CN111629079B - 一种实现网络访问加速的系统及装置 - Google Patents

一种实现网络访问加速的系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种实现网络访问加速的系统及装置，其中，系统包括：客户端和CPE，客户端发起网络访问的域名重定向到CPE；CPE基于CNAME映射表转发用户报文到目标服务器。通过将客户端到服务器之间的数据进行直接通信和交互，不需要额外的数据缓存服务器，解决了现有的CDN实现方案中需要额外的CDN缓存服务器以及由此产生的数据延时和无法实时互动交互的问题。

Description

一种实现网络访问加速的系统及装置
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种实现网络访问加速的系统及装置。
背景技术
随着视频业务的发展，特别是4K和各种高清视频会议的应用，企业分支或者个人用户访问视频服务器的业务流量越来越大，有时候视频服务器和客户之间距离比较远，跨越不同的运营商网络，甚至跨域不同的国家，为了提高视频、直播等业务的访问速度，一般部署使用CDN(Content Del ivery Network，内容分发网络)技术。
如图1所示为一种远距离视频直播传输的网络图，视频的服务器在国外，而客户群体在国内，通常的做法是使用CDN技术，在国内的多个地域部署CDN缓存服务器，服务器的视频数据缓存到CDN服务器上，国内客户不直接访问数据的服务器，而只需要访问CDN缓存服务器即可，该方案可以部分解决视频业务的被动下载观看问题，但是客户跟服务器之间无法进行交互，随着直播业务的快速发展，用户不仅有视频观看的需求，而且也希望能进行实时互动，为此，本发明提出了一种实现网络访问加速的系统及装置。
发明内容
本发明提供一种实现网络访问加速的系统及装置，用以解决上述提出的技术问题。
本发明提供一种实现网络访问加速的系统，包括：客户端和CPE；
所述客户端发起网络访问的域名重定向到CPE；
所述CPE基于CNAME映射表转发用户报文到目标服务器；
优选地，
所述CNAME映射表包括：CNAME对应CPE的I P地址和目标服务器的I P地址或回源域名。
优选地，
所述CPE支持分布式部署；
其中，在不同的地域分配的所述CNAME对应CPE的I P地址不同。
优选地，
所述目标服务器的回源域名包括：
所述CPE发送DNS请求获取目标服务器的I P地址。
优选地，
所述转发用户报文到目标服务器包括：
所述CPE以Over l ay方式封装用户报文。
优选地，
所述Over l ay报文头包括：目的地址为远端CPE的Over l ay标识、源地址为本端CPE的Over l ay标识。
本发明提出一种装置，应用在所述实现网络访问加速的系统中，所述装置为CPE，所述CPE包括：
映射表模块，用于将CNAME对应CPE的I P地址映射为目标服务器I P地址或者回源域名；
封装模块，用于修改用户报文的目的I P地址为服务器I P地址，根据SD-WAN格式封装用户报文；
转发模块，转发封装后的报文到SD-WAN骨干网。
优选地，
所述CPE支持分布式部署；
其中，在不同的地域分配的CNAME对应CPE的I P地址不同。
优选地，
所述目标服务器的回源域名包括：
所述CPE发送DNS请求获取目标服务器的I P地址。
优选地，
所述根据SD-WAN格式封装用户报文包括：
所述CPE以Over l ay方式封装用户报文。
优选地，
所述Over l ay报文头包括：目的地址为远端CPE的Over l ay标识、源地址为本端CPE的Over l ay标识。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中的基于CDN的网络组网图；
图2为本发明实施例中的网络组网图；
图3为本发明实施例SD-WAN封装格式图；
图4为本发明实施例DNS处理流程；
图5为本发明实施例回源域名处理流程；
图6为本发明实施例报文转发流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
对于本发明而言，提供了一种实现网络访问加速的系统，包括：客户端和CPE；
客户端发起网络访问的域名重定向到CPE；CPE基于CNAME映射表转发用户报文到目标服务器；
优选地，CNAME映射表包括：CNAME对应CPE的I P地址和目标服务器的I P地址或回源域名。
优选地，CPE支持分布式部署；其中，在不同的地域分配的CNAME对应CPE的I P地址不同。
优选地，目标服务器的回源域名包括：CPE发送DNS请求获取目标服务器的I P地址。
优选地，转发用户报文到目标服务器包括：CPE以Over l ay方式封装用户报文。
优选地，Over l ay报文头包括：目的地址为远端CPE的Over l ay标识、源地址为本端CPE的Over l ay标识。
其中，该系统中包括一个装置，该装置为CPE；
优选地，CPE包括：映射表模块，用于将CNAME对应CPE的I P地址映射为目标服务器I P地址或者回源域名；封装模块，用于修改用户报文的目的I P地址为服务器I P地址，根据SD-WAN格式封装用户报文；转发模块，转发封装后的报文到SD-WAN骨干网。
优选地，所述CPE支持分布式部署；其中，在不同的地域分配的CNAME对应CPE的I P地址不同。
优选地，所述目标服务器的回源域名包括：所述CPE发送DNS请求获取目标服务器的I P地址。
优选地，所述根据SD-WAN格式封装用户报文包括：所述CPE以Over l ay方式封装用户报文。
优选地，所述Over l ay报文头包括：目的地址为远端CPE的Over l ay标识、源地址为本端CPE的Over l ay标识。
上述技术方案的有益效果是：通过将客户端到服务器之间的数据进行直接通信和交互，不需要额外的数据缓存服务器，解决了现有的CDN实现方案中需要额外的CDN缓存服务器以及由此产生的数据延时和无法实时互动交互的问题。
本发明提出的实现网络访问加速的系统的组网，如图2所示，该系统包括客户端、目标服务器、DNS服务器(以视频直播业务为例，则DNS服务器为视频直播DNS服务器)、CPE、SD-WAN骨干网(PoP点组成)、供应商DNS服务器(如I SP DNS服务器)，其中，客户端发起的DNS访问由DNS服务器返回一个加速的CNAME域名，该CNAME域名由供应商分配给多租户用户，如customerX.I SP.com，customerY.I SP.com，表示供应商I SP分别分配给customerX和customerY的CNAME域名。该CNMAE域名对应一个或者多个CPE对应的I P地址，由I SP的DNS服务器维护和生成，当CNAME域名对应多个CPE对应的I P地址时，CPE采用分布式部署，ISP DNS服务器使用智能DNS服务，根据用户访问的地域信息，分配离该用户最近的CPE。
上述技术方案的有益效果是：通过将客户端到服务器之间的数据进行直接通信和交互，不需要额外的数据缓存服务器，解决了现有的CDN实现方案中需要额外的CDN缓存服务器以及由此产生的数据延时和无法实时互动交互的问题。
本发明提出的一种装置，应用在实现网络访问加速的系统中，其装置为CPE，CPE包括：CNAME映射表模块、封装模块、转发模块。
本发明CNAME映射表包括CNAME对应CPE的I P地址和目标服务器的I P地址或者回源域名，CPE的I P地址为分配给客户的域名解析I P地址，在实际部署时，CPE支持分布式部署，根据客户的位置不同，分配不同的CPE I P地址，智能DNS服务器调度不同地域的CPE处理客户的网络访问，一方面减少网络延时，另一方面支持CPE的负载分担。当CNAME映射表存储表项为CPE的I P地址和目标服务器的回源域名时，CPE发送DNS请求，并封装该DNS请求到远端CPE2，CPE2发送到目标服务的DNS服务器，DNS服务器响应对应的目标服务器的I P地址。
封装模块包括：CPE1根据CNAME映射表将用户报文的目的I P地址(CPEI P地址)修改为服务器I P地址，并根据服务器I P地址所述的地域位置得到CPE2的I P地址，CPE再根据CPE1的I P地址查找流表库，得到对应的Over l ay封装的目的地址标识，CPE根据Over lay封装标识进行SD-WAN格式报文封装，在用户报文的外层再封装Over l ay报文头，Over lay报文头包括目的地址为CPE2标识，源地址为CPE1标识。
转发模块包括：将封装好的报文转发到骨干网络，由高速骨干网对网络访问业务数据进行网络加速，数据报文在SD-WAN骨干网传输过程中，根据CPE2标识进行转发，并在CPE2解封装，中间PoP点收到Over l ay封装后，不改变目的地址，只将源地址修改为该PoP点的标识。
上述技术方案的有益效果是：根据分布式部署，可以减少网络延时，且支持CPE的负载分担，且便于对网络访问数据进行网络加速。
本发明提出了SD-WAN报文封装格式，如图3所示，SD-WAN报文包括外层头部、内层头部和Pay l oad(净荷)组成，外层头部包括Over l ay封装的目的标识，Over l ay封装的源标识，内层头部为用户I P报文头，主要包括目的I P地址和源I P地址。在CPE上进行SD-WAN报文封装时，Over l ay封装的目的标识为CPE2的标识，源I D标识为接CPE1的标识，数据报文在骨干网中传输时，目的标识保持不变，源I D标识为接收SD-WAN报文的每一跳PoP点的标识。内层头部的目的I P地址为服务器I P地址，源I P地址为主机I P地址，报文在SD-WAN骨干网传输过程中，内层报文头在PoP点上不作改变。
值得注意的是，本发明专利和附图中所述SD-WAN报文Over l ay封装格式包括但不局限于VxLAN封装格式，I P over I P封装格式，I PSec封装格式，GRE封装格式，或者其他Over l ay思想的封装格式等，在此不一一详述。
本发明中，域名系统(服务)协议(DNS)是一种分布式网络目录服务；SD-WAN，即软件定义广域网；I P地址(I nternet Protoco l Address)是指互联网协议地址，包括：PIv4地址和PIv6地址；pop(poi nt-of-presence)表示网络服务提供点；CPE(Customer Premise Equ ipment)客户驻地设备；Overlay是一种封装在I P报文之上的新的数据格式；CNAME(Canon ica l Name)称为规范名字，将一个域名映射到另一个域名，域名解析服务器遇到CNAME记录会以映射到的目标重新查询。
其中，对于上述内容，还依赖于下述实施例进行实现：
实施例一：DNS处理流程
本实施例结合图4详细阐述本发明的DNS处理流程，通过对DNS CNAME处理，将客户流量转发到SD-WAN骨干网，实现对服务器的直接访问和网络加速，解决了现有CDN方案无法实时交互和时延长的问题。
本发明对于DNS的处理流程如下步骤：
(101)用户主机需要访问某网站(如server.video.customerX.com)，DNS请求中携带需要访问的网站的域名(server.v ideo.customerX.com)；
(102)DNS服务器(或者本地DNS缓存服务器)收到了主机发出的DNS请求消息后，发送DNS响应报文，跟普通的DNS响应报文不同，本发明专利中DNS响应携带DNS CNAME(如附图中的customerX.i sp.com)，即返回的是另外一个域名，如具体实施方式中阐述，该域名由ISP维护和分配；
(103)客户端发送CNAME的DNS请求，DNS请求中携带CNAM域名(customerX.isp.com)；
(104)ISP DNS服务器根据客户的地址位置解析对应的CPE I P地址，并发送DNS响应客户端的DNS请求，响应报文中携带CPE I P地址。
值得注意的是，客户也支持更改本地hosts文件，将访问的目标服务器域名重定向到CPE的I P地址，此时，本实施例中的第101步，102步骤可以省略，直接发送DNS请求到I SPDNS服务器，由I SP DNS服务器响应CPE I P地址。
该实施例的有益效果是：通过对DNS CNAME处理，将客户流量转发到SD-WAN骨干网，实现对服务器的直接访问和网络加速，解决了现有CDN方案无法实时交互和时延长的问题。
实施例二：回源域名处理流程
本实施例结合图5详细阐述本发明的回源DNS处理流程，回源DNS的处理支持CPE的CNAME映射表存储CPE的I P地址和回源域名，支持目标服务器使用任播I P地址的场景，本发明对回源DNS的处理流程如下步骤：
(101)用户主机需要访问某网站(如server.v i deo.customerX.com)，DNS请求中携带需要访问的网站的域名(server.v i deo.customerX.com)；
(102)DNS服务器(或者本地DNS缓存服务器)收到了主机发出的DNS请求消息后，发送DNS响应报文，跟普通的DNS响应报文不同，本发明专利中DNS响应携带DNS CNAME(如附图中的customerX.i sp.com)，即返回的是另外一个域名，如具体实施方式中阐述，该域名由ISP维护和分配；
(103)客户端发送CNAME的DNS请求，DNS请求中携带CNAM域名(customerX.isp.com)；
(104)I SP DNS服务器根据客户的地址位置解析对应的CPE1的I P地址，并发送DNS响应客户端的DNS请求，响应报文中携带CPE1的I P地址；
(105)CPE1收到了客户发送的数据报文后，查找CNAME映射表得到目标服务的域名server.v i deo.customerX.com，CPE1根据SD-WAN Over l ay封装DNS请求，该封装后的DNS请求向CPE2发送；
(106)CPE2收到了CPE1发送的封装后的DNS请求后，解封装报文，发送该DNS请求到目标服务的DNS服务器；
(107)目标服务的DNS服务器回复DNS请求，发送DNS响应报文，DNS响应报文携带目标服务的I P地址；
(108)CPE2封装DNS响应报文，向CPE1发送，CPE1收到封装后的DNS响应报文后得到目标服务的I P地址，后续客户的数据报文直接根据该目标服务的I P地址封装和转发。
实施例三：报文转发流程
本实施例结合图6详细阐述本发明的数据转发流程，通过对具体的数据转发流程的说明，便于理解本发明的技术原理和方案。
本发明的用户数据报文转发流程如下：
(201)用户根据CNAME域名获得的PE I P地址后，客户端发送数据访问报文到该地址；
(202)CPE收到客户端的访问报文后，根据本发明专利提出的CNAME映射表，转换报文的目的I P地址为实际的目标服务器I P地址(视频直播I P地址)，并进行SD-WAN封装格式封装，封装over l ay报文头；
(203)PoP点设备基于SD-WAN over l ay层进行数据转发，根据外层封装的over lay标识查找对应的转发表；
(204)CPE2设备收到数据报文，判断是本设备的报文后，CPE2解封装SD-WAN封装，进行NAT转换(网络地址转换)，修改内层报文的源I P地址为CPE2的地址，并转发到目标服务器。
(205)服务器发送回复数据，目的地址为CPE2的I P地址；
(206)CPE2根据NAT转换的结果查找流表进行SD-WAN封装，转发报文到SD-WAN骨干网；
(207)PoP点基于SD-WAN over l ay层进行数据报文转发，根据外层封装的over lay标识查找对应的转发表；
(208)报文转发到达CPE1，CPE1解封装后直接转发内层报文到客户端；
至此，完成本发明的报文转发过程。
该实施例的有益效果是：报文转发基于SD-WAN骨干网，保证了数据转发的网络质量，数据报文转发过程中，不需要进行CDN缓存，客户端和服务器端直接数据动态实时交互，解决了CDN交互延时的问题。
实施例四：
在一个实施例中，本发明提出的实现网络访问加速的系统中，当客户端发起网络访问的域名重定向到CPE之前，还包括：
判断是否拦截相关网络访问请求，其判断过程包括：
步骤1：获取所述客户端的所有检测程序，并构建检测列表；
步骤2：基于检测列表，提取所述检测程序的检测特征信息，根据所述检测特征信息R，计算每个检测程序的程序特征值S；
Figure BDA0002474368240000101
其中，A1表示所述检测程序动态访问链接库文件的访问值、A2表示所述检测程序基于SD-WAN网络访问中间文件的访问值、A3表示所述检测程序的网络信息、A4表示所述检测程序的配置信息、χ1表示访问链接库文件的异常值、χ2表示访问中间文件的异常值、β1表示所述检测程序的网络信息的异常因子、β2表示所述检测程序的配置信息的异常因子；其中，χ1+χ2＝1，β1+β2＝1；
步骤3：确定所述检测程序的网络访问请求的概率值；
Figure BDA0002474368240000102
Figure BDA0002474368240000103
其中，P1表示网络访问请求成功的概率值；P2表示网络访问请求失败的概率值；
Figure BDA0002474368240000112
表示网络访问请求成功次数；
Figure BDA0002474368240000113
表示网络访问请求总次数；
步骤4：根据所述程序特征值S和网络访问请求的概率值，计算所述检测程序的合格值F；
Figure BDA0002474368240000111
其中，f(S)表示对程序特征值S的判断函数；ε表示所述检测程序的判断精度值；
当所述合格值F大于预设值时，判定所述检测程序为合格程序，不拦截所述检测程序发送的网络访问请求；
否则，判定所述检测程序为不合格程序，并拦截基于所述检测程序发送的网络访问请求。
该实施例的有益效果是：通过判断是否拦截网络访问请求，可以降低网络访问过程中带来干扰破坏的可能性，首先通过确定客户端的检测程序的程序特征值，其次，通过确定基于检测程序的网络访问请求的概率值，最后通过确定检测程序是否合格，来确定拦截网络访问请求，其可以提高判断效率，为实现网络访问加速提供安全基础。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种实现网络访问加速的系统，其特征在于，包括：客户端和CPE、目标服务器、DNS服务器、SD-WAN骨干网、供应商DNS服务器;
所述客户端发起网络访问的域名重定向到CPE，其中，所述CPE为接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备；
所述CPE基于CNAME映射表转发用户报文到目标服务器；
其中，对回源DNS的处理流程如下步骤：
（101）用户主机需要访问某网站，DNS请求中携带需要访问的网站的域名；
（102）DNS服务器收到了主机发出的DNS请求消息后，发送DNS响应报文，即返回的是另外一个域名，该域名由ISP维护和分配；
（103）客户端发送CNAME的DNS请求，DNS请求中携带CNAM域名；
（104）ISPDNS服务器根据客户的地址位置解析对应的CPE1的IP地址，并发送DNS响应客户端的DNS请求，响应报文中携带CPE1的IP地址；
（105）CPE1收到了客户发送的数据报文后，查找CNAME映射表得到目标服务的域名，CPE1根据SD-WANOverlay封装DNS请求，该封装后的DNS请求向CPE2发送；
（106）CPE2收到了CPE1发送的封装后的DNS请求后，解封装报文，发送该DNS请求到目标服务的DNS服务器；
（107）目标服务的DNS服务器回复DNS请求，发送DNS响应报文，DNS响应报文携带目标服务的IP地址；
（108）CPE2封装DNS响应报文，向CPE1发送，CPE1收到封装后的DNS响应报文后得到目标服务的IP地址，后续客户的数据报文直接根据该目标服务的IP地址封装和转发。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述CNAME映射表包括：CNAME对应CPE的IP地址和目标服务器的IP地址或回源域名。
3.如权利要求1-2任一所述的系统，其特征在于，
所述CPE支持分布式部署；
其中，在不同的地域分配的所述CNAME对应CPE的IP地址不同。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述目标服务器的回源域名包括：
所述CPE发送DNS请求获取目标服务器的IP地址。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转发用户报文到目标服务器包括：
所述CPE以Overlay方式封装用户报文。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
Overlay报文头包括：目的地址为远端CPE的Overlay标识、源地址为本端CPE的Overlay标识。
7.一种装置，应用在如权利要求1所述的实现网络访问加速的系统中，所述装置为CPE，所述CPE包括：
映射表模块，用于将CNAME对应CPE的IP地址映射为目标服务器IP地址或者回源域名；
封装模块，用于修改用户报文的目的IP地址为服务器IP地址，根据SD-WAN格式封装用户报文；
转发模块，转发封装后的报文到SD-WAN骨干网。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述CPE支持分布式部署；
其中，在不同的地域分配的CNAME对应CPE的IP地址不同。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述目标服务器的回源域名包括：
所述CPE发送DNS请求获取目标服务器的IP地址。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述根据SD-WAN格式封装用户报文包括：
所述CPE以Overlay方式封装用户报文。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，
Overlay报文头包括：目的地址为远端CPE的Overlay标识、源地址为本端CPE的Overlay标识。
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