CN113709133B - 一种基于数据中心的ipvc6通信系统 - Google Patents

一种基于数据中心的ipvc6通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数据中心的IPVC6通信系统，属于网络通信技术领域，要解决的技术问题为如何简化流程实现从IPv4过渡到IPv6的数据通信。包括：数据中心，配置有DC控制器，用于预配置基础网络和路由信息；Agent代理服务器，通过Agent代理服务器通告RA路由信息以及OSPF路由通告；虚机，用于获取网段路由和网关路由，并基于网段路由和网关路由将报文发送至Agent代理服务器；核心交换机，所述Agent代理服务器与核心交换机之间进行OSPF路由通告，用于将报文发送至防火墙；防火墙，所述防火墙用于将报文发送至互联网目的地址，并用于将回程报文通过交换机发送至虚机。

Description

一种基于数据中心的IPVC6通信系统
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，具体地说是一种基于数据中心的IPVC6通信系统。
背景技术
随着互联网技术的日渐成熟，网络设备的日益增加，IPv4网络协议已然不能满足现有通信设备的通信需求，为满足全球庞大的互联网用户大军第六代互联网协议(Internet Protocol Version 6，IPv6)应运而生。
IPv6网络协议将IP地址扩展到128位，提供2^128-1个地址，能有效满足联网设备的地址分配问题。随着IPv6协议的应用，互联网界实现基于IPv6网络的通信需求也日渐强烈。
基于上述分析，如何简化流程实现从IPv4过渡到IPv6的数据通信，是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种基于数据中心的IPVC6通信系统，来解决如何简化流程实现从IPv4过渡到IPv6的数据通信的问题。
本发明的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，包括：
数据中心，所述数据中心中配置有DC控制器，所述DC控制器用于预配置基础网络和路由信息；
Agent代理服务器，所述DC控制器用于创建所述Agent代理服务器，通过Agent代理服务器通告RA路由信息以及OSPF路由通告；
虚机，所述Agent代理服务器向所述虚机通告RA路由信息，所述虚机用于获取网段路由和网关路由，并基于网段路由和网关路由将报文发送至Agent代理服务器；
核心交换机，所述Agent代理服务器与核心交换机之间进行OSPF路由通告，用于将来自虚机的报文发送至防火墙；
防火墙，所述防火墙用于将报文发送至互联网目的地址，并用于将回程报文通过交换机发送至虚机。
作为优选，所述DC控制器用于配置RAdvd实现Agent代理服务向虚机通过RA路由信息；
DC控制器用于配置OSPFv6实现Agent代理服务器与核心交换机间的OSPF路由通告，以实现由数据中心网络到Agent代理服务器到核心交换机到防火墙到互联网的基于IPv6协议的数据交换。
作为优选，所述DC控制器用于配置基础vlana网络，所述基础vlana网络用作Agent代理服务器与核心交换机间OSPF路由交换使用，并用于在核心交换机上配置相应的vlan接口信息；
所述DC控制器用于进行DHCPv6地址分配，用于解析DHCPv6相关请求报文为虚机提供地址分配、回收及续约；
所述DC控制器用于存储数据，将网络地址使用情况记录至数据库；
所述DC控制器用于配置和修改IPv6网络，并在用户首次创建IPv6网络时创建Agent代理服务器，Agent代理服务器启动Radvd服务，通过websocket提供DC控制器与Agent代理服务器间的通信，DC控制器上子网的创建、删除、修改的消息通过websocket消息通知给Agent代理服务器，而后Agent代理服务器根据消息类型作出相应的操作，并将子网路由信息通过OSPF通告核心交换机，交换机生成对应的路由，从而实现数据中心网络与外网间的数据交换。
作为优选，所述DC控制器用于创建OSPF vlan网络和子网，将cidr指定为IPv6组播地址类型，将vlan网络的网络号配置至核心交换机，添加vlan接口，用于配置ipv6 address及ipv6网关，并开启核心交换机的ospf功能。
作为优选，所述DC控制器用于创建IPv6网络，IPv6网络类型基于DHCPv6有状态；
首次创建IPv6网络时触发Agent代理服务器的创建，DC控制器创建子网网关端口，并将其挂载至Agent代理服务器，通过发送websocket消息将子网cidr和网关信息通告给Agent代理服务器，Agent代理服务器将对应子网网关端口的网卡添加网段路由，并将网段路由通过Radvd定时通告给子网下的虚机；
所述Agent代理服务器收到DC控制器的websocket消息后会将子网网段的路由添加至ospf路由配置文件中，并定时与核心交换机交换路由信息。
作为优选，DC控制器在IPv6子网下添加虚机，虚机启动发送DHCPv6request报文，DC控制器收到报文后回复DHCPv6 offer报文，给虚机分配IPv6地址；虚机收到Agent代理服务器发送的RA通告后学习到子网的网段路由和网关路由。
作为优选，所述Agent代理服务器收到报文后根据目的地址判断出报文是要出网的，将报文通过vlan基础网络转发至核心交换机；核心交换机学习到该报文携带的源地址和源mac后，将报文转发至防火墙；防火墙将报文发送至互联网目的地址；回程报文到达核心交换机后，根据出网时学到的源地址和源mac将报文送至数据中心网络的对应虚机。
作为优选，所述DC控制器创建双栈Agent代理服务器。
本发明的一种基于数据中心的IPVC6通信系统具有以下优点：
1、通过部署Agent代理服务器实现DC控制器中IPv6网络的通信，可以降低系统成本，提供安全可靠的IPv6通信；
2、OSPF适合在大范围的网络，没有跳数的限制，同时也支持更加广泛的网络规模；组播触发式更新路由可以减少网络宽带的利用率，同时可以减小干扰；网络结构更新速度快，可以快速收敛；以开销作为度量值，带宽越高，开销就会越小；OSPF协议的设计是为了避免路由环路，在使用最短路径的算法下收到路由中的链路状态，生成路径从而不易生成环路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为实施例1一种基于数据中心的IPVC6通信系统的结构框图；
图2为实施例1一种基于数据中心的IPVC6通信系统中报文的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
本发明实施例提供一种基于数据中心的IPVC6通信系统，用于解决如何简化流程实现从IPv4过渡到IPv6的数据通信的技术问题。
实施例：
本发明的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，包括数据中心、Agent代理服务器、虚机、核心交换机和防火墙，数据中心中配置有DC控制器，DC控制器用于预配置基础网络和路由信息；DC控制器用于创建Agent代理服务器，通过Agent代理服务器通告RA路由信息以及OSPF路由通告；Agent代理服务器向虚机通告RA路由信息，虚机用于获取网段路由和网关路由，并基于网段路由和网关路由将报文发送至Agent代理服务器，并通过Agent代理服务器将报文发送至交换机；Agent代理服务器与核心交换机之间进行OSPF路由通告，用于将报文发送至防火墙；防火墙用于将报文发送至互联网目的地址，并用于将回程报文通过交换机发送至虚机。
DC(Data Center，数据中心)控制器是网络管理和控制的权利中心，通过预配置基础网络和路由信息，在管理网络下创建双栈Agent代理服务器，配置RAdvd实现Agent代理服务器向底层虚机通告RA路由信息，从而使虚机可以正常获取到网段路由和网关路由；配置OSPFv6实现Agent代理服务器与核心交换机间的OSPF路由通告，实现由数据中心网络到Agent代理服务器到核心交换机到防火墙到互联网的基于IPv6协议的数据交换，从而解决IPv4地址数量限制的现状。本发明旨在通过DC数据中心控制Agent代理服务器实现路由通告和OSPF通告的功能，从而简化流程，实现基于IPv6的数据通信。
DC控制器是用户控制和实现IPv6通信功能的门户，首先需要操作DC控制器配置基础vlan网络，用做Agent代理服务器与核心交换机间OSPF路由交换使用，同时需要在交换机上配置相应的vlan接口信息。
DC控制器支持DHCPv6地址分配功能，解析DHCPv6相关请求报文为虚机提供地址分配、回收及续约的功能。同时，提供数据存储功能，将网络地址使用情况记录至数据库，以便后续用户的查询和操作，提供安全可靠的数据支持。
DC控制器支持IPv6网络的配置和修改，并在用户首次创建IPv6网络时创建Agent代理服务器，代理服务器启动Radvd服务，通过websocket提供DC控制器与Agent代理服务器间的通信，DC控制器上子网的创建、删除、修改的消息通过websocket消息通知给Agent代理服务器，而后Agent代理服务器会根据消息类型作出相应的操作，并将子网路由信息通过OSPF通告核心交换机，交换机生成对应的路由，从而保证数据中心网络与外网间的通信能正常流转。
基于Agent代理服务器中的OSPF可以基于Quagga中的zebra和ospf6，通过安装该工具内置到Agent代理服务器基础镜像。Websocket消息处理则通过内置java进程进行处理。DC控制器创建OSPF vlan网络、子网，cidr指定为IPv6组播地址类型，将该vlan网络的网络号配置至核心交换机，添加vlan接口，配置ipv6 address及ipv6网关，并开启核心交换机的ospf功能。
DC控制器创建IPv6网络，本网络类型基于DHCPv6有状态。首次创建IPv6网络时触发Agent代理服务器的创建，DC控制器创建子网网关端口，并将其挂载至Agent代理服务器，通过发送websocket消息将子网cidr和网关信息通告给Agent代理服务器，Agent代理服务器将对应子网网关端口的网卡添加网段路由，并将网段路由通过Radvd定时通告给子网下的虚机。
Agent代理服务器收到DC控制器的websocket消息后会将子网网段的路由添加至ospf路由配置文件中，并定时与核心交换机交换路由信息。
DC控制器在IPv6子网下添加虚机，虚机启动发送DHCPv6 request报文，DC控制器收到报文后回复DHCPv6 offer报文，给虚机分配IPv6地址。虚机收到Agent代理服务器发送的RA通告后学习到子网的网段路由和网关路由，RA报文结构如附图2。
虚机发送到外网的ping6报文后首先根据网段路由和网关路由将流量发送至Agent代理服务器，Agent代理服务器收到ICMPv6报文后根据目的地址判断出报文是要出网的，将报文通过vlan基础网络转发至核心交换机，核心交换机首先学习到该报文携带的源地址和源mac，然后将报文转发至防火墙，防火墙再将报文发送至互联网目的地址；回程报文到达核心交换机后，根据出网时学到的源地址和源mac将报文送至数据中心网络的对应虚机，至此虚机完成外网访问流程。
OSPF(open shortest path first)开放式最短路径优先，是一个内部网关协议，用于在单一自治系统内决策路由，是两个相邻的路由器通过发报文的形式成为邻居关系，邻居再相互发送链路状态信息形成邻接关系，之后各自根据最短路径算法算出路由，存放至OSPF路由表，OSPF路由与其他路由比较后更优的加入全局路由表。
本实施例使用OSPF作为路由通告协议的原因是：OSPF适合在大范围的网络，没有跳数的限制，同时也支持更加广泛的网络规模；组播触发式更新路由可以减少网络宽带的利用率，同时可以减小干扰；网络结构更新速度快，可以快速收敛；以开销作为度量值，带宽越高，开销就会越小；OSPF协议的设计是为了避免路由环路，在使用最短路径的算法下收到路由中的链路状态，生成路径从而不易生成环路。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于包括：
数据中心，所述数据中心中配置有DC控制器，所述DC控制器用于预配置基础网络和路由信息；
Agent代理服务器，所述DC控制器用于创建所述Agent代理服务器，通过Agent代理服务器通告RA路由信息以及OSPF路由通告；
虚机，所述Agent代理服务器向所述虚机通告RA路由信息，所述虚机用于获取网段路由和网关路由，并基于网段路由和网关路由将报文发送至Agent代理服务器；
核心交换机，所述Agent代理服务器与核心交换机之间进行OSPF路由通告，用于将来自虚机的报文发送至防火墙；
防火墙，所述防火墙用于将报文发送至互联网目的地址，并用于将回程报文通过交换机发送至虚机；
所述DC控制器用于配置RAdvd实现Agent代理服务向虚机通过RA路由信息；
DC控制器用于配置OSPFv6实现Agent代理服务器与核心交换机间的OSPF路由通告，以实现由数据中心网络到Agent代理服务器到核心交换机到防火墙到互联网的基于IPv6协议的数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于所述DC控制器用于配置基础vlana网络，所述基础vlana网络用作Agent代理服务器与核心交换机间OSPF路由交换使用，并用于在核心交换机上配置相应的vlan接口信息；
所述DC控制器用于进行DHCPv6地址分配，用于解析DHCPv6相关请求报文为虚机提供地址分配、回收及续约；
所述DC控制器用于存储数据，将网络地址使用情况记录至数据库；
所述DC控制器用于配置和修改IPv6网络，并在用户首次创建IPv6网络时创建Agent代理服务器，Agent代理服务器启动Radvd服务，通过websocket提供DC控制器与Agent代理服务器间的通信，DC控制器上子网的创建、删除、修改的消息通过websocket消息通知给Agent代理服务器，而后Agent代理服务器根据消息类型作出相应的操作，并将子网路由信息通过OSPF通告核心交换机，交换机生成对应的路由，从而实现数据中心网络与外网间的数据交换。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于所述DC控制器用于创建OSPF vlan网络和子网，将cidr指定为IPv6组播地址类型，将vlan网络的网络号配置至核心交换机，添加vlan接口，用于配置ipv6 address及ipv6网关，并开启核心交换机的ospf功能。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于所述DC控制器用于创建IPv6网络，IPv6网络类型基于DHCPv6有状态；
首次创建IPv6网络时触发Agent代理服务器的创建，DC控制器创建子网网关端口，并将其挂载至Agent代理服务器，通过发送websocket消息将子网cidr和网关信息通告给Agent代理服务器，Agent代理服务器将对应子网网关端口的网卡添加网段路由，并将网段路由通过Radvd定时通告给子网下的虚机；
所述Agent代理服务器收到DC控制器的websocket消息后会将子网网段的路由添加至ospf路由配置文件中，并定时与核心交换机交换路由信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于DC控制器在IPv6子网下添加虚机，虚机启动发送DHCPv6 request报文，DC控制器收到报文后回复DHCPv6 offer报文，给虚机分配IPv6地址；虚机收到Agent代理服务器发送的RA通告后学习到子网的网段路由和网关路由。
6.根据权利要求5所述的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于所述Agent代理服务器收到报文后根据目的地址判断出报文是要出网的，将报文通过vlan基础网络转发至核心交换机；核心交换机学习到该报文携带的源地址和源mac后，将报文转发至防火墙；防火墙将报文发送至互联网目的地址；回程报文到达核心交换机后，根据出网时学到的源地址和源mac将报文送至数据中心网络的对应虚机。
7.根据权利要求1所述的一种基于数据中心的IPVC6通信系统，其特征在于所述DC控制器创建双栈Agent代理服务器。
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