CN114221904A - 一种报文转发方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文转发方法、装置及系统，用于解决无法在兼顾简化网络协议和提高报文的转发效率的基础上实现SR技术，所述方法包括：隧道的入节点接收待转发数据报文，并确定待转发数据报文是否需要流量工程指定路径；若需要，则对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文；对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文；基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。

Description

一种报文转发方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文转发方法、装置及系统。

背景技术

逐跳转发是指源路由将源、目的因特网协议(Internet Protocol，IP)地址封装进报文头部，使得在报文转发路径中的各设备可根据目的IP地址查询路由表得到下一跳路由。随着网络技术的不断发展，以及网络业务场景的不断扩展，逐跳转发由于无法支持灵活的路径规划，导致无法支撑流量工程(Traffic Engineer，TE)。为了支撑TE，业界提出了分段路由(Segment Routing，SR)。

SR是基于源路由机制而设计的在网络上转发报文的一种协议，具体实现时，SR需要将网络中的路径分成多个段，并且为这些段和网络中的节点分配段标识(SegmentIdentification，SID)，通过对SID进行有序排列，得到该网络中的一条报文转发路径，从而支持灵活的路径规划，支撑流量工程。目前，SR可以部署在多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)和第六版互联网协议(Internet Protocol Version 6，IPv6)这两个数据平面上，分别称为SR-MPLS和SRv6。其中，SR-MPLS是通过使用MPLS标签标识报文转发路径上的设备，并在源路由压入MPLS标签栈来实现路径规划，由于MPLS标签不具备IP地址的完全可路由的特性，导致SR-MPLS要求报文转发路径上的所有设备都支持MPLS协议，从而不利于广泛被推广应用。SRv6是通过在报文中插入一个分段路由扩展头(Segment Routing Header，SRH)，并在SRH中压入SID来实现路径规划，由于在SRv6中SID是一个128bit的IPv6地址，会在报文中占用较大的空间，导致报文的封装效率较低，从而影响报文的转发效率。

由此可见，现有的报文转发方法在实现SR技术时要么要求报文转发路径上的所有设备都支持MPLS协议，从而不利于广泛被推广应用，要么报文的封装效率较低，从而影响报文的转发效率较低，基于此，如何在兼顾简化网络协议和提高报文的转发效率的基础上实现SR技术成为目前需要解决的技术难题。

发明内容

本申请实施例提供一种报文转发方法、装置及系统，用于解决现有的报文转发方法存在的无法在兼顾简化网络协议和提高报文的转发效率的基础上实现SR技术的技术问题。

第一方面，为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种报文转发方法，包括：

隧道的入节点接收待转发数据报文，并确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径；

若需要，则所述入节点对所述待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文；其中，所述第一数据报文包括基于第四版互联网协议IPv4的分段路由SRv4报文头和第一IPv4报文头，所述SRv4报文头包括由所述隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，所述第一IPv4报文头包括分段表字段，所述分段表字段用于指示所述IPv4地址栈中的IPv4地址的数量；

所述入节点对所述第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文；其中，所述报头处理为将所述第一IPv4报文头中的目的地址替换为所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改所述分段表字段；

所述入节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文。

在本申请实施例中，隧道的入节点可以在确定待转发数据报文需要流量工程指定路径时，先对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文，其中，第一数据报文包括SRv4报文头和第一IPv4报文头，SRv4报文头包括由隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，第一IPv4报文头包括分段表字段，分段表字段用于指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量，再对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文，其中，报头处理为将第一IPv4报文头中的目的地址替换为IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改分段表字段，然后基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。通过在待转发数据报文中封装包括至少一个IPv4地址的SRv4报文头和包括SRv4报文头的指示信息的第一IPv4报文头，使得待转发数据报文可以基于至少一个IPv4地址构成的报文转发路径完成转发，在封装过程中由于IPv4地址占用空间较小，提高了封装效率，进而提高了报文的转发效率，在转发过程中由于会逐步删除SRv4报文头中的IPv4地址，减少报文头长度，进而减少报文转发路径上的开销，另外通过使用第一IPv4报文头来承载SRv4报文头的指示信息，避免依赖MPLS协议，从而在兼顾简化网络协议和提高报文的转发效率的基础上实现SR技术。

一种可选实施方式中，所述第一IPv4报文头还包括协议字段、类型字段、下一个报头字段和流标签字段；其中，所述协议字段用于指示所述SRv4报文头位于所述第一IPv4报文头之后，所述类型字段用于指示所述IPv4地址的比特数量，所述下一个报头字段用于指示位于所述SRv4报文头之后的内层报文的类型，所述流标签字段用于指示所述内层报文的哈希结果。

在本申请实施例中，可以在第一IPv4报文头中新增协议字段，用于指示SRv4报文头位于第一IPv4报文头之后，新增类型字段、下一个报头字段和流标签字段，分别用于指示SRv4报文头包括的每个IPv4地址的比特数量、位于SRv4报文头之后的内层报文的类型，和内层报文的哈希结果。通过使用第一IPv4报文头来承载SRv4报文头的指示信息，避免依赖MPLS协议，从而简化网络协议。

一种可选实施方式中，所述IPv4地址包括固定前缀、定位器和功能指令；其中，所述定位器用于指示任一节点的回环地址，所述功能指令用于指示所述任一节点执行预设功能。

在本申请实施例中，可以将IPv4地址分为固定前缀、用于指示任一节点的回环地址的定位器和用于指示任一节点的执行预设功能的功能指令，使得在构造SRv4报文头和第一IPv4报文头时，可以将IPv4地址的固定前缀保存在第一IPv4报文头中，只将IPv4地址的定位器和功能指令以SID的形式编排进SRv4报文头，减少报文头长度，进而减少报文转发路径上的开销，并且还可以调整IPv4地址的定位器和功能指令的大小，适应不同规模的网络，同时可以补充IPv4地址的功能指令(即SRv4 SID的功能)，支持更加丰富的业务场景。

一种可选实施方式中，向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，包括：

若所述下一跳节点为端口节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行所述目的地址对应的功能指令，并对所述第二数据报文进行所述报头处理得到第三数据报文，基于所述第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，向所述下一跳节点发送所述第三数据报文；其中，所述端口节点为支持所述SRv4报文头的节点；

若所述下一跳节点为中转节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文；其中，所述中转节点为不支持所述SRv4报文头的节点。

在本申请实施例中，隧道的入节点向下一跳节点发送第二数据报文，下一跳节点接收到第二数据报文之后，可基于是否支持SRv4报文头对第二数据报文进行不同处理，若支持SRv4报文头，则基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行目的地址对应的功能指令，并对第二数据报文进行报头处理得到第三数据报文，基于第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，向下一跳节点发送第三数据报文，若不支持SRv4报文头，则直接基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。使得隧道的中间节点可以基于是否支持SRv4报文头对第二数据报文进行不同处理，支持SRv4报文头的节点可以先对第二数据报文进行报头处理得到第三数据报文，再基于第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，不支持SRv4报文头的节点可以直接基于第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，进而允许报文转发路径隧道上存在不支持SRv4报文头的节点，实现灵活组网。

一种可选实施方式中，确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径之后，还包括：

若不需要，则所述入节点对所述待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文；其中，所述第四数据报文包括第二IPv4报文头，所述第二IPv4报文头中的目的地址为所述出节点的IPv4地址；

所述入节点基于所述第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第四数据报文。

在本申请实施例中，隧道的入节点可以在确定待转发数据报文不需要流量工程指定路径时，先对待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文，其中，第四数据报文包括第二IPv4报文头，第二IPv4报文头中的目的地址为隧道的出节点的IPv4地址，再基于第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第四数据报文。通过在待转发数据报文中封装包括隧道的出节点的IPv4地址的第二IPv4报文头，使得待转发数据报文可以基于隧道的出节点的IPv4地址查询路由表完成转发，在封装过程中由于IPv4地址占用空间较小，提高了封装效率，进而提高了报文的转发效率。

第二方面，本申请实施例还提供一种报文转发装置，应用于隧道的入节点，包括：

接收模块，用于接收待转发数据报文，并确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径；

第一处理模块，用于若需要，则对所述待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文；其中，所述第一数据报文包括基于第四版互联网协议IPv4的分段路由SRv4报文头和第一IPv4报文头，所述SRv4报文头包括由所述隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，所述第一IPv4报文头包括分段表字段，所述分段表字段用于指示所述IPv4地址栈中的IPv4地址的数量；

第二处理模块，用于对所述第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文；其中，所述报头处理为将所述第一IPv4报文头中的目的地址替换为所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改所述分段表字段；

发送模块，用于基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文。

一种可选实施方式中，所述第一IPv4报文头还包括协议字段、类型字段、下一个报头字段和流标签字段；其中，所述协议字段用于指示所述SRv4报文头位于所述第一IPv4报文头之后，所述类型字段用于指示所述IPv4地址的比特数量，所述下一个报头字段用于指示位于所述SRv4报文头之后的内层报文的类型，所述流标签字段用于指示所述内层报文的哈希结果。

一种可选实施方式中，所述IPv4地址包括固定前缀、定位器和功能指令；其中，所述定位器用于指示任一节点的回环地址，所述功能指令用于指示所述任一节点执行预设功能。

一种可选实施方式中，所述发送模块，具体用于：

若所述下一跳节点为端口节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行所述目的地址对应的功能指令，并对所述第二数据报文进行所述报头处理得到第三数据报文，基于所述第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，向所述下一跳节点发送所述第三数据报文；其中，所述端口节点为支持所述SRv4报文头的节点；

若所述下一跳节点为中转节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文；其中，所述中转节点为不支持所述SRv4报文头的节点。

一种可选实施方式中，所述装置还包括第三处理模块：

若不需要，则所述入节点对所述待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文；其中，所述第四数据报文包括第二IPv4报文头，所述第二IPv4报文头中的目的地址为所述出节点的IPv4地址；

所述入节点基于所述第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第四数据报文。

第三方面，本申请实施例还提供一种报文转发系统，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行第一方面中的任一种实施方式包括的步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行第一方面中的任一种实施方式包括的步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例。

图1为本申请实施例提供的一种报文转发系统的结构示意图；

图2a为本申请实施例提供的一种报文转发方法的流程示意图；

图2b为本申请实施例提供的一种第一数据报文的示意图；

图2c为本申请实施例提供的一种报头处理的示意图；

图2d为本申请实施例提供的一种报文转发的示意图；

图2e为本申请实施例提供的另一种报文转发的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种报文转发装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种报文转发系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，能够以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的保护。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例中，“至少一个”可以表示至少两个，例如可以是两个、三个或者更多个，本申请实施例不做限制。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

目前，SR可以部署在MPLS和IPv6这两个数据平面上，分别称为SR-MPLS和SRv6。其中，SR-MPLS是通过使用MPLS标签标识报文转发路径上的设备，并在源路由压入MPLS标签栈来实现路径规划，由于MPLS标签不具备IP地址的完全可路由的特性，导致SR-MPLS要求报文转发路径上的所有设备都支持MPLS协议，从而不利于广泛被推广应用。SRv6是通过在报文中插入一个SRH，并在SRH中压入SID来实现路径规划，由于在SRv6中SID是一个128bit的IPv6地址，会在报文中占用较大的空间，导致报文的封装效率较低，从而影响报文的转发效率。由此可见，现有的报文转发方法在实现SR技术时要么要求报文转发路径上的所有设备都支持MPLS协议，从而不利于广泛被推广应用，要么报文的封装效率较低，从而影响报文的转发效率较低，基于此，如何在兼顾简化网络协议和提高报文的转发效率的基础上实现SR技术成为目前需要解决的技术难题。

鉴于此，本申请实施例提供一种报文转发方法，该方法中隧道的入节点可以在确定待转发数据报文需要流量工程指定路径时，先对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文，其中，第一数据报文包括SRv4报文头和第一IPv4报文头，SRv4报文头包括由隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，第一IPv4报文头包括分段表字段，分段表字段用于指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量，再对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文，其中，报头处理为将第一IPv4报文头中的目的地址替换为IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改分段表字段，然后基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。通过在待转发数据报文中封装包括至少一个IPv4地址的SRv4报文头和包括SRv4报文头的指示信息的第一IPv4报文头，使得待转发数据报文可以基于至少一个IPv4地址构成的报文转发路径完成转发，在封装过程中由于IPv4地址占用空间较小，提高了封装效率，进而提高了报文的转发效率，在转发过程中由于会逐步删除SRv4报文头中的IPv4地址，减少报文头长度，进而减少报文转发路径上的开销，另外通过使用第一IPv4报文头来承载SRv4报文头的指示信息，避免依赖MPLS协议，从而在兼顾简化网络协议和提高报文的转发效率的基础上实现SR技术。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过说明书附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

图1为本申请实施例所提供方法可适用的一种报文转发系统的结构示意图，当然本申请实施例所提供的方法可以适用到多种报文转发系统上，应当理解图1所示的报文转发系统是对可适用本申请实施例所提供方法的报文转发系统的简单说明，而不是对可适用本申请实施例所提供方法的报文转发系统的限定。

图1所示的报文转发系统包括用户边缘路由器(Customer Edge，CE)1、CE2、运营商边缘路由器(Provider Edge，PE)1、PE2以及运营商骨干路由器(Provider，P)，其中，CE1需要将数据报文通过PE1、PE2以及P构成的隧道转发给CE2，即PE1为隧道的入节点，PE2为隧道的出节点，p为隧道的中间节点，CE1的IPv4地址为10.1.1.1，PE1的IPv4地址为100.1.1.1，P的IPv4地址为100.1.0.1，PE2的IPv4地址为100.1.2.1，CE2的IPv4地址为20.1.1.1。

请参见图2a，为本申请实施例提供的一种报文转发方法的流程示意图，该方法可以由前述图1所示的报文转发系统执行。该方法的具体流程描述如下。

步骤201：隧道的入节点接收待转发数据报文，并确定待转发数据报文是否需要流量工程指定路径。

在本申请实施例中，隧道的入节点可以接收待转发数据报文，并确定待转发数据报文是否需要流量工程指定路径，例如，在分段路由尽力而为(Segment Routing BestEffort，SR-BE)场景下，待转发数据报文不需要流量工程指定路径，在分段路由流量工程(Segment Routing Traffic Engineer，SR-TE)场景下，待转发数据报文需要流量工程指定路径。

示例性的，CE1将待转发数据报文发送给隧道的入节点PE1，其中，待转发数据报文的源地址为CE1的IPv4地址10.1.1.1，目的地址为CE2的IPv4地址20.1.1.1，PE1接收待转发数据报文，并确定待转发数据报文是否需要流量工程指定路径。

步骤202：若需要，则入节点对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文。

在本申请实施例中，若确定待转发数据报文需要流量工程指定路径，则隧道的入节点可以对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文，其中，第一数据报文包括基于第四版互联网协议的分段路由(Internet Protocol Version 4Segment Routing，SRv4)报文头和第一IPv4报文头，SRv4报文头包括由隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，第一IPv4报文头包括协议(Protocol)字段和选项(Option)字段，选项字段包括类型(Type)字段、下一个报头(Next Header)字段、分段表(Segment List，SL)字段和流标签(Flow Label)字段，协议字段用于指示SRv4报文头位于第一IPv4报文头之后，类型字段用于指示IPv4地址的比特数量，下一个报头字段用于指示位于SRv4报文头之后的内层报文的类型，分段表字段用于指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量，流标签字段用于指示内层报文的哈希结果。这样，通过将SR部署在IPv4这一数据平面上，即在待转发数据报文中封装包括至少一个IPv4地址的SRv4报文头和包括SRv4报文头的指示信息的第一IPv4报文头，使得待转发数据报文可以基于至少一个IPv4地址构成的报文转发路径完成转发，简化了报文转发过程，并且由于无需封装占用较大空间的IPv6地址，换而封装占用空间较小的IPv4地址，提高了封装效率，进而提高了报文的转发效率，同时使用第一IPv4报文头来承载SRv4报文头的指示信息，避免依赖MPLS协议，进而简化网络协议。

示例性的，如图2b所示，为本申请实施例提供的一种第一数据报文的示意图，在待转发数据报文(内层报文(Inner Data))外封装一个第一IPv4报文头(Header)和SRv4报文头(Header)。在第一IPv4报文头(Header)中新增一个8bit的Protocol字段，该Protocol字段的类型值为SRv4，指示IPv4报文头之后是SRv4报文头。新增一个4bit的Type字段，该Type字段的类型值为0时，指示SRv4报文头中的是32bit的IPv4地址，为1时，指示SRv4报文头中的是16bit的压缩地址。新增一个4bit的Next Header字段，指示IPv4报文头之后是内层报文。新增一个20bit的SL字段，该SL字段的类型值为n时，指示SRv4报文头中有n个IPv4地址，n最大为16。新增一个20bit的Flow Label字段，指示内层报文的哈希结果。SRv4报文头包括SRv4[1]节点的IPv4地址、SRv4[2]节点的IPv4地址、…、SRv4[n-1]节点的IPv4地址以及SRv4[n]节点的IPv4地址，SRv4[1]节点、SRv4[2]节点、…、SRv4[n-1]节点为隧道的中间节点，SRv4[n]节点为隧道的出节点，即SRv4报文头包括由隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，栈顶为隧道的第一个中间节点(SRv4[1]节点)的IPv4地址，栈底为隧道的出节点(SRv4[n]节点)的IPv4地址。

需要说明的是，在本申请实施例中，IPv4地址包括固定前缀、定位器(Locator)和功能指令(Function)，其中，定位器用于指示任一SRv4节点的回环(Loopback)地址，功能指令用于指示任一SRv4节点执行预设功能。

示例性的，32bit的IPv4地址一般是将前8bit作为固定前缀，中间16bit作为定位器，后8bit作为功能指令，即用四个字节表示一个IPv4地址，每个字节按照十进制表示为0～255，如100.255.255.255，第一个字节100为固定前缀，中间两个字节255为定位器，最后一个字节255为功能指令。

需要说明的是，在本申请实施例中，固定前缀的比特数量是固定的，定位器和功能指令的比特数量是不固定的，可以根据用户需求进行调整，例如，可通过指定定位器的掩码位数为/22，确定功能指令的比特数量为10bit，进而在构造SRv4报文头和第一IPv4报文头时，可以通过将IPv4地址的固定前缀保存在第一IPv4报文头中，只将IPv4地址的定位器和功能指令以SID的形式编排进SRv4报文头，减少报文头长度，从而减少报文转发路径上的开销，例如，将32bit的IPv4地址划分为16bit的固定前缀和16bit的定位器和功能指令，16bit的固定前缀保存在Option字段中，16bit的定位器和功能指令以SID的形式编排进SRv4报文头，并且可以通过调整IPv4地址的定位器和功能指令的比特数量，从而能够适应不同规模的网络。

需要说明的是，在本申请实施例中，任一SRv4节点的预设功能(即任一SRv4节点的SID的功能)可以包括END SID、END.X SID、END.DT4 SID、END.DX4 SID等，并且可以根据业务部署的需要进行扩展，从而支持更加丰富的业务场景，其中，END SID用于标识网络中的某个目的节点，END.X SID用于标识节点上的某一条链路，END.DT4用于标识节点上的某一个基于IPv4的虚拟专用网络(IPv4 Virtual Private Network，VPNv4)实例，对应的动作是解封装数据报文，并将解封装后的数据报文在对应的虚拟路由转发(Virtual RoutingForwarding，VRF)实例中查询路由表进行转发，END.DX4用于标识网络中的某个IPv4 CE，对应的转发动作是解封装报文，并将解封后的IPv4报文在该SID绑定的三层接口上转发。

步骤203：入节点对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文。

在本申请实施例中，隧道的入节点对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文之后，可以对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文，其中，报头处理为将第一IPv4报文头中的目的地址替换为IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改分段表字段。

示例性的，如图2c所示，为本申请实施例提供的一种报头处理的示意图，隧道的入节点PE1接收CE1发送的待转发数据报文后，先对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文，其中，第一数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址(DestinationAddress，DA)为CE2的IPv4地址20.1.1.1，SL字段指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量为2，SRv4报文头中的IPv4地址栈包括SRv4[1]节点的IPv4地址100.1.0.1和SRv4[2]节点的IPv4地址100.1.2.1。再对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文，其中，第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址为隧道的中间节点P的IPv4地址100.1.0.1，SL字段指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量为1，SRv4报文头中的IPv4地址栈包括SRv4[1]节点的IPv4地址100.1.2.1。

步骤204：入节点基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。

在本申请实施例中，隧道的入节点对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文之后，可以基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。下一跳节点接收到第二数据报文之后，可基于是否支持SRv4报文头对第二数据报文进行不同处理。若下一跳节点支持SRv4报文头，即下一跳节点为端口(Endpoint)节点，则基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行目的地址对应的功能指令，并对第二数据报文进行报头处理得到第三数据报文，基于第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到再下一跳节点，向再下一跳节点发送第三数据报文。若下一跳节点不支持SRv4报文头，即下一跳节点为中转节点，则直接基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第二数据报文。使得隧道的中间节点可以基于是否支持SRv4报文头对第二数据报文进行不同处理，支持SRv4报文头的节点可以先对第二数据报文进行报头处理得到第三数据报文，再基于第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，不支持SRv4报文头的节点可以直接基于第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，进而允许报文转发路径隧道上存在不支持SRv4报文头的节点，实现灵活组网。

示例性的，如图2d所示，为本申请实施例提供的一种报文转发的示意图，图2d中的报文转发过程如下：

(1)CE1将待转发数据报文发送给隧道的入节点PE1，其中，待转发数据报文的源地址(Source Address，SA)为CE1的IPv4地址10.1.1.1，目的地址为CE2的IPv4地址20.1.1.1；

(2)隧道的入节点PE1接收CE1发送的待转发数据报文后，先对待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文，再对第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文，其中，第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址为隧道的中间节点P的IPv4地址100.1.0.1，SL字段指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量为1，SRv4报文头中的IPv4地址栈包括SRv4[1]节点的IPv4地址100.1.2.1，然后基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点为隧道的中间节点P，并向隧道的中间节点P发送第二数据报文；

(3)隧道的中间节点P(端口节点)接收隧道的入节点PE1发送的第二数据报文后，先基于第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行目的地址对应的功能指令，再对第二数据报文进行报头处理得到第三数据报文，其中，第三数据报文已无SRv4报头，第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址为隧道的出节点PE2的IPv4地址100.1.2.1，SL字段指示IPv4地址栈中的IPv4地址的数量为0，然后基于第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点为隧道的出节点PE2，向隧道的出节点PE2发送第三数据报文；

(4)隧道的出节点PE2接收隧道的中间节点P发送的第三数据报文后，先基于第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行目的地址对应的功能指令，再剥离掉外层的第一IPv4报文头，得到待转发数据报文(第三数据报文的内层报文)，基于待转发数据报文的目的地址查询路由表得到下一跳节点为CE2，向CE2发送待转发数据报文。

需要说明的是，在本申请实施例中，若隧道的入节点确定待转发数据报文不需要流量工程指定路径，则先对待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文，其中，第四数据报文包括第二IPv4报文头，第二IPv4报文头中的目的地址为隧道的出节点的IPv4地址，再基于第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向下一跳节点发送第四数据报文。

示例性的，如图2e所示，为本申请实施例提供的另一种报文转发的示意图，图2e中的报文转发过程如下：

(1)CE1将待转发数据报文发送给隧道的入节点PE1，其中，待转发数据报文的源地址为CE1的IPv4地址10.1.1.1，目的地址为CE2的IPv4地址20.1.1.1；

(2)隧道的入节点PE1接收CE1发送的待转发数据报文后，对待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文，其中，第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址为隧道的出节点PE2的IPv4地址100.1.2.1，然后基于第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点为隧道的中间节点P，并向隧道的中间节点P发送第四数据报文；

(3)隧道的中间节点P(端口节点)接收隧道的入节点PE1发送的第四数据报文后，基于第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点为隧道的出节点PE2，向隧道的出节点PE2发送第四数据报文；

(4)隧道的出节点PE2接收隧道的中间节点P发送的第四数据报文后，先基于第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行目的地址对应的功能指令，再剥离掉外层的第二IPv4报文头，得到待转发数据报文(第四数据报文的内层报文)，基于待转发数据报文的目的地址查询路由表得到下一跳节点为CE2，向CE2发送待转发数据报文。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种报文转发装置，该报文转发装置可以应用于前述图1所示的报文转发系统。该报文转发装置可以实现前述的报文转发方法对应的功能。该报文转发装置可以是硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块。该报文转发装置可以由芯片系统实现，芯片系统可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。请参见图3，为本申请实施例提供的一种报文转发装置的结构示意图，该报文转发装置包括发送模块304、第一处理模块302、第二处理模块303、接收模块301。

接收模块301，用于接收待转发数据报文，并确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径；

第一处理模块302，用于若需要，则对所述待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文；其中，所述第一数据报文包括基于第四版互联网协议IPv4的分段路由SRv4报文头和第一IPv4报文头，所述SRv4报文头包括由所述隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，所述第一IPv4报文头包括分段表字段，所述分段表字段用于指示所述IPv4地址栈中的IPv4地址的数量；

第二处理模块303，用于对所述第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文；其中，所述报头处理为将所述第一IPv4报文头中的目的地址替换为所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改所述分段表字段；

发送模块304，用于基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文。

一种可选实施方式中，所述第一IPv4报文头还包括协议字段、类型字段、下一个报头字段和流标签字段；其中，所述协议字段用于指示所述SRv4报文头位于所述第一IPv4报文头之后，所述类型字段用于指示所述IPv4地址的比特数量，所述下一个报头字段用于指示位于所述SRv4报文头之后的内层报文的类型，所述流标签字段用于指示所述内层报文的哈希结果。

一种可选实施方式中，所述IPv4地址包括固定前缀、定位器和功能指令；其中，所述定位器用于指示任一节点的回环地址，所述功能指令用于指示所述任一节点执行预设功能。

一种可选实施方式中，所述发送模块304，具体用于：

若所述下一跳节点为端口节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行所述目的地址对应的功能指令，并对所述第二数据报文进行所述报头处理得到第三数据报文，基于所述第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，向所述下一跳节点发送所述第三数据报文；其中，所述端口节点为支持所述SRv4报文头的节点；

若所述下一跳节点为中转节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文；其中，所述中转节点为不支持所述SRv4报文头的节点。

一种可选实施方式中，所述装置还包括第三处理模块：

若不需要，则所述入节点对所述待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文；其中，所述第四数据报文包括第二IPv4报文头，所述第二IPv4报文头中的目的地址为所述出节点的IPv4地址；

所述入节点基于所述第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第四数据报文。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种报文转发系统，请参见图4，为本申请实施例提供的一种报文转发系统的结构示意图，该报文转发系统包括至少一个处理器402，以及与至少一个处理器连接的存储器401，本申请实施例中不限定处理器402与存储器401之间的具体连接介质，图4是以处理器402和存储器401之间通过总线400连接为例，总线400在图4中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不以此为限。总线400可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

在本申请实施例中，存储器401存储有可被至少一个处理器402执行的指令，至少一个处理器402通过调用存储器401存储的指令，可以执行前述的报文转发方法中所包括的步骤。其中，处理器402是报文转发系统的控制中心，可以利用各种接口和线路连接整个报文转发系统的各个部分，通过执行存储在存储器401内的指令，从而实现报文转发系统的各种功能。可选的，处理器402可包括一个或多个处理单元，处理器402可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器402中。在一些实施例中，处理器402和存储器401可以在同一芯片上实现，在一些实施例中，它们也可以在独立的芯片上分别实现。

存储器401作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器401可以包括至少一种类型的存储介质，例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random AccessMemory，RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器401是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器401还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。

在本申请实施例中，处理器402可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的报文转发方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

通过对处理器402进行设计编程，可以将前述实施例中介绍的报文转发方法所对应的代码固化到芯片内，从而使芯片在运行时能够执行前述的报文转发方法的步骤，如何对处理器402进行设计编程为本领域技术人员所公知的技术，这里不再赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如前述的报文转发方法的步骤。

在一些可能的实施方式中，本申请提供的报文转发方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在报文转发系统上运行时，程序代码用于使该报文转发系统执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的报文转发方法中的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种报文转发方法，其特征在于，包括：

隧道的入节点接收待转发数据报文，并确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径；

若需要，则所述入节点对所述待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文；其中，所述第一数据报文包括基于第四版互联网协议IPv4的分段路由SRv4报文头和第一IPv4报文头，所述SRv4报文头包括由所述隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，所述第一IPv4报文头包括分段表字段，所述分段表字段用于指示所述IPv4地址栈中的IPv4地址的数量；

所述入节点对所述第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文；其中，所述报头处理为将所述第一IPv4报文头中的目的地址替换为所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改所述分段表字段；

所述入节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一IPv4报文头还包括协议字段、类型字段、下一个报头字段和流标签字段；其中，所述协议字段用于指示所述SRv4报文头位于所述第一IPv4报文头之后，所述类型字段用于指示所述IPv4地址的比特数量，所述下一个报头字段用于指示位于所述SRv4报文头之后的内层报文的类型，所述流标签字段用于指示所述内层报文的哈希结果。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述IPv4地址包括固定前缀、定位器和功能指令；其中，所述定位器用于指示任一节点的回环地址，所述功能指令用于指示所述任一节点执行预设功能。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，包括：

若所述下一跳节点为端口节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询分段标识表，执行所述目的地址对应的功能指令，并对所述第二数据报文进行所述报头处理得到第三数据报文，基于所述第三数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，向所述下一跳节点发送所述第三数据报文；其中，所述端口节点为支持所述SRv4报文头的节点；

若所述下一跳节点为中转节点，则所述入节点向所述下一跳节点发送所述第二数据报文，以使所述下一跳节点基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文；其中，所述中转节点为不支持所述SRv4报文头的节点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径之后，还包括：

若不需要，则所述入节点对所述待转发数据报文进行第二封装处理，得到第四数据报文；其中，所述第四数据报文包括第二IPv4报文头，所述第二IPv4报文头中的目的地址为所述出节点的IPv4地址；

所述入节点基于所述第四数据报文的第二IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第四数据报文。

6.一种报文转发装置，其特征在于，应用于隧道的入节点，包括：

接收模块，用于接收待转发数据报文，并确定所述待转发数据报文是否需要流量工程指定路径；

第一处理模块，用于若需要，则对所述待转发数据报文进行第一封装处理，得到第一数据报文；其中，所述第一数据报文包括基于第四版互联网协议IPv4的分段路由SRv4报文头和第一IPv4报文头，所述SRv4报文头包括由所述隧道的中间节点和出节点的IPv4地址按序构成的IPv4地址栈，所述第一IPv4报文头包括分段表字段，所述分段表字段用于指示所述IPv4地址栈中的IPv4地址的数量；

第二处理模块，用于对所述第一数据报文进行报头处理，得到第二数据报文；其中，所述报头处理为将所述第一IPv4报文头中的目的地址替换为所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址，删除所述IPv4地址栈中栈顶的IPv4地址并修改所述分段表字段；

发送模块，用于基于所述第二数据报文的第一IPv4报文头中的目的地址查询路由表，得到下一跳节点，并向所述下一跳节点发送所述第二数据报文。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一IPv4报文头还包括协议字段、类型字段、下一个报头字段和流标签字段；其中，所述协议字段用于指示所述SRv4报文头位于所述第一IPv4报文头之后，所述类型字段用于指示所述IPv4地址的比特数量，所述下一个报头字段用于指示位于所述SRv4报文头之后的内层报文的类型，所述流标签字段用于指示所述内层报文的哈希结果。

8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述IPv4地址包括固定前缀、定位器和功能指令；其中，所述定位器用于指示任一节点的回环地址，所述功能指令用于指示所述任一节点执行预设功能。

9.一种报文转发系统，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行权利要求1-5任一项所述的方法包括的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1-5任一项所述的方法包括的步骤。

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