CN115334045B - 报文转发方法、装置、网关设备及存储介质 - Google Patents
报文转发方法、装置、网关设备及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例涉及数据通信领域，提供一种报文转发方法、装置、网关设备及存储介质，预先在网关设备中创建多个VRF实例，使得一个VRF实例绑定一个WAN口，相当于每个VRF实例都各自拥有一个WAN口，当网关设备接收到局域网内任一用户设备发送的上网请求报文时，先基于维护的全局路由表确定用于转发上网请求报文的目标WAN口，再将上网请求报文传输到绑定该目标WAN口的VRF实例，并通过该VRF实例转发至互联网。由于多个VRF实例之间是互相隔离的，即，各个VRF实例能够独立转发报文且互不干扰，因此，即使网关设备的多个WAN口被分配相同网段的IP地址，网关设备内部也能对数据报文进行正确转发。
Description
技术领域
本申请实施例涉及数据通信领域，具体而言，涉及一种报文转发方法、装置、网关设备及存储介质。
背景技术
随着运营商提供的网络资源不断丰富，刺激了人们上网需求的不断扩充，对随时能上网以及上网带宽又提出了新的要求。于是，能同时提供多个广域网(Wide AreaNetwork，WAN)口的网关设备就应运而生，使用这种网关设备用户可同时申请多个运营商网络来连接互联网，既可保证网络随时畅通，又可提高上网带宽满足业务需求。
但是，各运营商为便于管理，通常会按区域来划分IP网段，这样同一网关设备上的多个WAN口就有可能被分配到相同网段的IP地址，导致多个WAN口间的IP地址冲突，一旦出现IP地址冲突，网关设备内部将无法正确转发数据报文。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种报文转发方法、装置、网关设备及存储介质，用以解决当同一网关设备的多个WAN口存在IP地址冲突时，网关设备内部无法正确转发数据报文的问题。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种文转发方法，应用于网关设备，所述网关设备包括多个广域网WAN口，所述方法包括：
接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文；
基于维护的全局路由表，确定用于转发所述上网请求报文的目标WAN口；
从预先创建的多个虚拟路由转发VRF实例中，确定出绑定所述目标WAN口的VRF实例，其中，一个VRF实例绑定一个WAN口；
将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例，并利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将所述上网请求报文转发至互联网。
可选地，在所述接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文的步骤之前，所述方法还包括：
在预先建立的全局路由表中添加多个缺省路由，使得一个所述缺省路由的出口指向一个WAN口；
将所述多个缺省路由形成负载路由。
可选地，在所述将所述多个缺省路由形成负载路由的步骤之后，所述方法还包括：
针对每个所述缺省路由，按照预设时间间隔检测所述缺省路由对应的WAN口是否正常联网；
若是，则保持所述负载路由不变；
若否，则将所述缺省路由从所述负载路由中删除，直至检测到所述缺省路由对应的WAN口正常联网，重新将所述缺省路由加入所述负载路由。
可选地，一个所述缺省路由与一个链路跟踪实例绑定；
所述按照预设时间间隔检测所述缺省路由对应的WAN口是否正常联网的步骤，包括：
利用与所述缺省路由绑定的所述链路跟踪实例，按照所述预设时间间隔向域名解析服务器发送域名解析请求；
若所述链路跟踪实例接收到所述域名解析服务器返回的解析结果，则判定所述缺省路由的出口指向的WAN口正常联网；
若所述链路跟踪实例未接收到所述域名解析服务器返回的所述解析结果，则判定所述缺省路由的出口指向的WAN口未正常联网。
可选地，所述基于维护的全局路由表，确定用于转发所述上网请求报文的目标WAN口的步骤，包括：
按照预先配置的路由选择策略，从所述负载路由中确定出所述上网请求报文对应的目标缺省路由；
将所述目标缺省路由对应的WAN口，作为所述目标WAN口。
可选地，所述将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例，并利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将所述上网请求报文转发至互联网的步骤，包括：
通过所述目标缺省路由的出口，将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例；
对所述上网请求报文中的源IP地址进行网络地址转换，以将所述源IP地址替换为所述目标WAN口的公网IP地址；
通过所述目标WAN口将转换后的上网请求报文转发至所述互联网。
可选地，所述方法还包括：
通过所述目标WAN口接收所述互联网基于所述上网请求报文返回的响应报文；
对所述响应报文中的目的IP地址进行网络地址转换，以将所述目的IP地址替换为所述用户设备的IP地址；
利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将转换后的响应报文转发至所述用户设备。
第二方面，本申请实施例还提供了一种报文转发装置，应用于网关设备，所述网关设备包括多个广域网WAN口，所述装置包括：
报文接收模块，用于接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文；
处理模块，用于：
基于维护的全局路由表，确定用于转发所述上网请求报文的目标WAN口；
从预先创建的多个虚拟路由转发VRF实例中，确定出绑定所述目标WAN口的VRF实例，其中，一个VRF实例绑定一个WAN口；
报文转发模块，用于将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例，并利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将所述上网请求报文转发至互联网。
第三方面，本申请实施例还提供了一种网关设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于在执行所述程序时，实现上述第一方面中的报文转发方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中的报文转发方法。
相对现有技术，本申请实施例提供的一种报文转发方法、装置、网关设备及存储介质，预先在网关设备中创建多个VRF实例，使得一个VRF实例绑定一个WAN口，相当于每个VRF实例都各自拥有一个WAN口，当网关设备接收到局域网内任一用户设备发送的上网请求报文时，先基于维护的全局路由表确定用于转发上网请求报文的目标WAN口，再将上网请求报文传输到绑定该目标WAN口的VRF实例，并通过该VRF实例转发至互联网。由于多个VRF实例之间是互相隔离的，即，各个VRF实例能够独立转发报文且互不干扰，因此，即使网关设备的多个WAN口被分配相同网段的IP地址，网关设备内部也能对数据报文进行正确转发。
附图说明
图1示出了本申请实施例提供的一种应用场景的示意图。
图2示出了本申请实施例提供的一种全局路由表的示例图一。
图3示出了本申请实施例提供的一种全局路由表的示例图二。
图4示出了本申请实施例提供的一种报文转发方法的流程示意图一。
图5示出了本申请实施例提供的一种报文转发示例图一。
图6示出了本申请实施例提供的一种报文转发示例图二。
图7示出了本申请实施例提供的一种报文转发方法的流程示意图二。
图8示出了本申请实施例提供的一种报文转发装置的方框示意图。
图9示出了本申请实施例提供的一种网关设备的方框示意图。
图标：100-报文转发装置；101-VRF实例创建模块；102-路由添加模块；103-报文接收模块；105-处理模块；107-报文转发模块；108-路由管理模块；10-网关设备；11-处理器；12-存储器；13-总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
随着互联网的普及，网络已成为人们工作生活不可或缺的部分，上网需求的不断增加，也反推运营商不断地优化提升网络服务，设备提供商不断开发满足新需求的网络设备。
对于家庭、公司、企业单位等，当前上网模式主要是在内部部署一台网关设备，网关设备的WAN口接运营商网络，由运营商统一分配一个公用IP地址，网关设备的LAN口接内部各个用户设备。同时，在网关设备上启用网络地址转换(Network Address Translation，NAT)功能，则各个用户设备就可以通过网络设备访问互联网。
目前，传统的单WAN口的网关设备已经不能满足用户的上网需求，这种情况下，各设备提供商纷纷推出多WAN口的网关设备，这种网关设备有多个WAN口，并且不同的WAN口可以连接到不同的运营商网络，即，一个网关设备可以同时连接多个外网，从而既可保证网络随时畅通，又可提高上网带宽满足业务需求。
但是，各运营商为便于管理，通常会按区域来划分IP网段，这样同一网关设备上的多个WAN口就有可能被分配到相同网段的IP地址，导致多个WAN口间的IP地址冲突。
IP地址冲突是网络管理中的一个常见问题，随着网络的广泛应用，IP地址分配不断增加，IP地址冲突现象也与日剧增。通常，IP地址冲突包括以下两种：
一种是常规IP地址冲突，也就是设备与设备间的IP地址冲突，解决这种IP地址冲突的方法是找到冲突的设备然后重新修改其IP地址直到不再冲突即可；
另一种是同一网络设备上多个接口间的IP地址冲突，这主要体现为IP网段冲突。通常来说，同一网络设备的不同接口上配置的IP地址是不允许网段有冲突的，因为一旦出现这种网段冲突则设备内部就不能再正确地将数据报文转发出去了。显然，上述提到的同一网关设备的多个WAN口间的IP地址冲突，也属于这种类型。
因此，针对多WAN口的网关设备，如果出现多个WAN口被分配到相同网段的IP地址的情形，则会导致多个WAN口间的IP地址冲突，进而导致网关设备内部无法正确转发数据报文。
为了解决上述问题，本申请实施例预先在网关设备中创建多个VRF实例，使得一个VRF实例绑定一个WAN口，相当于每个VRF实例都各自拥有一个WAN口，当网关设备接收到局域网内任一用户设备发送的上网请求报文时，先基于维护的全局路由表确定用于转发上网请求报文的WAN口，再将上网请求报文传输到绑定该WAN口的VRF实例，并通过该VRF实例转发至互联网，由于多个VRF实例之间是互相隔离的，所以即使网关设备的多个WAN口被分配相同网段的IP地址，网关设备内部也能对数据报文进行正确转发。
在介绍本申请实施例的具体实现之前，先对一种可能的应用场景进行介绍。请参照图1，图1示出了一种应用场景的示意图，包括n个用户设备、多WAN口的网关设备、光猫及运营商网络。
需要指出的是，图1中示出的网关设备有3个WAN口仅为示例，本领域技术人员应当理解，实际应用中应当以网关设备的实际WAN口为准，本申请实施例对此不做任何限制。同时，为便于描述，下述实施例均以网关设备包括3个WAN口为例进行说明。
其中，网关设备的局域网(Local Area Network，LAN)口用来连接(家庭、商场、企业等)内部网络的n个用户设备。用户设备可以是，但不限于智能手机、智能电视、电脑、交换机等。
网关设备的WAN口用来连接外部网络(如以太网、光纤等)的接入线路，一个WAN口对应一条网络链路，即，一个WAN口通过一个光猫连接到一个运营商网络。
在本实施例中，为了保证即使网关设备的多个WAN口被分配到相同网段的IP地址，网关设备内部也能正确转发数据报文，需要预先在网关设备中创建多个VRF实例，使得一个VRF实例绑定一个WAN口。
在一种可能的实现方式中，在网关设备中创建多个VRF实例，使得一个VRF实例绑定一个WAN口的过程，可以包括：
S11，根据网关设备上WAN口的个数，创建相同个数的虚拟路由转发(VirtualRouting Forwarding，VRF)实例。
其中，VRF实例的标识可以根据WAN口的标识生成，例如，图1中三个WAN口的标识分别为gi0/1、gi0/2、gi0/3，则创建标识为vrf_g01、vrf_g02、vrf_g03的三个VRF实例。
VRF是一项计算机网络中使用的技术，每一个VRF实例都可以看作一个虚拟路由器，该虚拟路由器可以包括如下元素：一张独立路由表、一组归属于该VRF实例的接口、一组用于本VRF实例的路由协议。该三个元素在VRF实例内相互独立，VRF实例通过独立的路由表、接口管理、路由协议等对应的一系列模块控制报文转发，实现将VRF实例内部的报文转发控制在VRF实例内部，而VRF实例之间默认不能相互转发报文。
通常，一个网关设备可以维护一个或多个VRF实例，并同时维护一个到公网的路由表(也叫全局路由表)，多个VRF实例之间相互分离独立。
VRF实例创建完成后，可以理解地，相当于网关设备包括了多个虚拟路由器，接下来还需要将WAN口与VRF实例进行绑定。
S12，将每个WAN口分别加入到对应的VRF实例中。例如，将gi0/1加入vrf_g01，将gi0/2加入vrf_g02，将gi0/3加入vrf_g03。
将每个WAN口分别加入到对应的VRF实例中之后，配置每个WAN口的IP地址时，只需要在所在的VRF实例中检查IP地址冲突即可，用户无需再考虑各运营商提供的IP地址是否在同网段，有效简化了多WAN场景中的网关设备部署难度。
S13，配置每个WAN口的IP地址，并在每个WAN口所在的VRF实例中自动生成IP地址对应的直连路由，以完成WAN口与VRF实例的绑定。
可选地，以一个WAN口为例，配置该WAN口的IP地址的方式可以是，但不限于：
1、配置静态IP地址，这种是运营商为用户固定分配IP地址的方式，需要通过网关设备提供的配置命令将IP地址手动设置到WAN口上。
2、通过动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)获得IP地址，这种是运营商为用户动态分配IP地址的方式，在配置过程中，网关设备上开启DHCP客户端软件，当DHCP协商完成后客户端软件将获得的IP地址设置到WAN口上。
其中，DHCP是一个局域网的网络协议，是指由服务器控制一段IP地址范围，客户机登陆服务器时就可以自动获取服务器分配的IP地址和子网掩码。
3、通过拨号方式获得IP地址，这种是运营商为用户开通的拨号上网方式，用户需要在网关设备上开启拨号协商软件(如PPPoE)，当拨号协商完成后拨号软件将获得的IP地址设置到WAN口上。
当WAN口上的IP地址生效后，WAN口所在的VRF实例中会自动生成IP地址对应的直连路由，从而完成了WAN口与VRF实例的绑定。
经过上述过程，网关设备上包括了多个VRF实例，并且每个VRF实例都有与各自绑定的WAN口，可以理解地，相当于每个VRF实例都各自拥有一个WAN口。值得注意的是，多个VRF实例虽然都在同一个网关设备上，但相互之间是隔离的，每个VRF实例都有自己的WAN口，并且可以配置自己的路由表、地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)表等相关内容，即，各个VRF实例能够独立转发报文且互不干扰。
从图1可以看出，用户设备发送的上网请求报文，会通过LAN口到达网关设备，之后需要通过网关设备的全局路由表进行转发。
网关设备上没有VRF实例的时候，一个网关设备内部只有一套表，包括全局路由表、ARP表和介质访问控制(Media Access Control，MAC)表，网关设备上所有的端口都属于这套表管理。其中，全局路由表即为到公网的路由表，可以包括多个路由条目，每个路由条目都可以包括目的IP地址、网络协议、出口、下一条地址等内容。
网关设备上有了VRF实例之后，一个VRF实例会有一套表，包括路由表、ARP表和MAC表。此时，网关设备就包括原有的一套表和每个VRF实例的一套表，例如，图1中有三个VRF实例，则图1中的网关设备就包括全局VRF实例的一套表和每个VRF实例的一套表。
因此，为了保证上网请求报文能通过VRF实例转发到互联网，首先需要通过全局路由表，将上网请求报文从全局VRF实例传输到特定VRF实例。因此，还需要将网关设备的全局VRF和多个VRF实例连通，使得上网请求报文能从全局VRF实例跨到特定VRF实例。
在一种可能的实现方式中，将网关设备的全局VRF实例和多个VRF实例连通的过程，可以包括：
S14，在预先建立的全局路由表中添加多个缺省路由，使得一个缺省路由的出口指向一个WAN口。
为了将网关设备的全局VRF实例和多个VRF实例连通，通过前述介绍的S13的方式获取到每个WAN口的IP地址后，需要获取网关设备的下一跳地址，也就是每个WAN口连接的光猫的地址，并将每个WAN口的标识和对应的光猫的地址作为两个关键参数，在网关设备的全局路由表中添加缺省路由，使得一个缺省路由的出口指向一个WAN口。
例如，如图2所示，针对三个WAN口，分别添加三个缺省路由route1、route2、route3，每个缺省路由分别包括WAN口标识(gi0/1、gi0/2、gi0/3)和对应的光猫地址(192.168.100.2、192.168.100.1、192.168.200.1)，如此一来，即可使一个缺省路由的出口指向一个WAN口。
由于添加的缺省路由指定了“出口”和“下一跳地址”，因此，缺省路由就具备了从全局VRF实例跨到VRF实例的属性。
S15，将多个缺省路由形成负载路由。
在全局路由表中添加多个指向WAN口的缺省路由之后，将全局路由表中的多个缺省路由形成负载路由，达到的效果就是负载路由有了多个出口。例如，如图3所示，将缺省路由route1、route2、route3形成负载路由，这样负载路由就有了三个出口，一个出口指向一个WAN口。
如此，就能使全局路由表包括负载路由，负载路由有多个出口，并且一个出口指向一个WAN口。这样，网关设备在接收到用户设备发送的上网请求报文之后，可以从负载路由中确定出用于传输该上网请求报文的出口，再通过该出口将该上网请求报文传输至对应的VRF实例，利用VRF实例将该上网请求报文转发至互联网。
下面对本申请实施例提供的报文转发方法进行详细介绍。
请参照图4，图4示出了本申请实施例提供的报文转发方法的一种流程示意图。该报文转发方法应用于图1中的网关设备，可以包括以下步骤：
S101，接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文。
在本实施例中，上网请求报文可以包括，但不限于：源IP地址、目的IP地址、请求内容等信息。其中，源IP地址为用户设备的IP地址，例如，192.168.1.1。目的IP地址为用户上网所要访问的目的设备的IP地址，例如，用户在浏览器地址栏输入某个web服务器的域名，则目的IP地址即为该web服务器的IP地址，该IP地址可以是用户设备在自己的域名系统(Domain Name System，DNS)高速缓存中查找到的，也可以是用户设备向网络中的某台DNS服务器查询到的。
S102，基于维护的全局路由表，确定用于转发上网请求报文的目标WAN口。
在本实施例中，用户设备发起上网请求后，上网请求报文会通过LAN口到达网关设备，此时上网请求报文在网关设备的全局VRF实例，需要通过网关设备的全局路由表进行转发。
前面我们已经介绍到，全局路由表包括负载路由，负载路由有多个出口，并且一个出口指向一个WAN口，例如，如图5所示，负载路由有gi0/1、gi0/2、gi0/3这三个出口，分别指向三个WAN口。因此，只要从负载路由中找出上网请求报文对应的出口，该出口指向的WAN口即为用于转发上网请求报文的WAN口。
可选地，可以对上网请求报文的源IP地址、或者源IP地址和目的IP地址进行哈希运算，再根据运算结果匹配对应的出口，例如，匹配到的出口为gi0/1，gi0/1指向WAN1，则WAN1即为用于转发上网请求报文的WAN口。
需要指出的是，在负载路由中确定上网请求报文对应的出口的方式，可以由用户根据实际需要灵活设置，除了源IP地址和目的IP地址之外，还可以考虑流量均衡等因素，来设置符合自己需求的出口选择策略，本申请实施例对此不做任何限制。
在本实施例中，目标WAN口是指，从负载路由中确定出的上网请求报文对应的出口指向的WAN口，也就是用于转发上网请求报文的WAN口，例如，WAN1。
S103，从预先创建的多个虚拟路由转发VRF实例中，确定出绑定目标WAN口的VRF实例。
如图5所示，通过从负载路由中选择出上网请求报文对应的出口(例如，gi0/1)，得到用于转发上网请求报文的目标WAN口(例如，WAN1)之后，由于每个VRF实例都有与各自绑定的WAN口，即，每个VRF实例都各自拥有一个WAN口。因此，就能从多个VRF实例中找到绑定目标WAN口的VRF实例，也就是拥有目标WAN口的VRF实例，例如，VRF1。
S104，将上网请求报文传输至绑定目标WAN口的VRF实例，并利用绑定目标WAN口的VRF实例将上网请求报文转发至互联网。
如图5所示，从负载路由中选择出对应的出口(例如，gi0/1)，以及确定出绑定目标WAN口的VRF实例(例如，VRF1)之后，就能通过负载路由中对应的出口(例如，gi0/1)将上网请求报文从全局VRF实例传输到绑定目标WAN口的VRF实例(例如，VRF1)，之后，该VRF实例(例如，VRF1)可以利用自身的路由表，将上网请求报文转发到对应的光猫(例如，光猫1)，再通过光猫(例如，光猫1)转发到互联网。
如此，用户设备发送的上网请求报文，通过LAN口到达网关设备后，先通过网关设备的全局路由表传输到特定的VRF实例，再通过该特定的VRF实例转发到互联网，由于多个VRF实例之间是互相隔离的，所以即使网关设备的多个WAN口被分配相同网段的IP地址，网关设备内部也能对数据报文进行正确转发。
在一种可能的情形下，多WAN口的网关设备，虽然可以通过不同的WAN口连接到不同的运营商网络，但是，实际中可能会存在某个运营商网络不通的情形，此时，如果依然用连接该运营商网络的WAN口转发报文，则会导致用户无法上网。
针对这一问题，本申请实施例中，可以定期检测每个WAN口连接的运营商网络是否畅通，如果检测到某个运营商网络不通，则将该运营商网络的上网流量分配到其他的运营商网络，从而可以保证用户能稳定上网，同时能充分利用每个WAN口的上网带宽。
因此，在上述步骤S15之后，也就是，通过将多个缺省路由形成负载路由，连通网关设备的全局VRF实例和多个绑定目标WAN口的VRF实例之后，本申请实施例提供的报文转发方法，还包括S16。
S16，针对每个缺省路由，按照预设时间间隔检测缺省路由对应的WAN口是否正常联网；若是，则保持负载路由不变；若否，则将缺省路由从负载路由中删除，直至检测到缺省路由对应的WAN口正常联网，重新将缺省路由加入负载路由。
在本实施例中，针对添加到全局路由表中的每个缺省路由，可以在每个缺省路由上绑定链路跟踪实例，即，一个缺省路由与一个链路跟踪实例绑定，通过链路跟踪实例检测该缺省路由的出口指向的WAN口是否正常联网。
可选地，在每个缺省路由上绑定链路跟踪(Track)实例的过程，可以包括：
第一步，创建链路跟踪实例，每个WAN口对应一个链路跟踪实例，例如，gi0/1、gi0/2、gi0/3分别对应链路跟踪实例track1、track2、track3。
第二步，根据不同的应用需求，可以将链路跟踪实例设置成不同的类型。
链路跟踪的类型，用于指示链路跟踪实例的检测方式。例如，链路跟踪实例的类型为ping、DNS等，则相应地检测方式为ping检测、通过DNS服务器进行检测等。检测方式可以根据实际的应用需求灵活选择，本申请实施例对此不做任何限制。
另外，考虑到互联网中的服务器有可能禁掉了ping之类的检测方式，因此，可以设置链路跟踪类型为DNS，并且指定好DNS服务器地址。
第三步，将链路跟踪实例分别绑定到缺省路由上，例如，将track1、track2、track3分别绑定到route1、route2、route3上。
可选地，以任意一个缺省路由为例，步骤S16中按照预设时间间隔检测缺省路由对应的WAN口是否正常联网的过程，可以包括S161～S163。
S161，利用与缺省路由绑定的链路跟踪实例，按照预设时间间隔向域名解析服务器发送域名解析请求。
S162，若链路跟踪实例接收到域名解析服务器返回的解析结果，则判定缺省路由的出口指向的WAN口正常联网。
S163，若链路跟踪实例未接收到域名解析服务器返回的解析结果，则判定缺省路由的出口指向的WAN口未正常联网。
在本实施例中，对于任意一个缺省路由，利用与该缺省路由绑定的链路跟踪实例可以按照预设的DNS参数(例如，某个域名)，以预设时间间隔(例如，5s或者10s)向DNS服务器进行请求，即，以预设的某个域名向DNS服务器查询IP地址。如果链路跟踪实例收到DNS服务器返回的IP地址，则说明该缺省路由的出口指向的WAN口访问互联网正常；如果链路跟踪实例未收到DNS服务器返回的IP地址，则说明该缺省路由的出口指向的WAN口访问互联网异常。
例如，如果track3检测到图5中的WAN3访问互联网异常，则在负载路由中，将出口指向WAN3的缺省路由删除，即，将缺省路由route3删除。如图6所示，此时负载路由包括route1、route2这两个缺省路由，即，负载路由有两个出口，分别指向WAN1和WAN2。
将route3从负载路由中删除之后，用户设备发送的上网请求报文，通过LAN口到达网关设备后，就只会传输到VRF1或者VRF2，从而能够保证用户正常上网。
由于每个缺省路由绑定的链路跟踪实例是按照预设时间间隔检测的，因此，如果后续检测到WAN3访问互联网恢复正常，则将缺省路由route3重新加入负载路由。
可选地，预设时间间隔可以是5s或者10s，用户可以根据实际情况(例如，DNS服务器响应时间等)进行灵活设置，本申请实施例对此不做任何限制。
需要指出的是，上述链路跟踪实例通过DNS服务器进行检测的方式，只是检测WAN口是否正常联网的一种方式，本领域技术人员应当理解，在实际中，用户还可以采用其他方式进行检测，例如，ping检测，本申请实施例对此不做任何限制。
可选地，以任意一个缺省路由和该缺省路由绑定的链路跟踪实例为例，如果链路跟踪实例检测到WAN口访问互联网正常，则可以设置自身的状态为有效；如果链路跟踪实例检测到WAN口访问互联网异常，则可以设置自身的状态为无效。
相应地，当链路跟踪实例的状态改变时，同步修改缺省路由的状态为有效或者无效。例如，当track3的状态从有效变为无效时，同步修改route3的状态为无效，将route3从负载路由中删除。当track3的状态从无效变为有效时，同步修改route3的状态为有效，将route3重新加入负载路由。
可以理解地，步骤S16和前述介绍的步骤S101～S104是并列执行的，并且互相独立。
在一种可能的实现方式中，由于负载路由的出口会根据WAN口是否畅通发生改变，因此，步骤S102中，基于维护的全局路由表，确定用于转发上网请求报文的目标WAN口的过程，可以包括S1021～S1022。
S1021，按照预先配置的路由选择策略，从负载路由中确定出上网请求报文对应的目标缺省路由。
S1022，将目标缺省路由对应的WAN口，作为目标WAN口。
在本实施例中，路由选择策略，可以是根据上网请求报文的源IP地址、或者源IP地址和目的IP地址进行哈希运算，并根据运算结果匹配上网请求报文对应的目标缺省路由；也可以是用户考虑流量均衡等因素设置的符合自身需求的路由选择策略。
目标缺省路由，是指从负载路由中选择的，用于将上网请求报文从全局VRF实例传输到特定VRF实例的缺省路由。例如，图5中，目标缺省路由可能是route1、route2、route3中的任意一个；图6中，目标缺省路由可能是route1、route2中的任意一个。目标WAN口，是指目标缺省路由的出口指向的WAN口。例如，假设目标缺省路由为route1，则目标WAN口为WAN1。
相应地，步骤S104中，将上网请求报文传输至绑定目标WAN口的VRF实例，并利用绑定目标WAN口的VRF实例将上网请求报文转发至互联网的过程，可以包括S1041～S1043。
S1041，通过目标缺省路由的出口，将上网请求报文传输至绑定目标WAN口的VRF实例。
S1042，对上网请求报文中的源IP地址进行网络地址转换，以将源IP地址替换为目标WAN口的公网IP地址。
S1043，通过目标WAN口将转换后的上网请求报文转发至互联网。
以图6为例，假设目标缺省路由为route1，则通过route1将上网请求报文从全局VRF实例传输至VRF1。由于VRF1拥有WAN1，则先对上网请求报文中的源IP地址进行NAT转换，即，将上网请求报文中的源IP地址从用户设备的IP地址，替换为运营商1为WAN1分配的公网IP地址。NAT转换完成后，通过WAN1将上网请求报文转发至光猫1，再由光猫1转发至运营商网络1。
在一种可能的实现方式中，将上网请求报文转发到互联网以后，互联网会对进行响应，并返回响应报文。相应地，从互联网返回的响应报文，在WAN口进行NAT转换后，由拥有该WAN口的VRF实例传输到全局VRF实例，即，完成从特定VRF实例跨全局VRF实例的传输，再由全局VRF实例转发到对应的用户设备。
因此，在图4的基础上，请参照图7，在步骤S104之后，该报文转发方法还可以包括S105～S107。
S105，通过目标WAN口接收互联网基于上网请求报文返回的响应报文。
S106，对响应报文中的目的IP地址进行网络地址转换，以将目的IP地址替换为用户设备的IP地址。
S107，利用绑定目标WAN口的VRF实例将转换后的响应报文转发至用户设备。
以图6为例，通过WAN1将上网请求报文转发至互联网之后，互联网响应该上网请求报文并返回响应报文，响应报文通过WAN1到达VRF1之后，先对响应报文中的目的IP地址进行NAT转换，即，将响应报文中的目的IP地址从运营商1为WAN1分配的公网IP地址替换为用户设备的IP地址。NAT转换完成后，VRF1将响应报文传输到全局VRF实例，再由全局VRF实例转发至用户设备。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：
首先，预先在网关设备中创建多个VRF实例，使得一个VRF实例绑定一个WAN口，相当于每个VRF实例都各自拥有一个WAN口，同时，在全局路由表中增加负载路由，负载路由有多个出口并且一个出口指向一个WAN口。这样，网关设备在接收到用户设备发送的上网请求报文之后，先从负载路由中确定出用于传输该上网请求报文的出口，再通过该出口将该上网请求报文传输至对应的VRF实例，利用VRF实例将该上网请求报文转发至互联网。如此，即使网关设备的多个WAN口被分配相同网段的IP地址，网关设备内部也能对数据报文进行正确转发，使得用户无需再考虑各运营商为WAN口分配的IP地址是否在同网段，有效简化了多WAN口场景中的网关设备部署难度。
其次，通过链路跟踪实例定期检测每个WAN口是否畅通，并将不通的WAN口对应的缺省路由从负载路由中删除。如此，当其中某个WAN口不通时，上网流量会自动负载到其他WAN口上，各WAN口对上网流量既相互分担又相互备份，从而既能满足用户稳定上网的诉求，又能让用户最大限度地利用自己购买的带宽资源。
为了执行上述方法实施例及各个可能的实施方式中的相应步骤，下面给出一种报文转发装置的实现方式。
请参照图8，图8示出了本申请实施例提供的报文转发装置100的方框示意图。报文转发装置100应用于图1中的网关设备，报文转发装置100包括：报文接收模块103、处理模块105和报文转发模块107。
报文接收模块103，用于接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文。
处理模块105，用于基于维护的全局路由表，确定用于转发上网请求报文的目标WAN口；从预先创建的多个虚拟路由转发VRF实例中，确定出绑定目标WAN口的VRF实例，其中，一个VRF实例绑定一个WAN口。
报文转发模块107，用于将上网请求报文传输至绑定目标WAN口的VRF实例，并利用绑定目标WAN口的VRF实例将上网请求报文转发至互联网。
可选地，报文转发装置100还可以包括VRF实例创建模块101和路由添加模块102。
VRF实例创建模块101，用于根据网关设备上WAN口的个数，创建相同个数的VRF实例；将每个WAN口分别加入到对应的VRF实例中；配置每个WAN口的IP地址，并在每个WAN口所在的VRF实例中自动生成IP地址对应的直连路由，以完成WAN口与VRF实例的绑定。
路由添加模块102，用于在预先建立的全局路由表中添加多个缺省路由，使得一个缺省路由的出口指向一个WAN口；将多个缺省路由形成负载路由。
可选地，报文转发装置100还可以包括路由管理模块108。
路由管理模块108，用于针对每个缺省路由，按照预设时间间隔检测缺省路由对应的WAN口是否正常联网；若是，则保持负载路由不变；若否，则将缺省路由从负载路由中删除，直至检测到缺省路由对应的WAN口正常联网，重新将缺省路由加入负载路由。
可选地，一个缺省路由与一个链路跟踪实例绑定；
路由管理模块108执行按照预设时间间隔检测缺省路由对应的WAN口是否正常联网的方式，包括：
利用与缺省路由绑定的链路跟踪实例，按照预设时间间隔向域名解析服务器发送域名解析请求；
若链路跟踪实例接收到域名解析服务器返回的解析结果，则判定缺省路由的出口指向的WAN口正常联网；
若链路跟踪实例未接收到域名解析服务器返回的解析结果，则判定缺省路由的出口指向的WAN口未正常联网。
可选地，处理模块105执行基于维护的全局路由表，确定用于转发上网请求报文的目标WAN口的方式，包括：
按照预先配置的路由选择策略，从负载路由中确定出上网请求报文对应的目标缺省路由；
将目标缺省路由对应的WAN口，作为目标WAN口。
可选地，报文转发模块107具体用于：
通过目标缺省路由的出口，将上网请求报文传输至绑定目标WAN口的VRF实例；
对上网请求报文中的源IP地址进行网络地址转换，以将源IP地址替换为目标WAN口的公网IP地址；
通过目标WAN口将转换后的上网请求报文转发至互联网。
可选地，报文接收模块103，还用于通过目标WAN口接收互联网基于上网请求报文返回的响应报文。
处理模块105，还用于对响应报文中的目的IP地址进行网络地址转换，以将目的IP地址替换为用户设备的IP地址；
报文转发模块107，还用于利用绑定目标WAN口的VRF实例将转换后的响应报文转发至用户设备。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的报文转发装置100的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
请参照图9，图9示出了本申请实施例提供的网关设备10的方框示意图。网关设备10可以是路由器、交换机等，包括处理器11、存储器12及总线13，处理器11通过总线13与存储器12连接。
存储器12用于存储程序，处理器11在接收到执行指令后，执行所述程序以实现上述实施例揭示的报文转发方法。
存储器12可能包括高速随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失存储器(non-volatile memory，NVM)。
处理器11可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器11中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器11可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicDevice，CPLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、嵌入式ARM等芯片。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器11执行时实现上述实施例揭示的报文转发方法。
综上所述，本申请实施例提供的一种报文转发方法、装置、网关设备及存储介质，预先在网关设备中创建多个VRF实例使得一个VRF实例绑定一个WAN口，相当于每个VRF实例都各自拥有一个WAN口，同时，在全局路由表中增加负载路由，负载路由有多个出口并且一个出口指向一个WAN口；当网关设备接收到局域网内任一用户设备发送的上网请求报文时，先基于维护的全局路由表确定用于转发上网请求报文的目标WAN口，再将上网请求报文传输到绑定该目标WAN口的VRF实例，并通过该VRF实例转发至互联网，由于多个VRF实例之间是互相隔离的，即，各个VRF实例能够独立转发报文且互不干扰，因此，即使网关设备的多个WAN口被分配相同网段的IP地址，网关设备内部也能对数据报文进行正确转发。另外，当其中某个WAN口不通时，上网流量会自动负载到其他WAN口上，各WAN口对上网流量既相互分担又相互备份，从而既能满足用户稳定上网的诉求，又能让用户最大限度地利用自己购买的带宽资源。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种报文转发方法，其特征在于，应用于网关设备，所述网关设备包括多个广域网WAN口，所述方法包括：
在预先建立的全局路由表中添加多个缺省路由，使得一个所述缺省路由的出口指向一个WAN口；将所述多个缺省路由形成负载路由；
接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文；
基于维护的全局路由表，从所述负载路由中确定用于转发所述上网请求报文的目标WAN口；
从预先创建的多个虚拟路由转发VRF实例中，确定出绑定所述目标WAN口的VRF实例，其中，一个VRF实例绑定一个WAN口；
将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例，并利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将所述上网请求报文转发至互联网。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述多个缺省路由形成负载路由的步骤之后，所述方法还包括：
针对每个所述缺省路由，按照预设时间间隔检测所述缺省路由对应的WAN口是否正常联网；
若是，则保持所述负载路由不变；
若否，则将所述缺省路由从所述负载路由中删除，直至检测到所述缺省路由对应的WAN口正常联网，重新将所述缺省路由加入所述负载路由。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，一个所述缺省路由与一个链路跟踪实例绑定；
所述按照预设时间间隔检测所述缺省路由对应的WAN口是否正常联网的步骤，包括：
利用与所述缺省路由绑定的所述链路跟踪实例，按照所述预设时间间隔向域名解析服务器发送域名解析请求；
若所述链路跟踪实例接收到所述域名解析服务器返回的解析结果，则判定所述缺省路由的出口指向的WAN口正常联网；
若所述链路跟踪实例未接收到所述域名解析服务器返回的所述解析结果，则判定所述缺省路由的出口指向的WAN口未正常联网。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于维护的全局路由表，从所述负载路由中确定用于转发所述上网请求报文的目标WAN口的步骤，包括：
按照预先配置的路由选择策略，从所述负载路由中确定出所述上网请求报文对应的目标缺省路由；
将所述目标缺省路由对应的WAN口，作为所述目标WAN口。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例，并利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将所述上网请求报文转发至互联网的步骤，包括：
通过所述目标缺省路由的出口，将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例；
对所述上网请求报文中的源IP地址进行网络地址转换，以将所述源IP地址替换为所述目标WAN口的公网IP地址；
通过所述目标WAN口将转换后的上网请求报文转发至所述互联网。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述目标WAN口接收所述互联网基于所述上网请求报文返回的响应报文；
对所述响应报文中的目的IP地址进行网络地址转换，以将所述目的IP地址替换为所述用户设备的IP地址；
利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将转换后的响应报文转发至所述用户设备。
7.一种报文转发装置，其特征在于，应用于网关设备，所述网关设备包括多个广域网WAN口，所述装置包括：
路由添加模块，用于在预先建立的全局路由表中添加多个缺省路由，使得一个所述缺省路由的出口指向一个WAN口；将所述多个缺省路由形成负载路由；
报文接收模块，用于接收局域网内任一用户设备发送的上网请求报文；
处理模块，用于基于维护的全局路由表，从所述负载路由中确定用于转发所述上网请求报文的目标WAN口；从预先创建的多个虚拟路由转发VRF实例中，确定出绑定所述目标WAN口的VRF实例，其中，一个VRF实例绑定一个WAN口；
报文转发模块，用于将所述上网请求报文传输至绑定所述目标WAN口的VRF实例，并利用绑定所述目标WAN口的VRF实例将所述上网请求报文转发至互联网。
8.一种网关设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于在执行所述程序时，实现权利要求1-6中任一项所述的报文转发方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的报文转发方法。
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