆序生成。

如图5所示为选路表的结构。其中，Dest为IPv6报文的目的IP地址字段，即路径特征临时表中的Src_IP；Hop-Group为传输路径中的路由器层级。

选路表中各层级每个路由器使用的各字段属性如下表：

具体的，如图4所示，多个路径相关参数信息字段在报文中依序排列。

通过路径特征临时表，可以将发送端和目的端之间各组路由器的路由器特征字段进行汇总，获取每条路径的服务质量情况，以供后续步骤根据每条路径的服务质量情况进行选路。

步骤104：根据IPv6报文经过的转发路径，将路径特征临时表中每条转发路径的数据按照转发路径的层级逆序生成选路表。

根据路径特征临时表将每一层级路由器的特征信息进行分类汇总和计算后，可以按照路径特征临时表中记录的IPv6报文“从发送端-路由器1-路由器2……路由器n-接收端”的顺序逆向生成“从接收端-路由器n-路由器n-1……-路由器1-发送端”的选路表。

选路表包括基础字段和增强字段，基础字段包括IPv6报文的目的IP地址、路由器层级，以及各层级中各路由器的环回地址和IPv6报文上一层转发至当前层级的传输时延，以路由器为维度指定转发路径信息。增强字段包括各层级各路径的下一跳接口地址、本地转发接口类型、转发接口的端口利用率和转发接口的端口误码率，以路由器的具体中继为维度指定转发路径信息。其中，基础字段和增强字段中各字段的值根据路径特征临时表中各层级每个路径相关参数信息的相应字段的数据获得，按照路径的层级逆序生成。

如图5所示为选路表的结构。其中，Dest为IPv6报文的目的IP地址字段，即路径特征临时表中的Src_IP；Hop-Group为传输路径中的路由器层级。

选路表中各层级每个路由器使用的各字段属性如下表：

实施例2:

在某些具体实施方式中，可以通过本实施例提供的基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统对实施例1中提供的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法进行实现。

如图7所示的简化的网络拓扑图，为本实施里提供的智能选路系统用于常见IPv6通讯网络中的拓扑结构示意图。

本实施里提供的智能选路系统包括：A端网络侧出口路由器1，B端网络侧出口路由器2，中转路由网络3和至少一个智能选路设备4，其中，中转路由网络4包含至少两台中转路由器。A端网络侧出口路由器1和B端网络侧出口路由器2分别位于中转路由网络两侧。

A端网络的出口路由1和中转路由网络3之间，以及B 端网络的出口路由2和中转路由网络3之间，各包含一个智能选路设备4。

如图8所示，智能选路设备4包括至少一个处理器41和存储器42，至少一个处理器41和存储器42之间通过数据总线连接，存储器42存储能被所述至少一个处理器41执行的指令，指令在被处理器41执行后用于完成实施例1中提供的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，例如，执行以上描述的图1所示的各个步骤，选取IPv6报文由A端网络侧出口路由器1至B端网络侧出口路由器2传输时在中转路由网络4中经过的中转路由器路径。在本实施例的具体实施方式中，存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器41。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

在IPv6报文的传输过程中，传输路径特征报头中的下一报头、扩展头长度、选项类型、加载时间字段由智能选路设备4填写，每台路由器对应的路由器特征字段组由IPv6报文经过的中转路由网络4中的每台路由器填写。

在本实施例的一个具体场景中，A端和B端互为IPv6报文的发送端和接收端网络，Ra为A端网络的出口路由器1，Rb为B端网络侧出口路由器2。A、B端之间的中转路由网络3共有3个层级共6台路由器形成冗余结构，其中R1和R2、R3和R4、R5和R6分别为同一层级的2台互为备份的路由器节点。各层级路由器之间链路的路由优先级相同（等价路由），R1-int1和R4-int2为直连链路两端的路由器端口，该链路为2条10GE链路聚合形成的聚合链路，带宽为20G；R1-int2和R3-int1为直连链路两端的路由器端口，链路带宽为10GE；R2-int1和R3-int2为直连链路两端的路由器端口，链路带宽为10GE；R2-int2和R4-int2为直连链路两端的路由器端口，链路带宽为10GE。

如图9所示，实施例1中提供的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法可以在智能选路设备4中由不同的功能模块进行执行。

（1）解析模块：用于执行实施例1中的步骤102。接收IPv6报文并解析报文扩展头，判断报头中是否存在传输路径特征报头，若不存在，则将原IPv6报头中“下一报头”字段值设为0，并将本发明所述的传输路径特征报头嵌入原始IPv6报文的IPv6报头之后，并将处理后的IPv6报文转发给选路模块；若存在，则转发给采集模块。

（2）采集模块：用于执行实施例1中的步骤103。接收解析模块转发的IPv6报文，提取传输路径特征报文结构中记录的IPv6报文在转发过程中经过的路由器信息和对应路由器的相关参数等信息，生成路径特征临时表转发给分析模块。在本实施例拓扑图提供的场景中，部署在A端的智能选路设备4中的解析模块接收从B端发送来的经过B端部署的智能选路设备4嵌入了传输路径特征报头的IPv6报文，生成的路径特征临时表如图10所示。

（3）分析模块：用于执行实施例1中的步骤104。分析模块接收路径特征临时表，将每一层级路由器的特征信息进行分类汇总和计算，按照路径特征临时表中记录的IPv6报文“从发送端-路由器1-路由器2……路由器N-接收端”的顺序逆向生成“从接收端-路由器N-路由器N-1……-路由器1-发送端”的选路表。在本实施例拓扑图提供的场景中，生成的选路表如图11所示。

（4）选路模块：用于执行实施例1中的步骤105和步骤106。系统中现有的智能选路表如图12所示，并在接收到新的选路表信息时使用对智能选路表进行更新，生成如图13所示的更新后的智能选路表并记录表项更新时间。同时，本模块按照待转发的IPv6业务报文的QoS保障等级要求（由RFC2460协议定义的IPv6报头中的通信量等级和流标签确定）或从第三方系统（如DPI，深度包检测系统）接收到的保障等级要求从智能选路表中选定1条符合要求的转发路径，并将转发路径按照RFC2460协议标准填入待转发的IPv6业务报文的路由报头，从而实现IPv6业务报文按照RFC2460协议依照本发明方法及系统选定的最优路径在网络中进行转发。当智能选路表中存在多条符合要求的待选转发路径时，使用标准的哈希算法从待选转发路径中随机选择1条。转发路径分为通用模式和增强模式，在通用模式下，转发路径中的每一跳IP地址来源于HOP字段，用于指定IPv6报文经过哪几台路由器转发到接收端；在增强模式下，转发路径中的每一跳IP地址来源于Enhanced-HOP字段，用于详细的指定IPv6报文经过哪几台路由器的哪几条中继转发到接收端。

在本实施例拓扑图提供的场景中，根据智能选路表：通用模式下的转发路径为“240E::1:1(或240E::2:1)至240E::4:1(或240E::3:1)至240E::5:1至240E:B:1”；增强模式下的转发路径则为“240E::100:2(或240E::100:6)至240E::17:2(或240E::18:2或240E::15:2)至240E::20:1至240E:23:1(或240E::24:2)”。后续按照RFC2460协议标准，将选择路径按照顺序填入待转发的IPv6业务报文的路由报头，即可实现业务报文按照系统指定的最优路径逐跳转发至B端。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种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，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于，包括：

由IPv6报文经过的每一个中转路由器将IPv6报文传输中途径的每一个中转路由器的转发路径信息及对应的服务质量信息写入传输路径特征报头，其中，服务质量信息为一个或多个能代表当前中转路由器服务质量的路由器特征；

接收至少一条携带传输中途径的每一个中转路由器的转发路径信息及对应的服务质量信息的IPv6报文并解析报文扩展头，提取报文扩展头中传输路径特征报头；

根据接收到的所有IPv6报文中的传输路径特征报头更新路径特征临时表，其中，路径特征临时表中包含每条转发路径的服务质量信息；

根据IPv6报文经过的转发路径，将路径特征临时表中每条转发路径的数据按照转发路径的层级逆序生成选路表；

根据选路表中每条转发路径的数据生成智能选路表，其中，智能选路表的每条中转路径信息中包含由每条转发路径的服务质量信息汇总后生成的服务质量等级字段；

按照IPv6报文的业务需要的服务质量保障等级要求，在智能选路表中根据服务质量等级字段选取符合要求的完整转发路径，将选取的完整转发路径填入待转发的IPv6业务报文的路由报头，根据选取的完整转发路径对IPv6报文进行转发。

2.根据权利要求1所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于，所述解析报文扩展头包括：

判断待转发的IPv6报文中是否存在传输路径特征报头；

若不存在，则将原IPv6报头下一报头字段值设为0，并将所述的传输路径特征报头嵌入原IPv6报文的IPv6报头之后，并将处理后的IPv6报文进行转发。

3.根据权利要求1所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于：所述传输路径特征报头的字段包括至少一组路由器特征字段组，其中，路由器特征字段的数量不少于IPv6报文经过的路由器的数量，以便于记录各路由器的服务质量数据。

4.根据权利要求1所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于：所述路径特征临时表的字段包括至少一组转发过程中经过的路径相关参数信息，其中，路径相关参数信息的数量不少于转发过程中经过的路由器数量，路径相关参数信息根据传输路径特征报头中相应字段的数据获得。

5.根据权利要求1所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于：所述选路表包括至少一组基础字段和至少一组增强字段，其中，基础字段记录以路由器为维度的路径信息，增强字段记录以路由器的具体中继为维度的转发路径信息，基础字段和增强字段中各字段的值根据路径特征临时表中各层级每个路径相关参数信息的相应字段的数据获得，按照路径的层级逆序生成。

6.根据权利要求1所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于：所述智能选路表的字段包括服务质量等级字段，服务质量等级字段根据选路表中与服务质量相应的字段的数据获得，以便于标识转发路径的服务质量是否满足IPv6报头中的通信量等级和IPv6报头中的流标签所设定的服务质量要求。

7.根据权利要求6所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于，所述在智能选路表中根据服务质量等级字段选取符合要求的完整转发路径，包括：

获取各层级中每条路径的服务质量等级字段的值；

判断是否存在服务质量等级字段的值为满足全部服务质量要求的路径；

若存在，将该路径作为转发路径；

若不存在，将服务质量等级字段的值为满足部分服务质量要求的路径作为转发路径。

8.根据权利要求7所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于：若同一层级中存在多条满足IPv6报头中的通信量等级和IPv6报头中的流标签所设定的服务质量要求，且服务质量等级字段的值相同的转发路径，通过Hash算法从转发路径中随机选择一条路径作为转发路径。

9.根据权利要求1所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法，其特征在于，还包括：智能选路表获取新的选路表时，计算新的选路表和原智能选路表中服务质量相关的字段的加权平均值，将计算结果更新至智能选路表的相应字段。

10.一种基于IPv6扩展头的报文智能选路的系统，其特征在于：

包括：A端网络侧出口路由器（1），B端网络侧出口路由器（2），中转路由网络（3）和至少一个智能选路设备（4），其中，中转路由网络（ 3 ） 包含至少两台中转路由器；

A端网络侧出口路由器（1）和B端网络侧出口路由器（2）分别位于中转路由网络两侧；

智能选路设备（4）包括至少一个处理器(41)和存储器(42)，所述至少一个处理器(41)和存储器(42)之间通过数据总线连接，所述存储器(42)存储能被所述至少一个处理器(41)执行的指令，所述指令在被所述处理器(41)执行后，用于完成权利要求1-9中任一项所述的基于IPv6扩展头的报文智能选路的方法；

智能选路设备（ 4 ） 设置在A端网络侧出口路由器（1）和中转路由器网络（3）之间，以及B端网络侧出口路由器（2）和中转路由器之间，以便于选取IPv6报文由A端网络侧出口路由器（1）至B端网络侧出口路由器（2）传输时在中转路由网络（ 3 ） 中经过的中转路由器路径；

传输路径特征报头中的下一报头、扩展头长度、选项类型、加载时间字段由智能选路设备（4）填写，每台路由器对应的路由器特征字段组由IPv6报文经过的中转路由网络（ 3 ）中的每台路由器填写。

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