CN114866453A - 一种基于G-SRv6协议的报文转发方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于G‑SRv6协议的报文转发方法及系统，其中方法包括获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合；获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束；访问历史数据库获取每条线路的延迟；采集目的节点网络端口流量带宽利用率；流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径；评估每条线路，得到线路的评估等级；进行报文转发。本发明保证当某条到目的节点的线路有告警时，通过算法切换到其他无告警到达目的节点的线路。确认转发方法后再通过对SRv6报文内层信息优先发送，提升传输数据准确性及灵活配置。
Description
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，尤其涉及一种基于G-SRv6协议的报文转发方法及系统。
背景技术
SR(Segment Routing)协议就是在已有的网络基础上进行演进式的扩展，提供了网络可编程能力。SR是一种源路由协议，支持在路径的起点，向报文中插入转发操作指令来指导报文在网络中的转发，从而支持网络可编程。目前SR支持MPLS和IPv6两种数据平面，基于IPv6数据平面的SR称为SRv6。
SRv6在IPv6报文中新增了SRH扩展，来替代传统的MPLS下的标签转发功能，并使用128位的IPv6地址作为网线节点标识SID。当传输数据时，SRv6在首节点传输路径上和各节点的SID集合起来以Segment List的形式放在SRH中，并通过SL(Segment Left)来表示中间节点的数量，以此修改SL值来实现下一跳。SRv6中通过SID(Segment ID)标识每个节点，SID是一种特殊的IPv6地址。每个SRv6节点都会维护一张SID表，SID表实际上是路由表的一部分。SRH(Source Routing Head)为SID列表的载体，即SR报头，是基于IPv6路由扩展头(协议号43)，新增了路由类型4，是SRv6体系中最为重要的数据封装标准。发出原始报文的源节点使用路由报头列出一个或多个中间结点，使得数据包在去往最终目的地的路径上经过这些节点。
然而，在SRv6网络日常海量数据备份、迁移、网络割接等应用场景中，会产生大量的数据报文。SRv6网络中当SID进行报文转发，通常会面临由于SID数据量过大所导致的SRH头中携带SID个数有较大限制的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于G-SRv6协议的报文转发方法及系统。
第一方面，本发明提供一种基于G-SRv6协议的报文转发方法，包括：
采用蚁群算法访问网络数据库获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合；
获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束；
如果压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID，则确定下一个SID是32bit G-SID；
如果压缩路径中间的G-SID未携带COC flavor，则确定下一个SID是128bit标准SID；
访问历史数据库获取每条线路的延迟；
采集目的节点网络端口流量带宽利用率；
流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径；
根据每条线路的延迟、目的节点网络端口流量带宽利用率和指定流量协议经过流量最多路径评估每条线路，得到线路的评估等级；
根据每条线路的评估等级进行报文转发。
进一步地，所述访问历史数据库获取每条线路的延迟，包括：
获取SID进行报文转发时的SRH头中携带的SID，并对相邻的两个SID执行rping命令，测试相邻的两个节点之间平均延迟，完成整条线路的测试，然后对每个相邻节点的平均延迟求和，求出整条线路的延迟。
进一步地，所述采集目的节点网络端口流量带宽利用率，包括：
执行snmpwalk命令访问目的节点的网络端口获取整条线路的网络流量。
进一步地，所述根据每条线路的评估等级进行报文转发，包括：
获取在SRH中携带的用于确定下一跳目的地址的SID属性标识；
从G-SRV6 Container中获取下一跳目的地址的SID属性标识所对应的压缩SID，以使根据压缩的SID进行外层IPv6目的地址字段转发。
第二方面，本发明提供一种基于G-SRv6协议的报文转发系统，包括：
第一获取模块，用于采用蚁群算法访问网络数据库获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合；
第二获取模块，用于获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束；
第一确定模块，用于在压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID的情况下，确定下一个SID是32bit G-SID；
第二确定模块，用于压缩路径中间的G-SID未携带COC flavor，确定下一个SID是128bit标准SID；
第三获取模块，用于访问历史数据库获取每条线路的延迟；
采集模块，用于采集目的节点网络端口流量带宽利用率；
第四获取模块，用于流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径；
路线评估模块，用于根据每条线路的延迟、目的节点网络端口流量带宽利用率和指定流量协议经过流量最多路径评估每条线路，得到线路的评估等级；
报文转发模块，用于根据每条线路的评估等级进行报文转发。
进一步地，所述第三获取模块包括：
第一获取单元，用于获取SID进行报文转发时的SRH头中携带的SID；
命令执行单元，用于对相邻的两个SID执行rping命令；
测试单元，用于测试相邻的两个节点之间平均延迟，完成整条线路的测试；
求和模块，用于对每个相邻节点的平均延迟求和，求出整条线路的延迟。
进一步地，所述采集模块包括：
第二获取单元，用于执行snmpwalk命令访问目的节点的网络端口获取整条线路的网络流量。
进一步地，所述路线评估模块包括：
第三获取模块，用于获取在SRH中携带的用于确定下一跳目的地址的SID属性标识；
第四获取模块，用于从G-SRV6 Container中获取下一跳目的地址的SID属性标识所对应的压缩SID，以使根据压缩的SID进行外层IPv6目的地址字段转发。
本发明通过结合蚁群算法获得起点到目的节点的路径总数，测试出该路径相邻两个网络节点网络品质，G-SRv6负责压缩SID报文头SRH，保证当某条到目的节点的线路有告警时，通过算法切换到其他无告警到达目的节点的线路。最后，确认转发方法后再通过对SRv6报文内层信息优先发送，提升传输数据准确性及灵活配置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1为本发明实施例提供的一种基于G-SRv6协议的报文转发方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种基于G-SRv6协议的报文转发系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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作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，本发明实施例部分提供一种基于G-SRv6协议的报文转发方法，包括：
步骤101，采用蚁群算法访问网络数据库获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合。
本步骤中，蚂蚁算法的表达式如下：
其中，
为t时刻蚂蚁k从城市i转移到城市j的概率；α为信息素启发式因子，反映信息素对蚂蚁路径选择的作用；β为期望启发式因子，反映信息素在蚂蚁选择路径时被重视的程度；τij(t)为t时刻城市i与城市j连接路径上的信息素浓度；nij(t)为蚂蚁从从城市i转移到城市j的期望程度，nij(t)＝1/dij，dij为城市i与城市j的距离；Jk(i)为蚂蚁k当前可以选择的城市。
在蚂蚁释放信息素的同时，各个城市之间连接路上的信信息素逐渐消失，设参数ρ(0＜ρ＜1)表示信息素的挥发程度。当所有的蚂蚁完成一次迭代(即每一个蚂蚁都爬遍了所有的城市节点)，那么所经路径上的信息素必定会发生改变，因此需及时更新信息素：
其中，
为第k只蚂蚁在城市i和城市j连接路径上释放的信息素浓度；Δτij为蚂蚁在城市i和城市j连接路径上释放的信息素浓度之和；m为蚂蚁数量。
步骤102，获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束。
本步骤中，每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束，也即128bit SID和32bit SID之间的边界，需要新增COCflavor，并发布对应COC flavor的SID。压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID，指示下一个SID是32bit G-SID。如果未携带COC flavor，则指示下一个SID是128bit标准SID。将128bit SID和32bit SID聚合生成对应表格。同时访问历史数据库获取每条线路的延迟、并通过程序采集目的节点网络端口流量带宽利用率、并通过程序流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径等数据聚合。
步骤103，如果压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID，则确定下一个SID是32bit G-SID。
步骤104，如果压缩路径中间的G-SID未携带COC flavor，则确定下一个SID是128bit标准SID。
步骤105，访问历史数据库获取每条线路的延迟。
本步骤中，获取SID进行报文转发时的SRH头中携带的SID，并对相邻的两个SID执行rping命令，测试相邻的两个节点之间平均延迟，完成整条线路的测试，然后对每个相邻节点的平均延迟求和，求出整条线路的延迟。整条线路的延迟为获得该线路所有相邻的两个节点之间平均延迟并求和。
rping全称：remote ping，在企业局域网络内，负责测算几台路由器之间时延和丢包率。登录到路由器，在路由器而非管理终端(此即remote)上面执行ping(或扩展ping)命令测量到其它router或指定地址的时延和丢包并将结果记录，进行后期的各种分析比较工作。
步骤106，采集目的节点网络端口流量带宽利用率。
本步骤中，整条线路的带宽利用率＝目的节点端口流量/带宽单位(千兆口、万兆口)。
执行snmpwalk命令访问目的节点的网络端口获取整条线路的网络流量。SNMP又称简单网络管理协议，由一组网络管理的标准组成，该协议能够支持网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。简而言之，SNMP就是为不同种类、不同厂家生产、不同型号的设备，定义为一个统一的接口和协议，使得管理员可以是使用统一的方法来管理这些设备。
步骤107，流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径。
本步骤中，整条线路的指定协议转发流量大小＝历史每次转发到目的节点的报文中指定协议(HTTP/HTTPS)流量/历史每次转发到目的节点的报文总流量。
通过流量解析程序执行对目的网络节点的端口进行数据嗅探抓包，针对嗅探到的报文分析出报文五元组(源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议)然后加上时间戳存入历史调度数据库。调度流程结束后再将引出流量时间放入数据库。完成流量分析全过程的数据存储。
通过程序执行，根据目的端口使用sniff()函数进行有目的性的报文嗅探抓包filter进行过滤报文。对调度过来的网络策略进行数据嗅探抓包，针对嗅探到的报文分析出报文五元组。
步骤108，根据每条线路的延迟、目的节点网络端口流量带宽利用率和指定流量协议经过流量最多路径评估每条线路，得到线路的评估等级。
本步骤中，综合评分＝延迟指标评分+带宽利用率指标评分+重要协议流量占比评分，如表1所示。
延迟指标评分：
最低名次1分，名次每提升1级加1分。延迟越低名次越高。
带宽利用率指标评分：
最低名次1分，名次每提升1级加1分。利用率越低名次越高。
指定协议流量占比评分：
最低名次1分，名次每提升1级加1分。指定协议流量占比越高名次越高。
表1 SRV6与G-SRV6全路径对应表
步骤109，根据每条线路的评估等级进行报文转发。
本步骤中，当告警数据库中发现(延迟、流量、http/https协议)维度的故障的IP且达到次高及最高等级，则通过程序自动选择将SRv6报文转发到没有告警的维度线路上，如果三个维度都有次高及最高等级告警，则从三个维度中的线路中选择评分最高线路进行报文转发。
通过在SRH中携带的用于确定下一跳目的地址的SID属性标识，从G-SRV6Container中获取该SID属性标识所对应的压缩SID，以使根据该压缩SID进行外层IPv6目的地址字段转发。
本发明通过结合蚁群算法获得起点到目的节点的路径总数，测试出该路径相邻两个网络节点网络品质，G-SRv6负责压缩SID报文头SRH，保证当某条到目的节点的线路有告警时，通过算法切换到其他无告警到达目的节点的线路。最后，确认转发方法后再通过对SRv6报文内层信息优先发送，提升传输数据准确性及灵活配置。
如图2所示，本发明实施例还提供一种基于G-SRv6协议的报文转发系统，包括：
第一获取模块10，用于采用蚁群算法访问网络数据库获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合；
第二获取模块20，用于获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束；
第一确定模块30，用于在压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID的情况下，确定下一个SID是32bit G-SID；
第二确定模块40，用于压缩路径中间的G-SID未携带COC flavor，确定下一个SID是128bit标准SID；
第三获取模块50，用于访问历史数据库获取每条线路的延迟；
采集模块60，用于采集目的节点网络端口流量带宽利用率；
第四获取模块70，用于流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径；
路线评估模块80，用于根据每条线路的延迟、目的节点网络端口流量带宽利用率和指定流量协议经过流量最多路径评估每条线路，得到线路的评估等级；
报文转发模块90，用于根据每条线路的评估等级进行报文转发。
可选地，所述第三获取模块包括：
第一获取单元，用于获取SID进行报文转发时的SRH头中携带的SID；
命令执行单元，用于对相邻的两个SID执行rping命令；
测试单元，用于测试相邻的两个节点之间平均延迟，完成整条线路的测试；
求和模块，用于对每个相邻节点的平均延迟求和，求出整条线路的延迟。
可选地，所述采集模块包括：
第二获取单元，用于执行snmpwalk命令访问目的节点的网络端口获取整条线路的网络流量。
可选地，所述路线评估模块包括：
第三获取模块，用于获取在SRH中携带的用于确定下一跳目的地址的SID属性标识；
第四获取模块，用于从G-SRV6 Container中获取下一跳目的地址的SID属性标识所对应的压缩SID，以使根据压缩的SID进行外层IPv6目的地址字段转发。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于G-SRv6协议的报文转发方法，其特征在于，包括：
采用蚁群算法访问网络数据库获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合；
获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SID list中SRv6压缩路径的起始和结束；
如果压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID，则确定下一个SID是32bitG-SID；
如果压缩路径中间的G-SID未携带COC flavor，则确定下一个SID是128bit标准SID；
访问历史数据库获取每条线路的延迟；
采集目的节点网络端口流量带宽利用率；
流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径；
根据每条线路的延迟、目的节点网络端口流量带宽利用率和指定流量协议经过流量最多路径评估每条线路，得到线路的评估等级；
根据每条线路的评估等级进行报文转发。
2.根据权利要求1所述的基于G-SRv6协议的报文转发方法，其特征在于，所述访问历史数据库获取每条线路的延迟，包括：
获取SID进行报文转发时的SRH头中携带的SID，并对相邻的两个SID执行rping命令，测试相邻的两个节点之间平均延迟，完成整条线路的测试，然后对每个相邻节点的平均延迟求和，求出整条线路的延迟。
3.根据权利要求1所述的基于G-SRv6协议的报文转发方法，其特征在于，所述采集目的节点网络端口流量带宽利用率，包括：
执行snmpwalk命令访问目的节点的网络端口获取整条线路的网络流量。
4.根据权利要求1所述的基于G-SRv6协议的报文转发方法，其特征在于，所述根据每条线路的评估等级进行报文转发，包括：
获取在SRH中携带的用于确定下一跳目的地址的SID属性标识；
从G-SRV6 Container中获取下一跳目的地址的SID属性标识所对应的压缩SID，以使根据压缩的SID进行外层IPv6目的地址字段转发。
5.一种基于G-SRv6协议的报文转发系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于采用蚁群算法访问网络数据库获取SRv6所有网络节点中每个节点到达目的节点的路线的集合；
第二获取模块，用于获取每条到达目的节点的路径的初始节点的SID报文头SRH的SIDlist中SRv6压缩路径的起始和结束；
第一确定模块，用于在压缩路径中间的G-SID均为携带COC flavor的G-SID的情况下，确定下一个SID是32bit G-SID；
第二确定模块，用于压缩路径中间的G-SID未携带COC flavor，确定下一个SID是128bit标准SID；
第三获取模块，用于访问历史数据库获取每条线路的延迟；
采集模块，用于采集目的节点网络端口流量带宽利用率；
第四获取模块，用于流量分析五元组获取指定流量协议经过流量最多路径；
路线评估模块，用于根据每条线路的延迟、目的节点网络端口流量带宽利用率和指定流量协议经过流量最多路径评估每条线路，得到线路的评估等级；
报文转发模块，用于根据每条线路的评估等级进行报文转发。
6.根据权利要求5所述的基于G-SRv6协议的报文转发系统，其特征在于，所述第三获取模块包括：
第一获取单元，用于获取SID进行报文转发时的SRH头中携带的SID；
命令执行单元，用于对相邻的两个SID执行rping命令；
测试单元，用于测试相邻的两个节点之间平均延迟，完成整条线路的测试；
求和模块，用于对每个相邻节点的平均延迟求和，求出整条线路的延迟。
7.根据权利要求5所述的基于G-SRv6协议的报文转发系统，其特征在于，所述采集模块包括：
第二获取单元，用于执行snmpwalk命令访问目的节点的网络端口获取整条线路的网络流量。
8.根据权利要求5所述的基于G-SRv6协议的报文转发系统，其特征在于，所述路线评估模块包括：
第三获取模块，用于获取在SRH中携带的用于确定下一跳目的地址的SID属性标识；
第四获取模块，用于从G-SRV6 Container中获取下一跳目的地址的SID属性标识所对应的压缩SID，以使根据压缩的SID进行外层IPv6目的地址字段转发。
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