CN114884917B - 一种地址解析协议报文的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种地址解析协议报文的控制系统及方法，涉及通信技术领域，包括：云端服务器，用于存储分布式网络的各分支节点关联的多个终端设备的网络地址信息；各分支节点中缓存有对应的分支节点关联的各终端设备的历史地址查询信息，并根据对应的分支节点关联的终端设备发送的地址解析协议请求报文查询到缓存模块中存在对应的历史地址查询信息时，将包含历史地址查询信息的应答报文反馈至终端设备，以及在缓存模块中不存在对应的历史地址查询信息时，向云端服务器发送地址解析协议请求以查询得到对应的网络地址信息，并将包含网络地址信息的应答报文反馈至向终端设备。有益效果是大幅度降低了地址解析协议请求报文在网络上的无效复制传播。

Description

一种地址解析协议报文的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种地址解析协议报文的控制系统及方法。
背景技术
随着目前业务云化部署的需求推动，网络方案部署实施中，针对SD-WAN(SoftwareDefined WAN，软件定义广域网)及SD-Branch(Software Defined Branch，软件定义分支)的技术方案需求越来越多。在这种场景下，网络分布在不同的地理位置，实施结构上是一个地域上灵活分布的部署应用。各分支为了业务的灵活接入，VPN(Virtual PrivateNetwork，虚拟专用网络)技术是比较常用的技术之一。
随着对网络灵活性应用的需求，针对各分支机构，灵活的二层VPN连接方案越来越多。其中一种分布式网络的连接方案为分布在不同地点的各个分支机构场所、总部、数据中心，采用二层的VPN全连接，构成一个地域分布的大网络。在类似的应用中，除VPN的连接、转发控制管理是一个挑战外，如何控制广播报文，尤其是ARP(Address ResolutionProtocol，地址解析协议)的流量在不同的分支网络间进行广播，也是需要面对的一个关键问题。在存在大量用户接入场景时，ARP作为网络协议的必要报文，会大量在系统终端之间交互，在二层VPN的全连接系统下，ARP在不同分支和之间转发复制，会给系统带来较大的负载。
当前，针对这个问题，通常的实现是在入口实现代理ARP的处理机制，大致的工作流程如下：
终端根据需求，发出ARP请求，节点代理ARP模块收到ARP请求，查询本地的缓存信息，如果存在对应的IP-MAC信息，直接回复给终端。如果不存在，代理ARP模块在网络上进行广播，以查询对应的MAC信息。这种机制基于传统的网络层转发逻辑，进行ARP信息的缓存及代理，在一定程度的缓解了报文在二层网络上的广播(复制)，但是还没有根本上解决问题，尤其是在一些低端CPU的小分支机构，设备资源比较受限，缓存的信息比较少。随着网络规模变大，这种情况下，ARP报文的复制会导致系统资源利用效率急剧下降。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种地址解析协议报文的控制系统，包括：
云端服务器，分别连接一分布式网络的多个分支节点，用于存储各所述分支节点关联的多个终端设备的网络地址信息；
各所述分支节点中配置有：
缓存模块，用于缓存对应的所述分支节点关联的各所述终端设备的历史地址查询信息；
地址解析协议代理模块，连接所述缓存模块，用于根据对应的所述分支节点关联的所述终端设备发送的一地址解析协议请求报文查询到所述缓存模块中存在所述地址解析协议请求报文对应的所述历史地址查询信息时，将包含所述历史地址查询信息的应答报文反馈至所述终端设备，
以及在所述缓存模块中不存在所述地址解析协议请求报文对应的所述历史地址查询信息时，向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息，并将包含所述网络地址信息的所述应答报文反馈至向所述终端设备。
优选的，所述地址解析协议请求报文包含报文发送方的所述终端设备的所述网络地址信息；
则所述云端服务器包括一对端推送模块，用于在接收到所述地址解析协议请求报文时，将所述地址解析协议请求报文中包含的所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息，并推送至根据所述地址解析协议请求查询得到的所述网络地址信息对应的所述终端设备关联的所述分支节点的所述缓存模块中进行缓存。
优选的，各所述分支节点还配置有：
设备检测模块，用于在检测到对应的所述分支节点有所述终端设备上线时生成一上线信号；
信息注册模块，连接所述设备检测模块，用于根据所述上线信号将上线的所述终端设备的所述网络地址信息注册至所述云端服务器进行存储。
优选的，所述设备检测模块还用于在所述检测到对应的所述分支节点有所述终端设备下线时生成一下线信号并发送至所述云端服务器；
则所述云端服务器包括一注销模块，用于根据所述下线信号对存储的下线的所述终端设备的所述网络地址信息进行注销操作。
优选的，所述注销操作为将下线的所述终端设备的所述网络地址信息由所述云端服务器中删除，或在所述云端服务器中将下线的所述终端设备的所述网络地址信息标注无效。
优选的，所述网络地址信息包括所述终端设备的IP地址，MAC地址，上线时间和上线位置。
优选的，所述地址解析协议代理模块包括一更新单元，用于在向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息后，将所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息缓存至所述缓存模块。
本发明还提供一种地址解析协议报文的控制方法，应用于上述的控制系统，所述控制系统包括一云端服务器，分别连接一分布式网络的多个分支节点，用于存储各所述分支节点关联的多个终端设备的网络地址信息；
各所述分支节点中分别配置有一缓存模块，用于缓存对应的所述分支节点关联的各所述终端设备的历史地址查询信息；
则所述控制方法包括：
步骤S1，各所述分支节点分别根据关联的所述终端设备发送的一地址解析协议请求报文查询自身的所述缓存模块，并判断缓存模块中是否存在所述地址解析协议请求报文对应的所述历史地址查询信息：
若是，则将包含所述历史地址查询信息的应答报文反馈至所述终端设备，随后返回所述步骤S1；
若否，则转向步骤S2；
步骤S2，所述分支节点向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息，并将包含所述网络地址信息的所述应答报文反馈至向所述终端设备。
优选的，所述地址解析协议请求报文包含报文发送方的所述终端设备的所述网络地址信息；
则所述步骤S2中，所述云端服务器在接收到所述地址解析协议请求报文时，还包括将所述地址解析协议请求报文中包含的所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息，并推送至根据所述地址解析协议请求查询得到的所述网络地址信息对应的所述终端设备关联的所述分支节点的所述缓存模块中进行缓存。
优选的，所述步骤S2中，所述分支节点在向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息后，还包括将所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息缓存至自身的所述缓存模块。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)实现在分布式网络结构中，保证地址解析协议请求报文处理性能情况下，消除了地址解析协议请求报文在大二层VPN的网络间复制传播的问题，大大提升了多分支全互联模式场景下网络的稳定性与可用性；
2)通过各分支节点和云端服务器形成的地址解析协议请求报文的两级分层处理结构设计，既保证了地址解析协议请求报文的处理效率，又大幅度降低了地址解析协议请求报文在网络上的无效复制传播；
3)通过云端服务器的对端推送设计，减少了地址解析协议请求报文的交互过程，减少了地址解析协议请求报文的数量，在大规模系统下，有效降低系统负载；
4)通过云端服务器的设计，实现了比较灵活的地址解析协议请求控制的策略可扩展性，可以便捷的实现各类灵活的控制机制，如针对地址解析协议请求的安全检测策略，无需分别在各个分支节点进行策略配置。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种地址解析协议报文的控制系统的结构示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，一种地址解析协议报文的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种地址解析协议报文的控制系统，如图1所示，包括：
云端服务器1，分别连接一分布式网络2的多个分支节点3，用于存储各分支节点3关联的多个终端设备4的网络地址信息；
各分支节点3中配置有：
缓存模块31，用于缓存对应的分支节点关联的各终端设备的历史地址查询信息；
地址解析协议代理模块32，连接缓存模块31，用于根据对应的分支节点关联的终端设备4发送的一地址解析协议请求报文查询到缓存模块31中存在地址解析协议请求报文对应的历史地址查询信息时，将包含历史地址查询信息的应答报文反馈至终端设备4，
以及在缓存模块31中不存在地址解析协议请求报文对应的历史地址查询信息时，向云端服务器1发送地址解析协议请求以查询得到对应的网络地址信息，并将包含网络地址信息的应答报文反馈至向终端设备4。
具体地，本实施例中，上述云端服务器1可以通过KV数据系统实现地址解析协议报文的控制逻辑。上述分布式网络2为多分支结构的异域网络，该分布式网络2中优选对应包含分布在不同地点的各个分支节点3、总部5、数据中心6，各个分支节点3、总部5、数据中心6相互之间通过二层VPN技术，实现全连接拓扑效果。
可以理解的是，各终端设备4之间为实现相互通信，首先需要通过目标设备的IP地址查询目标设备的MAC地址，上述地址解析协议请求中优选包含作为源设备的终端设备的IP地址、MAC地址以及作为目的设备的终端设备的IP地址，上述网络地址信息及历史地址查询信息对应包含各终端设备的IP地址与MAC地址之间的对应关系。其中，历史地址查询信息中的对应关系包括经由该分支节点3进行地址解析协议查询的各终端设备的IP地址与MAC地址，网络地址信息中的对应关系包括各分支节点3关联的多个终端设备4的IP地址与MAC地址。
基于此，通过各分支节点3和云端服务器1形成了地址解析协议请求报文的两级分层处理结构设计，可以将各分支节点3作为第一级分层处理结构，将云端服务器1作为第二级分层处理结构，各分支节点3在接收到自身关联的终端设备4发送的地址解析协议请求报文时，首先查询本地分支节点3的缓存模块31，若查询到对应的历史地址查询信息时，则直接反馈应答报文至终端设备4，若未查询到对应的历史地址查询信息，则由云端服务器1中查询得到对应的网络地址信息，进而反馈应答报文至终端设备4，保证了地址解析协议请求报文的及时响应处理。进一步地，通过云端服务器1的设计，实现在本地查询未命中时，各分支节点3仅需与云端服务器1之间进行报文交互即可，无需向分布式网络广播，有效控制本地查询未命中时的地址解析协议请求报文的数量。
本发明的较佳的实施例中，地址解析协议请求报文包含报文发送方的终端设备4的网络地址信息；
则云端服务器1包括一对端推送模块11，用于在接收到地址解析协议请求报文时，将地址解析协议请求报文中包含的网络地址信息作为历史地址查询信息，并推送至根据地址解析协议请求查询得到的网络地址信息对应的终端设备4关联的分支节点3的缓存模块31中进行缓存。
具体地，本实施例中，通过云端服务器1的对端推送，有效提升本地分支节点3的缓存模块31查询时的命中率。举例来说，在终端A查询终端B且本地查询未命中时，向云端服务器1发送地址解析协议请求报文，云端服务器1查询到相应的网络地址信息时，除反馈至终端A关联的分支节点3外，还将终端A的网络地址信息同步推送至终端B关联的分支节点3的缓存模块31中进行缓存，则在终端B需要查询终端A时，直接由本地的分支节点3获取即可，提升本地查询命中率的同时有效降低VPN上地址解析协议请求报文的流量，也降低了本地的分支节点3到云端服务器1的报文交互数量。
本发明的较佳的实施例中，各分支节点3还配置有：
设备检测模块33，用于在检测到对应的分支节点3有终端设备4上线时生成一上线信号；
信息注册模块34，连接设备检测模块33，用于根据上线信号将上线的终端设备4的网络地址信息注册至云端服务器1进行存储。
具体地，本实施例中，注册至云端服务器1的网络地址信息作为网络基础信息可以供多功能模块共享，为后续功能扩展提供源数据支撑。
本发明的较佳的实施例中，设备检测模块33还用于在检测到对应的分支节点3有终端设备4下线时生成一下线信号并发送至云端服务器1；
则云端服务器1包括一注销模块12，用于根据下线信号对存储的下线的终端设备4的网络地址信息进行注销操作。
本发明的较佳的实施例中，注销操作为将下线的终端设备4的网络地址信息由云端服务器1中删除，或在云端服务器中将下线的终端设备4的网络地址信息标注无效。
具体地，本实施例中，可以理解的是，针对删除或标注无效的网络地址信息，在分支节点3再次将终端设备4的网络地址信息注册至云端服务器1时，云端服务器1可以对应再次缓存或取消标注无效操作。
本发明的较佳的实施例中，网络地址信息包括终端设备4的IP地址，MAC地址，上线时间和上线位置。
本发明的较佳的实施例中，地址解析协议代理模块32包括一更新单元321，用于在向云端服务器1发送地址解析协议请求以查询得到对应的网络地址信息后，将网络地址信息作为历史地址查询信息缓存至缓存模块31。
具体地，本实施例中，通过将由云端服务器1查询到的网络地址信息缓存至本地，实现在下次需要用到该网络地址信息时，只需查询本地即可，有效提升本地查询的命中率的同时有效降低VPN上地址解析协议请求报文的流量，也降低了本地的分支节点3到云端服务器1的报文交互数量。
本发明还提供一种地址解析协议报文的控制方法，应用于上述的控制系统，控制系统包括一云端服务器，分别连接一分布式网络的多个分支节点，用于存储各分支节点关联的多个终端设备的网络地址信息；
各分支节点中分别配置有一缓存模块，用于缓存对应的分支节点关联的各终端设备的历史地址查询信息；
如图2所示，则控制方法包括：
步骤S1，各分支节点分别根据关联的终端设备发送的一地址解析协议请求报文查询自身的缓存模块，并判断缓存模块中是否存在地址解析协议请求报文对应的历史地址查询信息：
若是，则将包含历史地址查询信息的应答报文反馈至终端设备，随后返回步骤S1；
若否，则转向步骤S2；
步骤S2，分支节点向云端服务器发送地址解析协议请求以查询得到对应的网络地址信息，并将包含网络地址信息的应答报文反馈至向终端设备。
本发明的较佳的实施例中，地址解析协议请求报文包含报文发送方的终端设备的网络地址信息；
则步骤S2中，云端服务器在接收到地址解析协议请求报文时，还包括将地址解析协议请求报文中包含的网络地址信息作为历史地址查询信息，并推送至根据地址解析协议请求查询得到的网络地址信息对应的终端设备关联的分支节点的缓存模块中进行缓存。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，分支节点在向云端服务器发送地址解析协议请求以查询得到对应的网络地址信息后，还包括将网络地址信息作为历史地址查询信息缓存至自身的缓存模块。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地址解析协议报文的控制系统，其特征在于，包括：
云端服务器，分别连接一分布式网络的多个分支节点，用于存储各所述分支节点关联的多个终端设备的网络地址信息；
各所述分支节点中配置有：
缓存模块，用于缓存对应的所述分支节点关联的各所述终端设备的历史地址查询信息；
地址解析协议代理模块，连接所述缓存模块，用于根据对应的所述分支节点关联的所述终端设备发送的一地址解析协议请求报文查询到所述缓存模块中存在所述地址解析协议请求报文对应的所述历史地址查询信息时，将包含所述历史地址查询信息的应答报文反馈至所述终端设备，
以及在所述缓存模块中不存在所述地址解析协议请求报文对应的所述历史地址查询信息时，向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息，并将包含所述网络地址信息的所述应答报文反馈至向所述终端设备。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述地址解析协议请求报文包含报文发送方的所述终端设备的所述网络地址信息；
则所述云端服务器包括一对端推送模块，用于在接收到所述地址解析协议请求报文时，将所述地址解析协议请求报文中包含的所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息，并推送至根据所述地址解析协议请求查询得到的所述网络地址信息对应的所述终端设备关联的所述分支节点的所述缓存模块中进行缓存。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，各所述分支节点还配置有：
设备检测模块，用于在检测到对应的所述分支节点有所述终端设备上线时生成一上线信号；
信息注册模块，连接所述设备检测模块，用于根据所述上线信号将上线的所述终端设备的所述网络地址信息注册至所述云端服务器进行存储。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述设备检测模块还用于在所述检测到对应的所述分支节点有所述终端设备下线时生成一下线信号并发送至所述云端服务器；
则所述云端服务器包括一注销模块，用于根据所述下线信号对存储的下线的所述终端设备的所述网络地址信息进行注销操作。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述注销操作为将下线的所述终端设备的所述网络地址信息由所述云端服务器中删除，或在所述云端服务器中将下线的所述终端设备的所述网络地址信息标注无效。
6.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述网络地址信息包括所述终端设备的IP地址，MAC地址，上线时间和上线位置。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述地址解析协议代理模块包括一更新单元，用于在向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息后，将所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息缓存至所述缓存模块。
8.一种地址解析协议报文的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任意一项所述的控制系统，所述控制系统包括一云端服务器，分别连接一分布式网络的多个分支节点，用于存储各所述分支节点关联的多个终端设备的网络地址信息；
各所述分支节点中分别配置有一缓存模块，用于缓存对应的所述分支节点关联的各所述终端设备的历史地址查询信息；
则所述控制方法包括：
步骤S1，各所述分支节点分别根据关联的所述终端设备发送的一地址解析协议请求报文查询自身的所述缓存模块，并判断缓存模块中是否存在所述地址解析协议请求报文对应的所述历史地址查询信息：
若是，则将包含所述历史地址查询信息的应答报文反馈至所述终端设备，随后返回所述步骤S1；
若否，则转向步骤S2；
步骤S2，所述分支节点向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息，并将包含所述网络地址信息的所述应答报文反馈至向所述终端设备。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述地址解析协议请求报文包含报文发送方的所述终端设备的所述网络地址信息；
则所述步骤S2中，所述云端服务器在接收到所述地址解析协议请求报文时，还包括将所述地址解析协议请求报文中包含的所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息，并推送至根据所述地址解析协议请求查询得到的所述网络地址信息对应的所述终端设备关联的所述分支节点的所述缓存模块中进行缓存。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述分支节点在向所述云端服务器发送所述地址解析协议请求以查询得到对应的所述网络地址信息后，还包括将所述网络地址信息作为所述历史地址查询信息缓存至自身的所述缓存模块。
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