CN114006887B - 一种dvpn网络中隧道地址的分配方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络通信技术，其公开了一种DVPN网络中隧道地址的分配方法及控制器，提高地址资源利用率及构建MGRE隧道的效率。本发明在DVPN网络中提前分析出VPN域，计算出整网最少需要的地址资源，供用户在配置地址资源时参考，减少地址资源浪费的情况；在创建业务网络后，分析业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系，从而快速获取对应的VPN域，然后从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，来构造对应节点设备的MGRE配置；通过将VPN域分析与MGRE隧道构造解耦，避免了MGRE隧道构造时对VPN域实时分析的依赖，降低构建MGRE耗时，提高效率。此外，通过地址池模块对VPN域地址的分配，用户可更清晰的知道地址的使用去处，从而有利于地址资源的使用规划。

Description

一种DVPN网络中隧道地址的分配方法及控制器

技术领域

本发明涉及网络通信技术，具体涉及一种DVPN网络中隧道地址的分配方法及控制器。

背景技术

SDN(软件定义网络)解决方案中，为了在不改变企业原有路由配置的情况下，对企业的不同分支机构间的业务流量进行控制和转发，一般采用在原有网络基础上构建Overlay(叠加)网络，控制器通过租户(使用SDN方案的企业)配置的策略和监控Overlay网络的链路质量等，动态规划出合适的路径，将这些业务流量调度在该业务最合适的转发路径上。

由于DVPN(动态虚拟私有网络)具有可以动态获取对端的信息建立VPN(虚拟私有网络)链路，同一个VPN域中的所有设备可以互访等优点。SDN解决方案中一般采用DVPN方式构建Overlay网络。具体而言，用户管理员需要手动添加设备，并配置构建Overlay网络需要的私网地址资源等基础配置，然后控制器通过用户配置的信息，以MGRE(多点通用路由封装)的方式，构建同一个VPN域设备的隧道地址在同一个网段的Overlay网络，为后续对业务流程的调度转发控制提供基础网络。

既有方案创建Overlay网络是通过在构建过程中，获取源、目的节点MGRE信息及链路信息等去判断VPN域，然后通过判断出的VPN域去分配构建MGRE的隧道地址。其核心流程如下：

1)首先通过用户配置的Overlay网络边缘节点和中心节点，分析出两两设备间所有需要创建MGRE的关联关系，通过关联关系去构建MGRE隧道；

2)在构建MGRE隧道时，为了保证同一VPN域的隧道地址在同一网段，会先查询源、目的节点是否已构建MGRE，并通过链路类型判断这些已构建MGRE配置，是否与待构建的MGRE在同一个VPN(虚拟私有网络)域，若处于同一个VPN域，则获取对应的VPN域标识，使用该标识申请得到同一网段的隧道地址。

上述方案存在以下缺陷：

(1)在构建MGRE隧道过程中，获取已有的源、目的节点MGRE信息，通常需要使用加锁或任务化的方式来避免并发问题，但是采用这样的同步方式后，当同一个业务网络中的设备数增多时，创建MGRE的效率会明显下降。

(2)当用户配置MGRE所需的隧道地址时，没有可能参考的数据，只能靠用户自己进行估算，不够准确，可能会出现大量的未被使用的地址，地址资源利用率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种DVPN网络中隧道地址的分配方法及控制器，提高地址资源利用率及构建MGRE隧道的效率。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种控制器，包括：

VPN分析模块，用于获取DVPN网络中的VPN域，以及分析指定源节点设备和目的节点设备的业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系；

地址池模块，用于根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，接收基于所述整网最少需要的地址资源进行的地址池资源的配置，，对用户配置的地址池资源按照VPN域进行分段；

MGRE配置构造模块，用于根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系确定对应的VPN域，从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，构造对应节点设备的MGRE配置；

配置下发模块，用于向所述业务网络中的节点设备下发相应的MGRE配置。

作为进一步优化，所述获取DVPN网络中的VPN域，具体包括：

获取DVPN网络中的中心节点设备关联的不同层级的链路以及对应的链路类型，并根据VPN域划分规则分析出与中心设备关联的VPN域。

作为进一步优化，所述VPN分析模块还用于，将链路和VPN域的对应关系以键值对的方式保存在缓存中。

作为进一步优化，所述根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，具体包括：

基于同一个VPN域内，要求所有设备节点的隧道地址在同一个网段内的原则，分析出当前所有VPN域需要的最少地址数。

作为进一步优化，所述根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系获取对应的VPN域，具体包括：

通过所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系分析节点设备所在链路的链路ID，根据链路ID从缓存中保存的VPN域分析结果中查询对应的VPN域。

另一方面，本发明还提供了一种应用于上述控制器的DVPN网络中隧道地址的分配方法，其包括以下步骤：

获取DVPN网络中的VPN域；

根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源；

接收基于所述整网最少需要的地址资源进行的地址池资源的配置，将用户配置的地址池资源按照VPN域进行分段；

分析指定源节点设备和目的节点设备的业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系；

根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系确定对应的VPN域，从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，构造对应节点设备的MGRE配置；

向所述业务网络中的节点设备下发相应的MGRE配置。

作为进一步优化，所述获取DVPN网络中的VPN域，具体包括：

获取DVPN网络中的中心节点设备关联的不同层级的链路以及对应的链路类型，并根据VPN域划分规则分析出与中心设备关联的VPN域。

作为进一步优化，所述获取DVPN网络中的VPN域后，所述方法还包括：

将链路和VPN域的对应关系以键值对的方式保存在缓存中。

作为进一步优化，所述根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，具体包括：

基于同一个VPN域内，要求所有设备节点的隧道地址在同一个网段内的原则，分析出当前所有VPN域需要的最少地址数。

作为进一步优化，所述根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系获取对应的VPN域，具体包括：

通过所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系分析节点设备所在链路的链路ID，根据链路ID从缓存中保存的VPN域分析结果中查询对应的VPN域。

本发明的有益效果是：

(1)通过预先分析出整网的VPN域，计算出整网最少需要的地址资源，供用户在配置地址资源时参考，从而减少地址资源浪费；

(2)通过地址池模块对VPN域地址的分配，用户可更清晰的知道地址的使用去处，从而有利于地址资源的使用规划；

(3)将VPN域分析与MGRE隧道构建解耦，使构建MGRE隧道时不过度依赖VPN域实时分析，提高构建MGRE的效率。

附图说明

图1为本发明中的控制器结构框图；

图2为实施例中的DVPN网络中隧道地址的分配方法流程图；

图3为实施例中的DVPN网络拓扑结构示意图；

图4为实施例中的DVPN网络整网VPN域示意图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种DVPN网络中隧道地址的分配方法及控制器，提高地址资源利用率及构建MGRE隧道的效率。其核心思想是：在DVPN网络中提前分析出VPN域，计算出整网最少需要的地址资源，供用户在配置地址资源时参考，减少地址资源浪费的情况；在创建指定源节点设备和目的节点设备的业务网络后，分析业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系，从而快速获取对应的VPN域，然后从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，来构造对应节点设备的MGRE配置；通过将VPN域分析与MGRE隧道构造解耦合，避免了MGRE隧道构造时对VPN域实时分析的依赖，降低构建MGRE耗时，提高效率。此外，通过地址池模块对VPN域地址的分配，用户可更清晰的知道地址的使用去处，从而有利于地址资源的使用规划。

在具体实现上，本发明中的控制器结构如图1所示，其包括：VPN分析模块、地址池模块、MGRE配置构造模块以及配置下发模块；其中，

VPN分析模块，用于获取DVPN网络中的VPN域，以及分析指定源节点设备和目的节点设备的业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系；

地址池模块，用于根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，接收基于所述整网最少需要的地址资源进行的地址池资源的配置，对用户配置的地址池资源按照VPN域进行分段；

MGRE配置构造模块，用于根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系获取对应的VPN域，从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，构造对应节点设备的MGRE配置；

配置下发模块，用于向所述业务网络中的节点设备下发相应的MGRE配置。

上述控制器在应用时，当用户设备开局后，VPN分析模块分析出全网的VPN域，然后由地址池模块通过VPN域计算出整网所需最少的地址池数量展示在前端，通过接收用户通过前端提示填写对应的地址后，地址池模块将地址资源分段分配并显示；根据用户指定的源、目的节点设备构建业务网络后，VPN模块通过已知的VPN域和业务网络，分析出需要创建的MGRE关联关系；接着，MGRE配置构造模块通过节点设备所在的VPN域从地址池模块获取对应地址池段中的地址，然后构造MGRE配置，最后通过配置下发模块将构造的MGRE配置下发给对应节点设备。

实施例：

本实施例中的DVPN网络中隧道地址的分配方法流程如图2所示，包括以下实施步骤：

S1、获取DVPN网络中的VPN域：

本步骤中，当用户将设备开局后，设置链路类型后，SDN软件定义控制器就有了设备的全网拓扑，一种全网拓扑示例如图3所示。在该全网拓扑中，Hub1、Hub2为总部设备，Spoke1、Spoke2、Spoke3、Spoke4为分支设备；为了便于分析处理，在控制器拓扑中，将总部设备Hub标示为源设备，分支设备Spoke标示为目的设备。需要说明的是，在本申请中，总部设备和分支设备统称为“节点设备”。

当全网拓扑稳态后，VPN分析模块从总部设备到分支设备依次进行分析，分析出VPN域。VPN域的记录形式由VPN+链路类型+全网中对应类型分组序号构成。

具体而言，对于Hub1，可以获取到其关联的不同层级的链路Link3,Link4，然后获取其对应的链路类型，举例假设为linktype2、linktype1，然后依据VPN域划分规则“若链路类型为专线，则相同目的设备其链路类型都为专线的所有链路为同一个VPN域。若链路类型为互联网一类的链路类型时，在此基础上，当相同目的设备，相同接口相同时，源设备不相同也为同一VPN域”分析出与Hub1关联的VPN域为:

VPN-linktype1-1(代表VPN域Hub1到Spoke1)

VPN-linktype2-1(代表VPN域Hub1到Spoke3)

然后将对应链路域隶属于的VPN域以键值对{链路ID，VPN域}的形式存入缓存中：{link4,VPN-linktype1-1},{link3,VPN-linktype2-1}

在分析完Hub1设备后，获取Hub1的未进行VPN域分析的同层级设备Hub2。同样的获取Hub2关联的不同层级的链路link1,link2，其对应的链路类型都为linktype2，由于此时已经有链路类型为linktype2的VPN域，因此，此时的链路类型分组序号为2，因此对应的VPN域为：VPN-linktype2-2(代表VPN域Hub2到Spoke2，Hub2到Spoke4)

当向下分析时，Spoke设备没有对应的链路，因此分析结束。最终获得的整网的VPN域如图4所示。

S2、根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源；

本步骤中，当VPN分析模块分析完成后，地址池模块基于“同一个VPN域内，要求所有设备节点的隧道地址在同一个网段内”的原则，分析出当前所有VPN域需要的最少地址数。

VPN域：VPN-linktype1-1，最少使用两个隧道地址，Hub1与Spoke1各一个；

VPN域：VPN-linktype2-1，最少使用两个隧道地址，Hub1与Spoke3各一个；

VPN域：VPN-linktype2-2，最少使用三个隧道地址，因为是在同一个VPN域，采用MGRE的方式创建的，因此Hub2，Spoke2和Spoke4各需要一个隧道地址。

通过以上信息，地址池模块最少需要包含八位的地址段，地址资源网段掩码最高为29位。

S3、接收基于所述整网最少需要的地址资源进行的地址池资源的配置，将用户配置的地址池资源按照VPN域进行分段；

本步骤中，计算出最小所需地址资源后在前端展示，用户通过参考最小所需地址资源配置更为合适的地址池资源,如1.0.0.0/29。用户填写配置后，地址池模块将用户所配置的地址资源以VPN域进行分段。

S4、分析指定源节点设备和目的节点设备的业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系；

本步骤中，VPN分析模块根据业务网络的目的节点设备开始分析，分析到源节点设备间，需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系，并将设备隶属于链路的链路ID，一并设置在DVPN关联信息中。

S5、根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系获取对应的VPN域，从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，构造对应节点设备的MGRE配置；

本步骤中，MGRE配置构造模块通过DVPN关联信息中的链路ID查询缓存，获取对应的VPN域，通过VPN域在地址池模块获取对应隧道地址。若分析的DVPN关联信息(dvpnInfo)数据如下

dvpnInfo:{

“srcDev”:“Hub2”,

“destDev”:”Spoke1”,

“linkId”:”link2”

}

则通过链路ID“link2”获取的VPN域为“VPN-linktype2-2”，进而获取该VPN域中的设备个数3，然后调用地址池模块获取隧道地址；

具体的，地址池模块首先查询是否有以“VPN-linktype2-2”为key的地址网段，若有，则直接返回相应节点设备的隧道地址；若没有，则获取其他VPN域没有占用的第一个网段，通过设备个数判断本网段是否满足需求，由于该VPN域中有3个设备，因此至少需要一个30位掩码的网段，若此时的地址池资源满足需求，那么将划分该网段为1.0.0.0/30～1.0.0.4/30，并将1.1.1.1/30和1.1.1.2/30的隧道地址返回。获取到隧道地址后，MGRE配置构造模块构造对应设备的MGRE配置。

S6、向所述业务网络中的节点设备下发相应的MGRE配置。

本步骤中，配置下发模块将MGRE配置构造模块构造出来的对应设备的MGRE配置下发到相应节点设备上。

Claims (10)

1.一种DVPN网络中隧道地址的分配方法，其特征在于，应用于控制器，包括以下步骤：

获取DVPN网络中的VPN域；

根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源；

接收基于所述整网最少需要的地址资源进行的地址池资源的配置，将用户配置的地址池资源按照VPN域进行分段；

分析指定源节点设备和目的节点设备的业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系；

根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系确定对应的VPN域，从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，构造对应节点设备的MGRE配置；

向所述业务网络中的节点设备下发相应的MGRE配置。

2.如权利要求1所述的DVPN网络中隧道地址的分配方法，其特征在于，所述获取DVPN网络中的VPN域，具体包括：

获取DVPN网络中的中心节点设备关联的不同层级的链路以及对应的链路类型，并根据VPN域划分规则分析出与中心设备关联的VPN域。

3.如权利要求1所述的DVPN网络中隧道地址的分配方法，其特征在于，所述根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，具体包括：

基于同一个VPN域内，要求所有设备节点的隧道地址在同一个网段内的原则，分析出当前所有VPN域需要的最少地址数。

4.如权利要求1-3任一项所述的DVPN网络中隧道地址的分配方法，其特征在于，所述获取DVPN网络中的VPN域之后，所述方法还包括：

将链路和VPN域的对应关系以键值对的方式保存在缓存中。

5.如权利要求4所述的DVPN网络中隧道地址的分配方法，其特征在于，所述根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系确定对应的VPN域，具体包括：

通过所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系分析节点设备所在链路的链路ID，根据链路ID从缓存中保存的VPN域分析结果中查询对应的VPN域。

6.一种控制器，其特征在于，包括：

VPN分析模块，用于获取DVPN网络中的VPN域，以及分析指定源节点设备和目的节点设备的业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系；

地址池模块，用于根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，接收基于所述整网最少需要的地址资源进行的地址池资源的配置，对用户配置的地址池资源按照VPN域进行分段；

MGRE配置构造模块，用于根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系确定对应的VPN域，从地址池查询对应VPN域的地址池分段中的地址，构造对应节点设备的MGRE配置；

配置下发模块，用于向所述业务网络中的节点设备下发相应的MGRE配置。

7.如权利要求6所述的控制器，其特征在于，

所述获取DVPN网络中的VPN域，具体包括：

获取DVPN网络中的中心节点设备关联的不同层级的链路以及对应的链路类型，并根据VPN域划分规则分析出与中心设备关联的VPN域。

8.如权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述根据获取的DVPN网络中的VPN域确定整网最少需要的地址资源，具体包括：

基于同一个VPN域内，要求所有设备节点的隧道地址在同一个网段内的原则，分析出当前所有VPN域需要的最少地址数。

9.如权利要求6-8任一项所述的控制器，其特征在于，所述VPN分析模块还用于，将链路和VPN域的对应关系以键值对的方式保存在缓存中。

10.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述根据所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系确定对应的VPN域，具体包括：

通过所述业务网络中需要创建MGRE隧道的节点设备之间的关联关系分析节点设备所在链路的链路ID，根据链路ID从缓存中保存的VPN域分析结果中查询对应的VPN域。

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