CN1838609A - 一种集中式业务处理方法及路由设备 - Google Patents

Abstract

本发明针对目前分布式路由设备存在的对原有报文流程影响大、成本高的弊端，公开了一种集中式业务处理方法及相关设备，包括如下关键步骤：在路由设备中增加至少一块业务处理板；根据转发表特性和业务处理需要对设备进行配置；根据配置修改入接口板上的转发表；入接口板根据修改后的转发表将报文转至业务处理板；业务处理板根据修改前的转发表将报文转出。本发明增加了新的业务处理板，通过FIB或者ACL，将新业务报文转发到业务处理板上，对其他报文的处理没有任何影响，设备原有接口板仍可保留，降低了网络运营商的升级成本。

Description

一种集中式业务处理方法及路由设备

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，具体地说，涉及一种集中式业务处理方法及应用该方法的路由设备。

背景技术

随着IP网络的发展，人们对路由器、交换机等路由设备的需求不再仅仅限于基本的报文转发功能，各种各样的新型业务类型越来越成为新建网络或者网络升级时关注的焦点，比如NAT(网络地址转换)、CSS(内容交换系统)、VPN(虚拟私有网络)、安全、BAS(宽带接入服务)等等。因此，如何对现有的网络设备进行改造，不断满足用户对各种新业务的需求，同时又不影响原有基本业务的稳定运行成为当前需要解决的一个问题。

目前的网络设备多为分布式路由设备，其业务处理架构如图1所示，主要由主控路由板、接口板、交换网板等几部分组成。为了在分布式路由设备上添加新的业务处理能力，现有通常的做法是对路由设备的所有接口板进行升级，使原有路由设备上的所有线路板都具有处理新增业务特性的能力。

采用这种分布式业务处理架构实现各种新的业务特性，虽能实现对现有路由设备进行升级，但其具有以下缺点：

1、对IP报文的原有处理流程影响大。对IP报文进行业务处理，必然会增加处理复杂度，降低报文的处理速度。虽然不是所有报文都需要进行业务处理，但采用分布式架构的业务处理方法则无法进行很好的区分。

2、对于网络运营商来说，采用分布式业务处理架构对网络设备进行升级的最大缺点是投资大。由于目前分布式路由设备的接口板基本上采用不可编程的ASIC(专用集成电路)芯片，无法通过软件升级的方法添加新业务处理能力，只能更换原有设备所有的接口板，造成原有设备投资的浪费。

发明内容

本发明目的即在于克服上述现有技术的不足，提出了一种集中式业务处理方法及路由设备，通过为分布式路由设备添加遵循集中式业务处理架构的业务处理板，从而可以方便迅速的满足目前IP网络中新业务层出不穷，网络设备需要不断升级以适应新业务需求的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种集中式业务处理方法，应用在路由设备中，其中包括如下步骤：

(1)在路由设备中增加至少一块业务处理板；

(2)根据业务处理需要及其使用的转发表特性对设备进行配置；

(3)根据配置修改入接口板上的转发表；

(4)入接口板根据修改后的转发表将报文转至业务处理板；

(5)业务处理板根据修改前的转发表将报文转出。

其中，所述转发表为转发信息数据库FIB或访问控制列表ACL。

其中，在进行步骤(2)之前，所述业务处理板上还需预载业务处理程序或预先将所有的业务处理软件均保存在主控路由板上，由用户根据需要从主控路由板下载相应的业务处理软件到业务处理板。

进一步的方案，当预先将所有的业务处理软件保存在主控路由板上时，则需进一步在主控路由板上提供相应的命令行，用户根据需要输入相应的命令行，进而实现从主控路由板下载相应的业务处理软件到业务处理板上。

其中，步骤(3)修改入接口板上的转发表，是主控路由板在向入接口板同步下发所述转发表时对需要修改的转发表项进行修改实现的。

其中，所述转发表是指需要转到业务处理板的报文所对应的转发表，所述修改是指将所述转发表的相应出端口指向业务处理板的虚端口。

其中，在所述业务处理板采用可编程序处理器进行业务处理。

其中，所述转发信息数据库FIB中包括报文的目的IP地址，根据所述目的IP地址确定报文的出端口；所述访问控制列表ACL包括IP报文的源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议号等多个字段，可以通过上述多种报文特征来确定报文的出端口。

本发明同时公开了一种集中式业务处理的路由设备，包括主控路由板、入接口板、出接口板以及交换网板等，其中，在该路由设备上进一步设置至少一块业务处理板，用于集中对报文的业务进行处理，并根据用户配置对现有的转发表进行相应修改，使入接口板在接收到需进行业务处理的报文后，根据修改后的转发表将所述报文转至相应的业务处理板，经该业务处理板处理后，通过出接口板将报文转发出去。

其中，所述用户配置是根据业务处理需要及其使用的转发表具体特性来对设备进行配置。

其中，在所述业务处理板上采用可编程序处理器进行业务处理。

其中，所述转发表可以是转发信息数据库FIB或访问控制列表ACL。

与现有的技术方案相比，本发明通过增加一块集中式架构的业务处理板，使得设备原有接口板得以保留，降低了网络运营商的升级成本；并以可编程处理器为业务处理板上的业务处理核心，变硬件升级为软件升级，因而更加方便灵活；同时，通过FIB或者ACL，将需要进行业务处理的报文转发到业务处理板上，对其他报文的处理没有任何影响；另外，还可以同时处理多项新业务而互不干扰。

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作详细说明。

附图说明

图1为现有技术的分布式路由设备架构示意图。

图2为本发明采用的集中式业务处理架构路由设备架构示意图。

图3为应用本发明技术方案的一个具体实施例网络结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例详细说明本发明。

目前的分布式路由设备的架构如图1所示，主要由主控路由板、接口板、交换网板几部分组成。其中，数据通道(数据流)是指设备对IP报文的处理流程，通常是：入接口板收到IP报文后，入接口板上的ASIC芯片根据报文的目的IP地址进行转发信息数据库FIB的查找，根据查找结果修改报文并确定出端口，然后入接口板将报文送到交换网板，网板根据入接口板确定的出端口将报文转发到相应的出接口板并转发出去。控制通道(控制流)是指设备的路由、配置等控制信息的处理流程，一般由主控路由板将控制信息向各个接口板下发。

为了在分布式路由设备上添加新的业务处理能力，现有解决方法通常是对路由设备的所有接口板进行升级，使原有路由设备上的所有线路板都具有处理新增业务特性的能力。但这种方案不仅对原有报文的处理流程影响大，还增加了网络运营商的硬件投资成本。

本发明针对这种分布式路由设备的不足，提出了一种集中式业务处理架构的设备及其实现方法，通过在路由设备内增加一块遵循集中式业务处理架构、专门用于新业务处理的可编程业务处理板，实现新的业务处理功能。本发明的集中式业务处理路由设备架构如图2所示，除了包括主控路由板、接口板和交换网板外，通过增加专门的业务处理板，用于完成新的业务处理，原有业务则仍按原方式进行处理，互不影响。

增加了业务处理板后，报文的处理流程将发生变化，把需要进行新业务处理的报文转发到业务处理板上，完成业务处理后再从原出接口板转发出去。

新的集中式业务处理方法主要包括以下步骤：

1、增加新的业务处理板。

在业务处理板上预载所需的新业务处理程序，用于对新业务报文进行处理。

业务处理板采用可编程处理器进行报文的业务处理，用户根据需要可以随时在业务板上加载不同的处理软件，实现方便灵活的设备升级。

一种更加方便的做法是：将所有可以加载的业务处理软件均保存在主控板，同时在主控板提供相应的命令行。用户根据实际需求，输入相应的命令行，就能从主控板下载相应的业务处理软件到业务处理板，实现更加方便的升级方案。

2、对设备进行配置。

如果用户对报文进行某项业务处理，需要根据报文采用的转发表特性和需要进行的业务处理特性对设备进行必要的配置，主要内容包括：需要进行怎样的业务处理，在哪块业务板进行业务处理，对哪些报文进行业务处理等。

3、修改入接口板上的转发信息数据库FIB。

主控路由板根据用户配置对需要进行业务处理的报文所使用的转发信息数据库FIB进行修改。

主控路由板的主要作用就是实时维护用于指导报文转发的FIB表项，并将这些表项同步到接口板和业务处理板。所不同的是，主控路由板向入接口板下发的是修改了的FIB表项，而向业务处理板和出接口板下发的是未经修改的FIB表项。

FIB表项主要用于指导报文的转发，其主要内容包括报文的目的IP地址、下一跳和出端口等。其中目的IP地址为FIB表的索引。正常情况下，所有的FIB表项的下一跳都真实地对应了对端路由器的接口地址，即所有的出端口都对应着真正的物理端口。主控路由板在处理用户配置的过程中，在FIB表项从主控路由板向入接口板同步下发的时候对这些需要进行业务处理的报文使用的FIB进行修改，将这部分FIB的出端口改为指向业务处理板的虚端口。在修改之前，这些FIB表项的出端口是仅仅对报文进行三层转发处理所对应的出端口；修改之后，这些FIB表项的出端口就变为需要对该报文进行业务处理的业务处理板对应的虚端口。这里所述的虚端口是指非面向用户的、设备内部的端口。

4、入接口板根据修改后的FIB表项将报文转至业务处理板。

当需要进行新业务处理的报文进入入接口板的时候，通过查找指导报文转发经修改后的FIB表项，根据表项中经修改的出端口一即需要对该报文进行业务处理的业务处理板对应的虚端口，将报文转到业务处理板上，从而实现报文从入接口板向业务处理板的转发。

5、业务处理板根据修改前的FIB表项将报文转出。

业务处理板完成业务处理后，重新查找FIB转发表项，即从主控路由板同步下传到业务处理板上修改前的FIB表项，该FIB表项中的下一跳和出端口都保持未作修改时的状态，这样可以保证业务处理板的FIB表项对应的出端口指向设备真正的出端口，保证了报文可以通过出端口板正确转发到其他设备。

下面再通过本发明应用到具体的网络环境实际案例对本发明进行说明。

如图3所示，一台路由设备(Router/Switch)连接了用户私网和Internet，现在除了对报文进行三层转发以外，还需要在Router/Switch上对报文进行NAT业务处理，对报文的IP地址进行修改：对于私网发往公网的报文，将报文的源IP由私网地址转换为公网地址，对于公网发往私网的报文，将报文的目的IP由公网地址转换为私网地址。

如果按照本发明实施方案，用户除需要增加一块能实现上述NAT业务处理的业务处理板外，还需要在Router/Switch上作如下配置：(Router-interface-ethernet0/1)#ip address 5.5.5.5 255.255.255.0(Router-interface-ethernet0/1)#nat outbound slot 3

第一条配置命令设置了连接公网接口的网关地址，其中，5.5.5.5指该三层接口ethernet0/1端口的IP地址，5.5.5.5和255.255.255.0则一起定义了该端口所连接的子网网段。第二条配置命令设置了NAT业务，其含义是，所有原来直接从ethernet0/1端口转发出去的报文均转发到位于3号槽位上的NAT业务处理板，并使用ethernet0/1的网关地址即5.5.5.5进行NAT转换。当用户将上述配置下发后，主控路由板就开始修改FIB表，所有原出端口为Ethernet0/1端口的IP报文的FIB表项的出端口被修改为指向3号NAT板的虚端口。修改后的FIB表向所有接口板下发，未修改的FIB表向3号NAT业务板下发。这样当报文被任何一块接口板收到时，如果该报文的真正出端口为ethernet0/1，该报文就会被首先转发到3号NAT板，进行NAT处理以后，再根据NAT板上的FIB表查找结果，从Ethernet0/1发出去。

作为本发明的另一种替代方案是，根据设备需要进行业务处理的报文特征，通过配置相应的访问控制列表ACL以替换前述技术方案中的转发信息数据库FIB，并对符合这部分ACL的报文进行重定向处理。

本替代方案区别于前述技术方案的相关步骤在于：

1、修改入接口板上的访问控制列表ACL。

用户首先根据进行业务处理的报文对设备进行配置，这些配置保存在设备的主控路由板上，然后由主控路由板根据用户配置对需要进行业务处理的报文所使用的ACL进行修改。

ACL是另外一种确定报文转发出端口的方法。FIB表项仅能够根据目的IP地址确定报文的出端口，而ACL可以根据IP报文的多个字段，包括源IP、目的IP，源端口号、目的端口号、协议号等多种报文特征来确定报文的出端口，因而比FIB的实现更加灵活，可以更加方便的对进入设备的报文在入接口板进行区分，例如对不需要进行业务处理的报文就不再向业务处理板转发，将需要进行不同业务处理的报文转发到不同的业务处理板等。主控路由板在处理用户配置的过程中，在ACL从主控路由板向入接口板同步下发的时候对这些需要进行业务处理的报文所使用的ACL进行修改，将这部分ACL的出端口改为指向业务处理板的虚端口。

2、入接口板根据修改后的ACL表项将报文转至业务处理板。

当需要进行新业务处理的报文进入入接口板的时候，通过查找指导报文转发的、修改后的ACL表项，根据表项中经修改的出端口--即需要对该报文进行业务处理的业务处理板对应的虚端口，将报文转到业务处理板上，从而实现报文从入接口板向业务处理板的转发。例如，源端口为SPORT1的报文需要进行业务1的处理，源端口为SPORT2、目的IP为DIP的报文需要进行业务2的处理，这时可以配置两条ACL，一条限定报文的源端口为SPORT1，另一条限定报文的源端口为SPORT2、目的IP为DIP。我们将符合第一条ACL的报文重定向到业务处理板1对应的虚端口，将符合第二条ACL的报文重定向到业务处理板2对应的虚端口，从而可以灵活的根据报文的多项特征，简便实现多种不同业务报文的分别处理。

4、业务处理板根据修改前的ACL表项将报文转出。

业务处理板完成规定的业务处理后，重新查找修改前的ACL表项，该ACL表项中的下一跳和出端口都保持未作修改时的状态，这样可以使业务处理板的ACL表项对应的出端口指向设备真正的出端口，保证了报文能够通过出端口板正确转发到其他设备。

还是以前述图3所示为例，如果按照本替代技术方案，用户则需要进行如下配置：(Router)acl 200 source 192.168.1.0 255.255.255.0(Router-interface-ethernet0/1)#ip address 5.5.5.5 255.255.255.0(Router-interface-ethernet0/1)#nat outbound acl 200 slot 3

第一条配置命令定义了一组源IP地址为192.168.1.0/24的报文集合。第二条配置命令设置了连接公网接口的网关地址，其中，5.5.5.5指该三层接口ethernet0/1端口的IP地址，5.5.5.5和255.255.255.0则一起定义了该端口所连接的子网网段。第三条配置命令设置了NAT业务，这里的nat outbound命令引用了acl 200，而acl 200则定义了一组源IP地址为192.168.1.0/24的报文集合。这样的配置命令下发以后，主控路由板生成的ACL转发规则为：所有源IP地址为192.168.1.0/24网段、出端口为ethernet0/1的报文均转发到3号NAT板。该ACL转发规则向所有的接口板下发。这样，接口板收到的报文，只有同时符合源IP地址属于192.168.1.0/24网段，出端口为ethernet0/1两个条件，才会被转发到3号NAT板进行NAT处理，源IP地址属于3.3.3.0/24网段的报文则不会被转发到3号NAT板。本实施例中通过ACL的引入，可以同时处理多项新业务而互不干扰。

Claims (12)

1、一种集中式业务处理方法，应用在路由设备中，其特征在于包括如下步骤：

(1)在路由设备中增加至少一块业务处理板；

(2)根据业务处理需要及其使用的转发表特性对设备进行配置；

(3)根据配置修改入接口板上的转发表；

(4)入接口板根据修改后的转发表将报文转至业务处理板；

(5)业务处理板根据修改前的转发表将报文转出。

2、根据权利要求1所述的集中式业务处理方法，其特征在于，所述转发表为转发信息数据库FIB或访问控制列表ACL。

3、根据权利要求1所述的集中式业务处理方法，其特征在于，在进行步骤(2)之前，所述业务处理板上还需预载业务处理程序或预先将所有的业务处理软件均保存在主控路由板上，由用户根据需要从主控路由板下载相应的业务处理软件到业务处理板。

4、根据权利要求3所述的集中式业务处理方法，其特征在于，当预先将所有的业务处理软件保存在主控路由板上时，则需进一步在主控路由板上提供相应的命令行，用户根据需要输入相应的命令行，进而实现从主控路由板下载相应的业务处理软件到业务处理板上。

5、根据权利要求1所述的集中式业务处理方法，其特征在于，步骤(3)修改入接口板上的转发表，是主控路由板在向入接口板同步下发所述转发表时对需要修改的转发表项进行修改实现的。

6、根据权利要求4所述的集中式业务处理方法，其特征在于，所述转发表是指需要转到业务处理板的报文所对应的转发表，所述修改是指将所述转发表的相应出端口指向业务处理板的虚端口。

7、根据权利要求1或3所述的集中式业务处理方法，其特征在于，在所述业务处理板采用可编程序处理器进行业务处理。

8、根据权利要求1或2所述的集中式业务处理方法，其特征在于，所述转发信息数据库FIB中包括报文的目的IP地址，根据所述目的IP地址确定报文的出端口；所述访问控制列表ACL包括IP报文的源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议号等多个字段，可以通过上述多种报文特征来确定报文的出端口。

9、一种集中式业务处理的路由设备，包括主控路由板、入接口板、出接口板以及交换网板等，其特征在于，在该路由设备上进一步设置至少一块业务处理板，用于集中对报文的业务进行处理，并根据用户配置对现有的转发表进行相应修改，使入接口板在接收到需进行业务处理的报文后，根据修改后的转发表将所述报文转至相应的业务处理板，经该业务处理板处理后，通过出接口板将报文转发出去。

10、根据权利要求9所述的集中式业务处理设备，其特征在于，所述用户配置是根据业务处理需要及其使用的转发表具体特性来对设备进行配置。

11、根据权利要求9或10所述的集中式业务处理设备，其特征在于，在所述业务处理板上采用可编程序处理器进行业务处理。

12、根据权利要求9或10所述的集中式业务处理设备，其特征在于，所述转发表可以是转发信息数据库FIB或访问控制列表ACL。

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