CN1479496A - 在三层网络中查找路由下一跳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三层网络中通过多重迭代查找路由下一跳的方法，属于数据通信技术领域。该方法首先在三层网络设备的路由项中设置一个状态标记；再检查路由项的下一跳设备是否与本设备的接口直接相邻，若直接相邻，则将此路由项标记为“有效”，若不直接相邻，则将该路由项标记为“等待迭代”；再将路由项根据根据不同状态进行跌代，使用跌代成功的路由项转发报文。本发明的方法，依赖“多重迭代”的自动寻找转发的出接口，极大地减少了网络管理的工作量，而且配置的路由项可以迭代到动态路由协议生成的路由项上，因此可以利用动态路由协议连通到远端网络，而不必考虑动态路由协议运行的具体网络拓扑。
Description
技术领域
本发明涉及一种在三层网络中查找路由下一跳的方法，属于数据通信技术领域。
背景技术
路由器和三层交换机都属于三层网络设备，配置路由并在网络中进行报文转发是它们的最基本功能之一。一般来说，一台三层网络设备上面至少有2个或多个网络接口，每一个接口可以连接一个网络，三层设备就是连接不同网络的中间节点。图1所示为一种简单网络，其中的B必须和A直接相连。
为了在路由器A上访问到网络M，可以在路由器A上配置如下路由项，每一个路由项由“目的地址”、“出接口”、“下一跳设备”这3项组成。
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 |
| 1 | M | A1 | 路由器B |
无论采用何种具体的网络层协议，路由项的形式都是类似的。网络层协议可能会是IPv4，也可能会是IPX或者IPv6。对于最常见的IPv4协议作为三层网络协议，路由器A上路由项可能表现成如下形式：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 |
| 1 | 10.0.0.0/8 | E1 | 2.0.0.1 |
路由器A中可能存在很多这样的路由项，用于指示A如何通向各个不同的网络。当路由器A收到一个数据报文时，将首先判断这个报文是否是送给自己的，如果不是给自己的报文，路由器A将在路由项中查找最为匹配的路由项，然后将报文送给下一跳所指定的路由器。
在传统的三层网络设备中，路由项中指定的“下一跳设备”必须是和本设备直接相邻的。这是因为，对于非直接相邻设备，通过传统方法无法找到路由项在转发过程中的出接口，这样数据报文就无法发送出去，因而导致数据流中断。
传统方法，即在路由项中指定直接相邻“下一跳设备”，将导致组网配置复杂。假设有一个由多台路由器相连的配置网络，那么就必须逐台配置、逐台依次指定到达各个目标网络的相邻下一跳设备。并且在网络拓扑发生变化时，还必须逐台更改配置，因此网络维护的工作量将非常大。
发明内容
本发明的目的是提出一种三层网络中查找路由下一跳的方法，以简化三层网络配置，减少网络管理的工作量。
本发明提出的三层网络中查找路由下一跳的方法，包括如下各步骤：
(1)为三层网络设备的每一个路由项，设置一个位置存放状态标记；
(2)检查每一个路由项的下一跳设备，是否与本设备的一个接口直接相邻，若下一跳设备与本设备直接相邻，则将此路由项标记为“有效”，若不直接相邻，则将该路由项标记为“等待迭代”；
(3)检查标记为“等待迭代”的第i个路由项，若该路由器项的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；
(4)将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；
(5)使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
上述方法中，位置存放状态标记为“有效”、“等待迭代”和“迭代成功”。
上述方法中，判断是否与本设备的一个接口直接相邻的方法是，判断“下一跳设备”与本路由器的某一个接口是否属于同一个网络前缀，若相同，则下一跳设备与本设备直接相邻。
本发明的方法，如果因为某种原因，例如人工配置的改变，或链路的改变时，则该方法还应包括以下步骤：
1、若将一条“有效”或者“迭代成功”的第j个路由项删除，则重新遍历所有处于“迭代成功”的路由项；
2、遍历中若发现第i个路由项迭代了第j个路由项，则将该路由项i重新标记为“等待迭代”；
3、路由项i的出接口被置空，路由项不再参加转发，直到重新变成“迭代成功”。
上述情况下，当第j个路由项由“迭代成功”变成“等待迭代”后，需要重新遍历所有处于“迭代成功”的路由项；遍历中若发现第i个路由项迭代了第j个路由项，则将该路由项i重新标记为“等待迭代”；路由项i的出接口被置空，路由项不再参加转发，直到重新变成“迭代成功”。
本发明的方法，如果因为某种原因，例如人工配置的改变，或链路的改变时，则该方法还应包括以下步骤：
1、当增加一个新的“有效”路由项j时，则遍历所有处于“等待迭代”的路由项，检查是否有路由项需要进行迭代；
2、遍历中若发现路由项i的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；
3、将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；
4、使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
上述情况下，当一个“等待迭代”的路由项j变成了“迭代成功”后，则遍历所有处于“等待迭代”的路由项，检查是否有路由项需要进行迭代。遍历中若发现路由项i的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
本发明提出的三层网络中通过多重迭代查找路由下一跳的方法，具有以下优点：
1、使用“多重迭代”的方式在三层网络设备上可以极大地简化网络配置，网络管理员可以指定非相邻设备作为路由的下一跳设备，然后依赖“多重迭代”的功能自动寻找转发的出接口。
2、当三层网络设备的周边拓扑发生变化时，网络路由项配置可以不改变，“多重迭代”功能会自动调整实际进行转发的出接口来适应网络变化，从而大大的减少了网络管理的工作量。
3、配置的路由项可以迭代到动态路由协议生成的路由项上，这样可以利用动态路由协议连通到远端网络，而不必考虑动态路由协议运行的具体网络拓扑。
4、“多重迭代”是一个本地路由配置和转发选择的功能，并不需要整个网络的设备支持，因此可以方便通过逐个升级网络设备软件来实现。
附图说明：
图1是一个已有的简单网络的示意图。
图2和图3为本发明的两个实施例的网络示意图。
具体实施方式：
本发明提出的三层网络中通过多重迭代查找路由下一跳的方法，包括如下各步骤：
1、为三层网络设备的每一个路由项，设置一个位置存放状态标记；可能有3种标记：“有效”、“等待迭代”、“迭代成功”。每一个路由项同时有且只可能有其中一个标记。只有标记为“有效”、“迭代成功”的路由项才会有“出接口”，才能够指导报文转发。处于“等待迭代”状态的路由项出接口为“空”，不可以指导报文转发；
2、检查每一个路由项的下一跳设备，是否与本设备的一个接口直接相邻；可以根据“下一跳设备”是否和本路由器的某一个接口属于同一个网络前缀来判断；
3、若下一跳设备与本设备直接相邻，则将此路由项标记为“有效”；
4、若下一跳设备与本设备不直接相邻，则将该路由项标记为“等待迭代”；
5、检查标记为“等待迭代”第i个路由项，若该路由器项的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；然后将路由项i标记为“迭代成功”，并将路由项j的“出接口”作为路由项i的“出接口”，也就是使用路由项j的出接口来指导路由项i的报文转发，在路由项i中记录：“迭代了路由项j”。
如果因为某种原因，例如人工配置的改变，或链路的改变，而将一条“有效”或者“迭代成功”的路由项j删除，则需要重新遍历所有处于“迭代成功”的路由项，如果发现某一个路由项i迭代了路由项j，则将这样的路由项i重新标记为“等待迭代”，路由项i的出接口被置空，路由项不再参加转发，直到重新变成“迭代成功”。
由于上述情况，而使一个“迭代成功”的路由项j变成“等待迭代”，则需要重新遍历所有处于“迭代成功”的路由项，即当发现某一个路由项i迭代了路由项j时，则将该路由项i重新标记为“等待迭代”，路由项i的出接口被置空，路由项不再参加转发，直到重新变成“迭代成功”。
如果因为某种原因，例如人工配置的改变，或链路的改变时，则该方法还应包括以下步骤：
1、当增加一个新的“有效”路由项j时，则遍历所有处于“等待迭代”的路由项，检查是否有路由项需要进行迭代；
2、遍历中若发现路由项i的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；
3、将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；
4、使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
上述情况下，当一个“等待迭代”的路由项j变成了“迭代成功”后，则遍历所有处于“等待迭代”的路由项，检查是否有路由项需要进行迭代。遍历中若发现路由项i的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
上述迭代过程可以是一个多重迭加的过程，也就是说，可能存在第一路由项被第二路由项迭代，第二路由项又可能被第三路由项迭代，形成一个迭代链。
本发明方法中的三层网络设备可以是路由器或三层交换机。
上述方法中的路由项可以是人工配置的路由项，也可以是动态路由协议生成的路由项。
下面以图2为例说明本发明“多重迭代”的过程，如图2所示，有A、B、C这3台三层网络设备，C连接了一个网络N，设备A具有“多重迭代”功能。
一)在A上配置如下路由项：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| i | N | 无 | 路由器C | 等待迭代 |
因为现在C不是A的直接相邻路由器，所以此路由被标记为等待迭代。
二)再在A上配置一条路由项j：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| j | C | A1 | 路由器B | 有效 |
根据“多重迭代”功能，路由项j被路由项i迭代。路由项i变成：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| i | N | A1 | 路由器C | 迭代成功[迭代j] |
三)如果因为网络变化，路由项j被删除，同时添加了路由项k：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| k | C | A2 | 路由器D | 有效 |
根据“多重迭代”功能，路由项i不需要重新配置，将自动改变为：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| i | N | A2 | 路由器C | 迭代成功[迭代k] |
这样数据流将不受影响，仍然可以通过路由项i进行转发。
在网络中存在动态路由协议时，“多重迭代”功能将更加具有实际使用价值。
动态路由协议(如OSPF、RIP等)根据各自的算法，生成“动态路由项”，这样的路由是一种处于“有效”状态的路由项。“动态路由项”一般可以维持一个区域范围内的连通性。
在图3所示的网络中，网络设备A通过一个网络M和网络设备B相连，网络设备B连接着一个目标网络N。A有多个接口连接到网络M上，网络M中运行OSPF动态路由协议来维持网络的连通性，也维持着A-B之间的连通性。
那么在A上可以配置这样的一条路由项i：
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| i | N | 无 | 路由器B | 等待迭代 |
因为现在B不是A的直接相邻路由器，所以此路由被标记为等待迭代。
因为网络N中的动态路由协议维持着A和B之间的连通性，即网络M中的动态路由协议可以发现了从A到达B的路由项j，那么路由项j马上可以被路由项i迭代，路由项i成为“迭代成功”，获得了有效的出接口，可以指导报文转发。
| 编号 | 目的网络 | 出接口 | 下一跳设备 | 状态 |
| i | N | A1 | B | 迭代成功[迭代j] |
这种情况下，“多重迭代”的重要意义在于：无论网络M中的拓扑结构如何变更，只要动态路由协议仍然可以维持A-B之间的连通性，那么路由项i就不需要重新配置，不需要人工进行管理。“多重迭代”将自动维护路由项i的有效性，自动获得正确的出接口来进行报文转发。
Claims (9)
1、一种三层网络中查找路由下一跳的方法，其特征在于该方法包括如下各步骤：
(1)为三层网络设备的每一个路由项，设置一个位置存放状态标记；
(2)检查每一个路由项的下一跳设备，是否与本设备的一个接口直接相邻，若下一跳设备与本设备直接相邻，则将此路由项标记为“有效”，若不直接相邻，则将该路由项标记为“等待迭代”；
(3)检查标记为“等待迭代”的第i个路由项，若该路由器项的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；
(4)将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；
(5)使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的位置存放状态标记为“有效”、“等待迭代”和“迭代成功”。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于判断是否与本设备的一个接口直接相邻的方法是判断“下一跳设备”与本路由器的某一个接口是否属于同一个网络前缀，若相同，则下一跳设备与本设备直接相邻。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括以下步骤：
(1)若将一条“有效”或者“迭代成功”的第j个路由项删除，则重新遍历所有处于“迭代成功”的路由项；
(2)遍历中若发现第i个路由项迭代了第j个路由项，则将该路由项i重新标记为“等待迭代”；
(3)路由项i的出接口被置空，路由项不再参加转发，直到重新变成“迭代成功”。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于该方法还包括以下步骤：
(1)当第j个路由项由“迭代成功”变成“等待迭代”后，重新遍历所有处于“迭代成功”的路由项；
(2)遍历中若发现第i个路由项迭代了第j个路由项，则将该路由项i重新标记为“等待迭代”；
(3)路由项i的出接口被置空，路由项不再参加转发，直到重新变成“迭代成功”。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括：
(1)当增加一个新的“有效”路由项j时，则遍历所有处于“等待迭代”的路由项，检查是否有路由项需要进行迭代；
(2)遍历中若发现路由项i的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；
(3)将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；
(4)使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于该方法还包括：
(1)当一个“等待迭代”的路由项j变成了“迭代成功”后，则遍历所有处于“等待迭代”的路由项，检查是否有路由项需要进行迭代。
(2)遍历中若发现路由项i的“下一跳设备”处于一个“有效”或者“迭代成功”状态的第j个路由项的“目的地址”范围内，则路由项i迭代了路由项j；
(3)将路由项i标记为“迭代成功”，并在路由项i中记录：“迭代了路由项j”；
(4)使用路由项j的出接口转发路由项i的报文。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中的三层网络设备为路由器或三层交换机。
9、如权利要求1所述的方法，其中的路由项为人工配置，或由动态路由协议生成。
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