CN113965506A - 一种网关备份方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网关备份方法和系统，该系统包括n个用户网关和流量源节点，用户网关、流量源节点以及用户网关到流量源节点转发所经过的转发节点组成SR网络，检测到用户连接不可达时，用户网关和协商网关主备状态，协商完成并且用户网关的网关主备状态发生变化，通知流量源节点，流量源节点接收到第一用户网关和第二用户网关新的网关主备状态，更新流量源节点到用户网关的用户流量转发表项的状态，使用户流量能够转发到正常的用户网关。本发明在用户连接出现故障不可达时，只通过状态通知消息就即可快速切换到备份用户网关，主备用户网关之间不再需要备份链路，从而解决传统用户网关备份方式大量使用网关接口构建备份链路问题。

Description

一种网关备份方法和系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，具体涉及一种网关备份方法和系统。

背景技术

SR(段路由，segment routing)是基于源路由理念而设计的在网络上转发数据包的一种协议，应用该协议可以在通信网络的分布式智能与集中式优化之间取得适当的平衡。该协议是通过有序的指令列表引导数据包的转发，并且无需在网络中创建任何流状态的情况下，实现端到端的策略。

SR具有以下特点：

简单:SR通过结合简单的网络指令提供对转发路径的完全控制，不需要任何其他协议。在某些情况下，它可以完全上消除不必要的协议，从而简化了网络。

可扩展:SR不需要任何路径信令，仅需要在SR域的入口节点处维护流状态，在降低成本的同时提高网络灵活性。

无缝部署:SR在MPLS或IPv6数据平面上本地运行，简单的软件升级就可以支持SR。同时，段路由可以与您现有的LDP网络共存，可轻松方便的进行迁移。

SR可应用于TE(流量工程，Traffic Engineering)、故障保护等领域，并提供了网络编程能力。

运营商宽带为用户提供宽带服务，通常在运营商网络中提供网关设备为用户提供接入网络服务。该网关设备需要提供路由器功能，同时也提供了用户管理相关功能，因为作为接入设备管理较多用户，所以性能要求高。

网关除了上述特性外，网关的高可靠在运营商网路中也是基本要求。运营商通常部署两个网关，启动时两个网关协商出主备状态，用户流量只经过主网关，当用户到主网关的链路断开时，两个网关重新协商主备状态，原备状态网关升为主状态，原主状态网关降为备状态。

用户到网络的流量由于原有链路的断开，所以采用到新主状态网关的链路转发到网络。网络到用户的流量的转发也发送变化：主备网关之间存在备份链路，网络到用户的流量还是转发到原主状态网关(现在已经降为备状态了)，然后通过备份链路把用户流量转发到新主状态网关，最后，新主状态网关把用户流量转发到用户。

但是，上述方法有显著的缺陷，如果保证流量在备份情况下的无缝切换，主备网关之间的备份链路必须可靠切传输质量要求较高，运营商网络中流量较大，必须占用较多的接口来传输备份流量，而且备份链路通常通过捆绑接口的方式实现高可靠，这样又进一步的浪费了接口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网关备份方法和系统，解决背景技术中传统用户网关主备部署中需要大量接口构建备份链路、浪费接口资源的问题。

实现本发明目的的技术方案为：

一种网关备份方法，包括以下步骤：

进行n个用户网关备份配置，每个用户网关分别开始网络拓扑发现、网络节点的SRsegment发现和网关主备状态协商；

每个用户网关分别把各自协商的网关主备状态通知流量源节点；

基于发现的网络拓扑、网络节点的SR Segment和协商的网关主备状态，用户网关进行流量源节点到每一用户网关的路径计算；

用户网关分别根据发现的网络节点的SR Segment和计算的路径生成用户网关SID(Segment ID)列表；所述每个用户网关根据生成的SID列表生成SID列表通知消息并把SID列表通知消息发送给流量源节点；

所述流量源节点收到每个用户网关通知的SID列表通知消息后，根据接收到的SID列表分别生成SID列表条目，根据网关主备状态为主状态的用户网关的SID列表条目生成状态为主的用户流量转发表项，根据网关主备状态为备状态的用户网关的SID列表条目生成状态为备的用户流量转发表项；

当用户流量经过流量源节点时，通过流量报文中的流量标识查询状态为主的用户流量转发表项进行转发，转发后的流量报文根据用户流量转发表项封装SID列表条目，封装SID列表条目的流量报文在SR网络进行SR转发，流量源节点引导流量报文按照到网关主备状态为主状态的用户网关的路径转发到用户网关；

当n个用户网关重新进行网关主备状态协商分别产生新的网关主备状态，所述的每个用户网关分别把新的网关主备状态通知流量源节点，流量源节点收到新的网关主备状态通知，更新每个用户网关的SID列表条目的状态，并完成用户流量转发表项主备状态更新，当用户流量再经过流量源节点时，通过流量报文中的流量标识查询对应的新的主状态的用户流量转发表项进行转发，转发后的流量报文根据用户流量的转发表项封装新主的用户网关的SID列表条目，封装SID列表条目的流量报文在SR网络进行SR转发，流量源节点引导流量报文按照到新的网关主备状态为主状态的用户网关的路径转发到用户网关。

进一步的，所述进行n个用户网关备份配置具体包括流量标识和用户连接；所述流量标识为流量报文的一个或者多个字段组合，用以标识用户流量，所述用户流量标识可以配置多条，所述流量标识配置后通知流量源节点所述用户网关的所有流量标识，流量源节点接收到流量标识后，生成流量标识条目；所述用户连接具体为用户网关到用户终端的二层链路、三层连接或者隧道等。

进一步的，所述生成流量标识条目具体为：流量源节点接收到流量标识通知后，从通知消息中获取用户标识和所述用户网关的所有流量标识，检查本地存储是否存在所述的用户标识的流量标识条目，如果存在所述的流量标识条目，则从存储删除所述流量标识条目，当不存在流量标识或者删除所述的流量标识条目之后，生成新的流量标识条目，所述的新的流量标识条目具体包括用户网关标识和流量标识字段，所述的流量标识条目的用户标识字段设置为流量标识通知消息中获取的用户标识，所述的流量标识条目的用户流量标识字段设置为流量标识通知消息中获取的用户网关的所有流量标识，把生成的流量标识条目保存。

进一步的，所述每个用户网关开始网络拓扑发现具体为：用户网关把所在的SR网络当作一个域进行拓扑发现，所述的拓扑发现协议包括但不限于已存在的路由协议：OSPFv2、OSPFv3、ISIS等，所述用户网关网络拓扑发现后把网络拓扑保存；每个用户网关开始网络节点的SR segment发现具体为：用户网关在SR网络中利用SR相关协议发现用户网关、流量源节点和SR网络中间转发节点的SR Segment，所述每个用户网关各自的网络节点的SR Segment发现后把网络节点的SR segment保存。

进一步的，所述网关主备状态协商具体为：用户网关组成备份实例，备份实例下的每个用户网关进行网关主备状态协商后才能转发用户流量，网关状态为主状态的用户网关通过用户连接转发用户流量；备份实例下的用户网关之间进行网关主备状态协商的触发条件包括但不限于：备份实例下的任一网关启动时、为主的用户网关的用户连接断开时等影响用户流量到用户可达的条件；备份实例下的用户网关的网关主备状态每次协商完成并且网关主备状态变化时，用户网关把新的网关状态保存到存储，并生成网关主备状态通知消息，通知消息中封装用户网关标识和网关主备状态，发送用户网关主备状态通知消息到流量源节点；所述的流量源节点收到网关主备状态通知消息，从通知消息中获取用户网关标识和网关主备状态，根据所述的用户网关标识查询存储检索网关主备状态条目；如果检索结果为空生成网关主备状态条目，网关主备状态条目的字段具体包括用户网关标识字段和网关主备状态字段，网关主备状态条目的用户网关标识字段设置为通知消息中的用户网关标识，网关主备状态条目的网关主备状态字段设置成通知消息中的网关主备状态，把网关主备状态条目保存到存储；检索出的结果不为空并且网关主备态条目的网关主备状态字段和通知消息中的网关主备状态不相同，更新存储保存的网关主备状态条目的网关主备状态字段为通知消息中的网关主备状态；所述的生成网关主备状态条目或者更新网关主备状态条目后，网关主备状态变化触发流量源节点的用户流量转发表项状态变化。

进一步的，所述路径计算具体为：当所述用户网关分别根据发现的拓扑，通过路由协议的算法计算流量源节点到每个用户网关的转发所经过的节点，包括：流量源节点、中间转发节点和每个用户网关，当第一次发现到拓扑或者之后的发现到的拓扑变化后用户网关进行一次路径计算；

进一步的，所述用户网关分别根据发现的网络节点的SR Segment和计算的路径生成用户网关SID(Segment ID)列表具体为：用户网关分别遍历所述的计算出流量源节点到用户网关的路径中的每一个节点，使用节点查询出存储保存的网络节点SR Segment，获取出路径中的每个节点的SR Segment，使用路径中的每个节点的SR Segment组成每个用户网关的SID列表，把用户网关的SID列表保存。

进一步的，所述每个用户网关根据生成的SID列表生成SID列表通知消息具体为：每个用户网关构造通知消息体，所述的通知消息体包含的字段具体为：用户网关的网关标识字段和用户网关的SID列表字段；当所述的通知消息体为第i用户网关时，所述的用户网关标识字段设置为第i用户网关的网关标识，所述的SID列表字段设置为第i用户网关的SID列表。

进一步的，所述据接收到的SID列表分别生成SID列表条目具体为：流量源节点收到用户网关发送的SID列表通知消息后，从所述的通知消息的消息体中获取用户网关标识和网关的SID列表，构造SID列表条目，所述的条目具体包含用户网关标识字段、网关的SID列表字段和网关主备状态字段，所述的条目的用户网关标识字段设置为从SID列表通知消息中获取的用户网关标识，所述的条目的网关的SID列表字段设置为从SID列表通知消息中获取的网关的SID列表，所述的条目的网关主备状态字段设置为流量源节点通过所述的用户网关标识查询存储获取的用户网关的网关主备状态；所述的SID列表条目生成后，保村到存储，通过用户标识可以从存储检索到所述的SID列表条目；所述的流量源节点收到网关主备状态通知消息并更新网关主备状态条目后更新用户网关的SID列表条目的网关主备状态字段为新通知的网关主备状态。

进一步的，所述根据网关主备状态为主状态的用户网关的SID列表条目生成状态为主的用户流量转发表项具体为：所述的用户流量转发表项的字段具体为流量标识字段、SID列表字段和状态字段；使用用户网关的SID列表条目中的用户网关标识查询本地存储保存的流量标识条目获取用户流量标识字段，遍历所述的用户流量标识条目的用户流量标识字段的用户网关的所有用户流量标识，对于所述的每个用户流量标识生成用户流量转发表项，所述的用户流量转发表项的流量标识字段设置为所述的遍历出的用户流量标识，所述的用户流量转发表项的SID列表字段设置为所述的SID列表条目的SID列表字段，所述的用户流量转发表项的状态字段设置为SID列表条目的网关主备状态字段，对于每一个用户流量转发表项保存到存储，通过流量标识可以检索到所述的用户流量转发表项；所述的用户网关的SID列表条目的网关主备状态字段更新后，相应的用户流量转发表项的状态字段设置为SID列表条目的新的网关主备状态字段。

基于所述网关备份方法的一种网关备份的系统，包括流量源节点和n个第二用户网关；所述流量源节点具体有以下单元组成：用户网关管理单元、源节点路径管理单元、源节点转发单元和源节点存储单元；所述用户网关具体有以下单元组成：备份管理单元、网关路径管理单元、拓扑管理单元、SR Segment管理单元、网关转发单元和网关存储单元。

进一步的，所述的流量源节点的用户网关管理单元的具体功能包括：接收用户网关的备份管理单元通知的用户流量标识，流量源节点的存储单元不存在用户流量标识条目的情况下生成用户流量标识条目保存到流量源节点的存储单元，或者在流量源节点的存储单元已存在用户流量标识条目的情况下更新存储单元上的用户流量标识条目；接收用户网关的备份管理单元发送的网关主备状态通知消息，流量源节点的存储单元不存在网关主备状态条目的情况下生成网关主备状态条目保存到流量源节点的存储单元，或者在流量源节点的存储单元已存在网关主备状态条目的情况下更新存储单元上的网关主备状态条目；当向流量源节点的存储单元保存或者更新网关主备状态条目后，通知流量源节点的路径管理单元网关主备状态变化。

所述源节点路径管理单元的具体功能包括：接收用户网关的路径管理单元发送的用户网关的SID列表通知消息，流量源节点的存储单元不存在网关的SID列表条目的情况下生成网关的SID列表条目保存到用户网关的存储单元，或者流量源节点的存储单元已存在网关的SID列表条目的情况下更新存储单元上的网关的SID列表条目；所述的在流量源节点的存储单元保存或者更新网关的SID列表条目后，流量源节点的存储单元不存在用户流量转发表项的情况下根据网关SID列表条目生成用户流量转发表项保存到流量源节点的存储单元，或者流量源节点的存储单元已存在用户流量转发表项的情况下更新存储单元上的用户流量转发表项；所述的流量源节点的路径管理单元接收到流量源节点的用户网关管理单元通知的用户网关主备状态变化，更新流量源节点的存储单元上的网关的SID列表条目的网关主备状态字段为新的网关主备状态，并更新存储单元上用户流量转发表项的状态字段为新的网关的SID列表条目的网关主备状态字段。

所述源节点转发单元的具体功能包括：接收用户流量，从用户流量报文中获取用户流量标识，使用用户流量标识向流量源节点的存储单元查询状态为主状态的用户流量转发表项，从表项中获取用户网关SID列表条目，把获取的SID列表条目封装到用户流量报文中，执行用户流量报文SR转发。

所述源节点存储单元的具体功能包括：保存、更新和查询用户流量标识条目；保存、更新和查询网关状态主备条目；保存、更新和查询用户网关SID列表条目；保存、更新和查询用户流量转发表项。

进一步的，所述用户网关的备份管理单元的具体功能包括：接收用户流量标识和用户连接配置，所述的用户流量标识配置后向流量源节点的用户网关管理单元通知用户流量标识，所述的用户连接配置后生成用户流量转发表项，用户流量通过用户连接发送，把转发表项保存到用户网关的存储单元；用户网关之间通过所述的用户网关的备份管理单元协商网关主备状态，当网关主备状态协商完成向流量源节点的用户网关管理单元通知网关主备状态。

所述的网关路径管理单元具体功能包括：当用户网关的拓扑管理单元通知拓扑变化时，从用户网关的存储单元上获取保存的拓扑，根据拓扑进行路径计算；路径计算后生成流量源节点到用户网关的路径，从用户网关的存储单元上检查是否存在流量源节点到用户网关的路径，如果不存在，则把计算的路径保存到用户网关的存储单元，如果存在，则从用户网关的存储单元删除路径并保存生成的路径；从用户网关的存储查询路径所经过的网络节点的SR segmeng，生成路径的用户网关SID列表，向流量源节点的路径管理单元通知用户网关的SID列表。

所述用户网关的拓扑管理单元的具体功能包括：通过协议进行SR域的拓扑发现；拓扑发现生成拓扑，检查用户网关的存储单元是否存在拓扑，如果不存在，则保存生成的拓扑，如果存在，则使用生成的拓扑更新用户网关的存储单元的拓扑；当保存或者更新用户网关的存储单元的拓扑后，通知用户网关的路径管理单元拓扑变化。

所述用户网关的SR Segmeng管理单元的具体功能包括：使用相关协议发现SR域内网关节点的SR segment，用户网关的存储单元不存在SR Segment情况下把发现的SRsegment保存到存储单元，或者用户网关的存储单元存在SR Segment情况下更新存储单元保存的SR Segment。

所述网关转发单元具体功能包括：当收到用户流量，从用户流量报文中获取用户流量标识，使用用户流量标识在用户网关的存储单元检索转发表项，从转发表项中获取用户连接，从用户连接发送用户流量报文。

所述网关的存储单元具体功能包括：保存、更新和查询用户流量转发表项；保存、更新和查询拓扑；保存、更新和查询网络节点的SR segment；保存、更新和查询流量源节点到用户网关的路径。

本发明与现有技术相比，其显著效果为：(1)本发明通过用户网关主备协商后网关主备状态消息通知流量源节点，可以在流量源节点快速的切换用户流量转发到备份的用户网关，从而使相互备份的用户网关之间不再需要备份链路，节省了大量的网关接口资源；(2)本发明的交互只涉及到网络的用户流量源节点和用户网关，不涉及网络中间的转发节点，保证网络的稳定性；(3)本发明采用SR网络，可利用SR的先进特性，比如可编程性等，使本发明系统具有简单、可扩展和无缝部署的优点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的网关备份方法的步骤示意图。

图2是本发明实施例提供的网关备份系统的示意图。

图3是本发明实施例提供网关备份系统的网络组网示意图。

图4是本发明实施例提供的网关备份系统启动后的备份方法流程示意图。

图5是本发明实施例提供的网关主备状态为主状态的用户网关的用户连接断开后的流程时序图。

具体实施方式

下面将结合附图，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，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本实施例提供网关备份的具体步骤：

步骤101：指定第一用户网关和第二用户网关的备份配置，具体配置为流量标识和用户连接；

步骤102：第一用户网关和第二用户网关分别进行拓扑发现、SR Segment发现和网关主备状态协商。当网关主备状态协商完成，第一用户网关和第二用户网关向流量源节点通知网关主备状态；

步骤103：第一用户网关和第二用户网关分别计算流量源节点到各自用户网关的路径，据生成的路径，第一用户网关和第二用户网关生成用户网关SID列表，第一用户网关和第二用户网关向流量源节点通知生成的用户网关SID列表；

步骤104：流量源节点收到第一用户网关和第二用户网关通知的用户网关SID列表，生成第一用户网关和第二用户网关的用户网关SID列表条目，并生成流量源节点分别到第一用户网关和第二用户网关的用户流量转发表项，用户流量转发表项的状态设置成对应的用户网关的网关主备状态；

步骤105：用户流量到达流量源节点，使用状态为主状态的用户流量转发表项转发用户流量；

步骤106：网关主备状态为主状态的用户网关的用户连接断开，第一用户网关和第二用户网关重新进行用户网关主备状态协商，主备状态协商后，向流量源节点通知网关主备状态，流量源节点接收到网关主备状态，更新用户流量转发表项的状态，后续用户流量的转发使用新的状态为主状态的用户流量转发表项。

如图2所示，基于所述备份方法的备份系统具体包括：流量源节点、第一用户网关和第二用户网关。

所述的系统的流量源节点具体有以下单元组成：用户网关管理单元、路径管理单元、转发单元和存储单元；所述的第一用户网关和第二用户网关具体有以下单元组成：备份管理单元、路径管理单元、拓扑管理单元、SR Segment管理单元、转发单元和存储单元。

所述的流量源节点的用户网关管理单元的具体功能包括：接收第一用户网关和第二用户网关的备份管理单元通知的用户流量标识，流量源节点的存储单元不存在用户流量标识条目的情况下生成用户流量标识条目保存到流量源节点的存储单元，或者在流量源节点的存储单元已存在用户流量标识条目的情况下更新存储单元上的用户流量标识条目；接收第一用户网关和第二用户网关的备份管理单元发送的网关主备状态通知消息，流量源节点的存储单元不存在网关主备状态条目的情况下生成网关主备状态条目保存到流量源节点的存储单元，或者在流量源节点的存储单元已存在网关主备状态条目的情况下更新存储单元上的网关主备状态条目；当向流量源节点的存储单元保存或者更新网关主备状态条目后，通知流量源节点的路径管理单元网关主备状态变化。

所述的流量源节点的路径管理单元的具体功能包括：接收用户网关(所述的第一用户网关和第二用户网关)的路径管理单元发送的用户网关的SID列表通知消息，流量源节点的存储单元不存在网关的SID列表条目的情况下生成网关的SID列表条目保存到用户网关的存储单元，或者流量源节点的存储单元已存在网关的SID列表条目的情况下更新存储单元上的网关的SID列表条目；所述的在流量源节点的存储单元保存或者更新网关的SID列表条目后，流量源节点的存储单元不存在用户流量转发表项的情况下根据网关SID列表条目生成用户流量转发表项保存到流量源节点的存储单元，或者流量源节点的存储单元已存在用户流量转发表项的情况下更新存储单元上的用户流量转发表项；所述的流量源节点的路径管理单元接收到流量源节点的用户网关管理单元通知的用户网关主备状态变化，更新流量源节点的存储单元上的网关的SID列表条目的网关主备状态字段为新的网关主备状态，并更新存储单元上用户流量转发表项的状态字段为新的网关的SID列表条目的网关主备状态字段。

所述的流量源节点的转发单元的具体功能包括：接收用户流量，从用户流量报文中获取用户流量标识，使用用户流量标识向流量源节点的存储单元查询状态为主状态的用户流量转发表项，从表项中获取用户网关SID列表，把获取的SID列表封装到用户流量报文中，执行用户流量报文SR转发。

所述的流量源节点的存储单元的具体功能包括：保存、更新和查询用户流量标识条目；保存、更新和查询网关状态主备条目；保存、更新和查询用户网关SID列表条目；保存、更新和查询用户流量转发表项。

所述用户网关(具体为所述第一用户网关和第二用户网关)的备份管理单元的具体功能包括：接收用户流量标识和用户连接配置，所述的用户流量标识配置后向流量源节点的用户网关管理单元通知用户流量标识，所述的用户连接配置后生成用户流量转发表项，用户流量通过用户连接发送，把转发表项保存到用户网关的存储单元；第一用户网关和第二用户网关之间通过所述的用户网关的备份管理单元协商网关主备状态，当网关主备状态协商完成向流量源节点的用户网关管理单元通知网关主备状态。

所述的用户网关的路径管理单元具体功能包括：当用户网关的拓扑管理单元通知拓扑变化时，从用户网关的存储单元上获取保存的拓扑，根据拓扑进行路径计算；路径计算后生成流量源节点到用户网关的路径，从用户网关的存储单元上检查是否存在流量源节点到用户网关的路径，如果不存在，则把计算的路径保存到用户网关的存储单元，如果存在，则从用户网关的存储单元删除路径并保存生成的路径；从用户网关的存储查询路径所经过的网络节点的SR segmeng，生成路径的用户网关SID列表，向流量源节点的路径管理单元通知用户网关的SID列表。

所述的用户网关的拓扑管理单元的具体功能包括：通过协议进行SR域的拓扑发现；拓扑发现生成拓扑，检查用户网关的存储单元是否存在拓扑，如果不存在，则保存生成的拓扑，如果存在，则使用生成的拓扑更新用户网关的存储单元的拓扑；当保存或者更新用户网关的存储单元的拓扑后，通知用户网关的路径管理单元拓扑变化。

所述的用户网关的SR Segmeng管理单元的具体功能包括：使用相关协议发现SR域内网关节点的SR segment，用户网关的存储单元不存在SR Segment情况下把发现的SRsegment保存到存储单元，或者用户网关的存储单元存在SR Segment情况下更新存储单元保存的SR Segment。

所述的用户网关的转发单元具体功能包括：当收到用户流量，从用户流量报文中获取用户流量标识，使用用户流量标识在用户网关的存储单元检索转发表项，从转发表项中获取用户连接，从用户连接发送用户流量报文。

所述的用户网关的存储单元具体功能包括：保存、更新和查询用户流量转发表项；保存、更新和查询拓扑；保存、更新和查询网络节点的SR segment；保存、更新和查询流量源节点到用户网关的路径。

实施例1

该实施例提供的网关备份系统如图3所示，有以下设备组成：PC、G1、G2、A、B、X、Y、S和Server。G1、G2是网关设备，G1、G2、A、B、X、Y和S组成SR网络，PC连接G1和G2，G1和G2组成网关备份实例互为备份网关，S连接Server为PC的流量源节点，S通过串联A和B连接到G1并通过串联X和Y连接到G2，其中A、B、X、Y是网络里面的各种转发设备，不特指某类设备。PC通过所述的SR网络访问Server，PC到Server的流量通过G1或者G2到达S并最终从S到达Server，Server到PC的流量通过S到达G1或者G2并最终从G1或者G2到达PC。

如图4所示，基于本实施例的网关备份系统的备份方法包括步骤：

步骤401：G1和G2进行网关主备状态协商，协商完成，G1的网关主备状态为主状态，G2的网关主备状态为备状态。

步骤402：G1通知S网关主备状态为主状态。

步骤403：G2通知S网关主备状态为备状态。

步骤404：G1拓扑发现、SR segment发现、路径计算以及根据上述处理产生的拓扑、网络节点的SR Segment和路径数据生成用户网关SID列表，并把G1的用户网关SID列表通知S，S上接收到用户网关SID列表，生成用户网关SID列表条目，并查询G1的网关主备状态为主状态，设置用户网关SID列表条目的状态为主状态。

步骤405：G2拓扑发现、SR segment发现、路径计算以及根据上述处理产生的拓扑、网络节点的SR Segment和路径数据生成用户网关SID列表，并把G2的用户网关SID列表通知S，S上接收到用户网关SID列表，生成用户网关SID列表条目，并查询G2的网关主备状态为备状态，设置用户网关SID列表条目的状态为备状态。

步骤406：根据G1的用户网关SID列表条目和G2的用户网关SID列表条目生成用户流量转发表项，其中到G1的用户流量转发表项状态为主状态，到G2的用户流量转发表项状态为备状态。

步骤407：用户流量经过S，使用状态为主的用户流量转发表项封装S到G1的用户网关SID列表，转发流量。

步骤408：用户流量在网络中执行SR转发后G1收到用户流量。

如图5所示，本实施例的网关主备状态为主状态的用户网关到用户连接断开后的流程示意图。

步骤501：G1到PC的连接断开，G1和G2重新开始进行网关主备状态协商，协商完成后，G1的网关主备状态为备状态，G2的网关主备状态为主状态。

步骤502：G1通知S网关主备状态为备状态。

步骤503：G2通知S网关主备状态为主状态。

步骤504：更新用户流量转发表项的状态，S到G2的用户流量转发表项更新为主状态，S到G1的用户流量转发表项更新为备状态。

步骤505：用户流量经过S，使用状态为主状态的用户流量转发表项封装S到G2的SID列表，转发流量。

步骤506：用户流量在网络中执行SR转发后G2收到用户流量。

综合以上对所述网关备份方法和系统的详细描述，提供了互为备份用户网关用户开始启动后或者检测到用户连接不可达时，触发用户网关之间协商网关主备状态，协商完成后，通知流量源节点根据重新协商的网关主备状态更新用户流量转发表项的状态，从而使用户流量能够转发到正常的用户网关。通过上述方式，用户连接出现故障不可达时，只通过状态通知消息就可以使用户流量快速切换到备份用户网关，这种备份方法主备用户网关之间不再需要备份链路，从而解决了传统用户网关备份方式大量使用网关接口构建备份链路问题。并且流程交互只涉及到网络的用户流量源节点和用户网关，不涉及网络中间的转发节点，一定程度上保证了网络的稳定性。最后，采用了SR网络，可以使用SR的先进特性。

在此需要说明的是，尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种网关备份方法，其特征在于，包括以下步骤：

n个用户网关获取用户流量的流量标识并配置用户连接，并将流量标识发送至流量源节点，生成流量标识条目；

n个用户网关进行网络拓扑发现、网络节点的SR segment发现和网关主备状态协商；

把各自协商的网关主备状态通知流量源节点，生成网关主备状态条目；

每个用户网关基于发现的网络拓扑生成流量源节点到该用户网关的路径；

每个用户网关基于生成的路径和发现的网络节点的SR segment生成该用户网关的SID列表，并根据生成的SID列表生成SID列表通知消息发送至流量源节点；

流量源节点根据接收到的每个用户网关的SID列表通知消息和网关主备状态条目分别生成SID列表条目，并根据SID列表条目生成用户流量转发表项，同时用户流量转发表项的状态设置成对应用户网关的网关主备状态；

当流量经过流量源节点时，基于流量报文中的流量标识获取状态为主的用户流量转发表项，同时获取对应用户网关的SID列表条目，把SID列表条目封装到用户流量报文中，流量包文通过SR网络转发至用户网关；

当n个用户网关重新进行网关主备状态协商产生新的网关主备状态时，通知流量源节点更新用户流量转发表项的状态，后续用户流量的转发按照新的主状态的用户流量转发表项转发流量。

2.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述流量标识为流量报文的一个或者多个字段组合，可配置多条；所述用户连接为用户网关到用户终端的二层链路、三层连接或者隧道。

3.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述用户网关进行网络拓扑发现具体为：所述用户网关把所在的SR网络当作一个域基于拓扑发现协议进行网络拓扑发现并保存发现的网络拓扑，所述拓扑发现协议包括但不限于OSPFv2、OSPFv3和ISIS路由协议。

4.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述用户网关进行网络节点的SR segment发现具体为：用户网关在SR网络中利用SR协议发现所有用户网关、流量源节点和SR网络中间转发节点的SR Segment，并保存发现的SR segment。

5.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述用户网关进行网关主备状态协商具体为：所有用户网关组成备份实例，备份实例下用户网关进行网关主备状态协商，备份实例下的用户网关之间进行网关主备状态协商的触发条件包括但不限于：备份实例下影响用户流量到用户时，备份实例下网关主备状态每次协商完成并且网关主备状态变化时。

6.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述每个用户网关基于发现的网络拓扑生成流量源节点到该用户网关的路径具体为：所述用户网关根据发现的网络拓扑通过路由协议的算法计算流量源节点到用户网关所经过的节点并保存，同时删除该用户网关原来的路径。

7.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述每个用户网关基于生成的路径和发现的网络节点的SR segment生成该用户网关的SID列表具体为：用户网关分别遍历所述的流量源节点到用户网关的路径中的每一个节点，使用节点查询出保存的SRSegment，获取路径中的每个节点的SR Segment组成用户网关的SID列表并保存。

8.根据权利要求1所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述SID列表通知消息包含用户网关的网关标识和SID列表字段；

所述SID列表条目包含网关标识、SID列表和网关主备状态字段，通过网关标识可以检索到对应的SID列表条目。

9.根据权利要求8所述的一种网关备份方法，其特征在于，所述用户流量转发表项包括流量标识、SID列表和状态字段；通过流量标识可以检索到所述的用户流量转发表项，所述流量标识和SID列表条目中的网关标识一一对应。

10.一种基于权利要求1～9任一所述网关备份方法的网关备份的系统，包括流量源节点和n个用户网关，其特征在于，所述流量源节点包括用户网关管理单元、源节点路径管理单元、源节点转发单元和源节点存储单元；所述源节点用户网关管理单元用于接收用户流量标识和网关主备状态的通知消息，生成对应的流量标识条目和网关主备状态条目并保存或更新至存储单元，同时将通知消息发送至源节点路径管理单元；所述源节点路径管理单元用于接收用户网关的SID列表通知消息，生成SID列表条目保存到源节点存储单元，同时根据网关SID列表条目生成用户流量转发表项保存源节点存储单元，或者根据用户网关管理单元通知的用户网关主备状态变化更新存储单元上的SID列表条目和用户流量转发表项；所述源节点转发单元用于接收和转发用户流量报文，从用户流量报文中获取用户流量标识，通过用户流量标识获取状态为主状态的用户流量转发表项，同时获取对应用户网关的SID列表条目，把SID列表条目封装到用户流量报文中，执行用户流量报文SR转发；所述源节点存储单元用于存储用户流量标识条目、网关状态主备条目、用户网关SID列表条目及用户流量转发表项；

所述用户网关包括备份管理单元、网关路径管理单元、拓扑管理单元、SR Segment管理单元、网关转发单元和网关存储单元；所述备份管理单元用于接收用户流量标识、用户连接配置和协商网关主备状态，向流量源节点的用户网关管理单元通知用户流量标识和协商网关主备状态，基于用户流量标识和用户连接生成网关流量转发表项，并把网关流量转发表项保存到网关存储单元；所述拓扑管理单元通过协议进行SR域的拓扑发现，生成拓扑并保存或更新至网关存储单元，并通知网关路径管理单元拓扑变化；所述SR Segmeng管理单元通过SR相关协议发现SR域内网关节点的SR segment，把发现的SR segment保存或更新至网关存储单元；所述网关路径管理单元收到拓扑管理单元的拓扑变化通知时，用于从网关存储单元获取拓扑，根据拓扑生成流量源节点到用户网关的路径，保存或至网关存储单元，同时从网关存储单元获取所经过的网络节点的SR segmeng，生成用户网关的SID列表，并生成SID列表通知消息发送至源节点路径管理单元；所述网关转发单元当收到用户流量时，通过用户流量标识获取网关流量转发表项，通过网关流量转发表项的用户连接发送用户流量报文至用户终端；所述网关存储单元用于存储用户流量转发表项、拓扑、网络节点的SRsegment和量源节点到用户网关的路径。

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