WO2004084496A1

WO2004084496A1 - Procede de mise en oeuvre de la distribution de la charge dynamique par les passerelles

Info

Publication number: WO2004084496A1
Application number: PCT/CN2004/000147
Authority: WO
Inventors: Da Ma; Ju Wang
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2004-09-30
Also published as: CN1533108A; CN100334866C

Description

一种实现网关动态负载分担的方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域，更确切地说是涉及局域网的网关实现动态负载分担的方法。发明背景

局域网对广域网的访问通常通过网关实现。具体来说，局域网中的主机通过自身所在的局域网与连接到广域网的网关连接，通过该网关实现与广域网的连接。其中，用于连接局域网与广域网的网关通常有多个。图 1即为局域网中的主机通过网关与广域网连接的示意图，图中，所有的主机 101、 102通过其所在的局域网 103分别与所有的网关 104、 105 连接，所有的网关 104、 105与广域网 106、 107连接，从而实现了主机与广域网的连接。

对于与广域网连接的网关来说，为保证数据访问的可靠性，需要这些网关具有相互备份的功能；为充分利用网关处理性能和局域网出口带宽资源，又需要这些网关具有负载分担的功能。

针对上述需要，虚拟路由器冗余协议（VRRP , Virtual Router Redundancy Protocol )提出了备份方案，该方案中，主机通过主用网关发送数据报文，如果主用网关失效，则备用网关接替主用网关发送数据。具体来说，该备份方案首先要在局域网中为所有网关设置一个虚拟的 IP 地址和介质访问控制（MAC )地址，局域网中所有主机的网关地址都指向该虚拟 IP地址，主机向该虚拟 IP 地址发送地址解析协议 ( ARP, Address Resolution Protocol )请求时，主用网关以虚拟 MAC地址作为自身的 MAC地址来应答主机的 ARP请求，主机收到主用网关的应答信息后，以该虚拟 MAC地址作为目的地址向网关发送数据，主用网关接收并转发该数据。主用网关还需要向主机发送数据，这种情况下，如果主用网关中没有该主机的 MAC地址，则主用网关通过自身的 IP和 MAC 地址向该主机发送 ARP请求，以获得该主机的 MAC地址。另外，主用网关还需要定时向备用网关发送 VRRP协议报文，备用网关通过该报文监控主用网关的状态，如果备用网关连续没有收到设定个数的 VRRP协议报文，则备用网关代替主用网关进行服务，实现路由器的备份功能。

在上述备份方案的基础上，还可以进一步实现负载分担，使备用网关在主用网关正常工作时也承担一部分流量，以充分利用资源。 VRRP 协议具体是通过建立两个 VRRP备份组来实现负载分担的，该负载分担方案将所有网关设置为两个 VRRP备份组。在图 1所示的连接中，可以将网关 104作为 VRRP备份组 1的主用网关，将网关 105作为 VRRP备份组 1的备用网关; 将网关 105作为 VRRP备份组 2的主用网关，将网关 104作为 VRRP备份组 2的备用网关。每个 VRRP备份组对应设置一个虚拟 IP地址和虚拟 MAC地址，因此，每个 VRRP备份組中的所有网关对于主机而言，相当于一个 IP地址和 MAC地址为该虚拟 IP地址和虚拟 MAC地址的网关。基于上述设置，如果将局域网 102中一部分主机 101的网关地址设定为指向 VRRP备份组 1的虚拟 IP地址，则该部分主机 101 通过该组中的主用网关,即网关 104与广域网 106或 107连接；将另一部分主机 102的网关地址设定为 VRRP备份组 2的虚拟 IP 地址，则该部分主机 102通过该组的主用网关，即网关 105与广域网 106 或 107连接，从而实现了网关 104与网关 105的负载分担。

在这个负载分担方案中，实现网关备份与上述备份的方法相同。每个 VRRP备份组中的主用网关需要定时向备用网关发送 VRJ P协议报文，备用网关通过该报文监控主用网关的状态，如果备用网关连续没有收到设定个数的 VRRP协议报文，则备用网关代替主用网关进行服务。因此，如果一个网关出现故障，另一个网关则成为两个 VRRP备份组的主用网关，所有主机都通过该网关与广域网连接，从而实现网关的备份功能。

上述负载分担方案虽然能够同时实现网关的负载分担和备份，但是这种方案要求同一局域网中主机的网关地址指向不同 VRRP备份组对应的虚拟 IP地址，即主机需要通过不同的网关与广域网连接，这要求用户对局域网中的主机作不同的设置，必然会增加用户的工作量。并且，在所有的主机指定网关后，就把流量分担的模型固定了，也就是说，该方案不能实现动态的负载分担。如果需要调整各个网关分担流量的比例关系，则需要更改主机的网关地址，而更改主机网关地址的工作十分繁瑣，会给用户带来很大的麻烦。发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现网关动态负载分担的方法，使局域网中的所有主机不需要设定不同的网关地址，即可通过多个网关动态负载分担来访问广域网。

本发明的进一步目的是保证网关的备份功能。

为达到以上目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种实现网关动态负载分担的方法，局域网通过一个以上网关访问广 i或网，该方法至少包括以下步骤：

a. 将所有负载分担的网关设置为一个 VRRP备份组，并设置该备份组的虚拟 IP地址和虚拟 MAC地址，将局域网中所有主机的网关地址设置为该虚拟 IP地址，设置每个参与负载分担网关的优先级和负载分担的权值，并在每个负载分担网关中设置定时器； b.每个负载分担网关以主网关（MASTER )的身份向其他网关发送携带本网关优先级的广播（ADVERTISE )报文；

c 所有收到 ADVERTISE报文的网关判断自身的优先级是否大于收到的所有 ADVERTISE报文携带的优先级，如果大于，则确定本网关为 MASTER, 否则，确定本网关为从网关 ( SLAVE );

d. MASTER获取所有网关的权值，并根据所有网关的权值分配由每个网关转发的报文，建立包含网关标识及该网关所需处理报文的相关信息的转发列表，在 MASTER 中保存转发列表，并将转发列表设置在发送给 SLAVE 的 ADVERTISE报文中；

e.每个 SLAVE通过 ADVERTISE报文获取本网关的转发列表，向 MASTER返回携带权值的应答（RESPONSE )报文，并将该转发列表所对应的主机连接到广域网;

f. MASTER判断在预先设置的定时器时间内是否收到所有 SLAVE 的 RESPONSE报文，如果是，则进一步判断 SLAVE的权值是否改变，如果没有改变, 则确认该 SLAVE正确接收了转发列表，如果权值改变, 或没有收到 RESPONSE报文，则重新执行步驟 d。

该方法可以进一步包括: 所述负载分担网关判断自身是否能够将主机连接到广域网，如果是, 则继续向其他网关发送报文; 否则，该网关停止向其他网关发送报文。

步骤 a中，所述设置网关的权值为: 根据网关到广域网出接口的链路带宽设置。

步驟 d 中，所述 MASTER获取所有网关的权值为： MASTER向 SLAVE发送用于获取网关负载分担权值的 ADVERTISE报文，所有的 SLAVE收到 MASTER的 ADVERTISE报文后，反馈携带本网关负载分担权值的 RESPONSE报文， MASTER从收到的 RESPONSE报文中获取网关的权值。

步驟 d中，所述 MASTER分配由每个网关转发的报文进一步包括:. 根据局域网中主机的数据及主机报文信息分配每个网关转发的报文。

步驟 d中，所述主机报文信息是报文所属主机的地址信息，所述转发列表中的该网关所需处理^！文的相关信息为主机的地址信息。

所述主机的地址信息是主机的 IP地址或 MAC地址信息。

步骤 d中，所述主机报文信息是报文的长度信息、服务类型（TOS ) 域、源端口域、目的端口域、源 IP地址、目的 IP地址和访问控制列表 ( ACL )规则中的任意一种。

步驟 d中，所述 MASTER将转发列表设置在 ADVERTISE报文中为：将所有 SLAVE的转发列表设置在一个 ADVERTISE报文中；

步骤 e中，所述每个 SLAVE通过 ADVERTISE报文获取本网关的转发列表为：每个 SLAVE根据转发列表中的网关标识从该 ADVERTISE 报文中获取本网关的转发列表。

步骤 d中，所述 MASTER将转发列表设置在 ADVERTISE报文中为：将所有 SLAVE的转发列表依次设置在 MASTEP的每个 ADVERTISE报文中；

步驟 e中 ,所述每个 SLAVE通过 ADVERTISE报文获取本网关的转发列表为：每个 SLAVE 根据转发列表中的网关标识确定是否从该 ADVERTISE报文中获取转发列表 , 如果是，则获取转发列表；否则，不作处理。

所述 MASTER 定时向其他网关发送包含本网关优先级的 ADVERTISE报文；所述步骤 d之后进一步包括： SLAVE判断在预先设置的定时器时间内是否收到 MASTER的 ADVERTISE报文，如果收到，则确定当前的 MASTER在正常工作；如果定时器超时后也没有收到，则确定当前的 MASTER出现异常，且该 SLAVE以 MASTER的身份向其他网关发送携带本网关优先级的 ADVERTISE报文，之后重新执行步骤 c;

该方法在重新执行步驟 c之后，进一步包括： MASTER判断自身是否收到其他网关发送来的 ADVERTISE报文，如果收到，则进一步判断该 ADVERTISE报文中携带的优先级是否高于自身的优先级，如果高于，则确定本网关为 SLAVE,如果不高于，或者没有收到其他网关发送来的 ADVERTISE报文，则确定本网关为 MASTER。

该方法可以进一步包括： MASTER在所述转发列表中针对每个报文信息设置一个定时器，如果在定时器设定时间内有报文需要转发，则定时器清零；否则，删除该艮文信息，并重新执行步骤 d。

该方法可以进一步包括：启动 MASTER中的定时器，如果定时器超时，则 MASTER删除所有的主机报文信息，并重新建立转发列表；否则，定时器清零。

该方法可以进一步包括： MASTER获取到新加入局域网的主机报文信息后，重新执行步驟 d。

该方法还可以进一步包括： MASTER获取到新加入局域网的主机报文信息后，将新加入的主机报文信息根据每个网关的权值进行划分，并通过 ADVERTISE报文将该主机报文信息发送到对应 SLAVE原有的转发列表中。

步骤 f中，所述 MASTER在判断 SLAVE的权值是否改变之前进一步包括：判断该 SLAVE是否为转发列表对应的网关，如果不是，则重新执行步骤 d; 否则 , 执行判断该 SLAVE的权值是否改变的步骤。

本发明具有以下效果：

1、通过将所有负载分担的网关设置为一个 VRRP备份组，针对该备份组设置虛拟 IP地址和虚拟 MAC地址，使所有主机的网关地址都只指向该虚拟 IP地址，解决了现有技术中需要设置不同的虚拟 IP地址的问题；

2、通过确定 VRRP备份组中的 MASTER和 SLAVE, MASTER根据局域网中的 SLAVE和主机报文信息建立各个网关的转发列表，使各个网关通过该转发列表转发主机报文，如果 SLAVE和主机报文信息有变化，则由 MASTER重新建立转发列表，实现了各个网关之间的动态负载分担；

3、通过 SLAVE对 MASTER的监控，如果当前 MASTER退出负载分担，能够重新确定 MASTER, 保证了网关之间的备份;

4、通过设置各个网关为退出负载分担时停止向其他网关发送报文的模式, 扩大了各个网关实现备份切换的功能； '

5、还可以根据各个网关到广域网的出接口带宽确定各个网关的权值，使各网关在负载分担时能够更合理地利用局域网的出口带宽。附图简要说明

图 1为局域网中的主机通过网关与广域网连接的示意图;

图 2为本发明实施例中各网关实现动态负载分担的流程图。实施本发明的方式

下面结合附图及具体实施例对本发明方案作进一步详细的说明。本发明方案主要是将所有参与负载分担的网关组成一个 VRRP备份组，设置针对该备份组的虚拟 IP地址和虚拟 MAC地址，所有主机的网关地址对应该虚拟 IP 地址，并从该组的网关中确定作为主网关的 MASTER和作为从网关的 SLAVE , MASTER根据各个网关的权值和局域网中的主机报文信息建立并维护各个网关处理主机报文的转发列表，各个网关根据转发列表发送主机报文，实现负载分担， SLAVE监控 MASTER的情况，一旦 MASTER退出负载分担，则所有的 SLAVE重新确定 MASTER, 从而实现备份的功能。

以图 1所示的连接为例，本实施例局域网中的主机通过网关 104和 105与广域网连接，实现网关 104和网关 105动态负载分担的流程参见图 2, 对应以下步骤：

步骤 201、根据需要设置网关 104和网关 105的优先级，以及各个网关进行负载分担的权值, 在每个网关中设置定时器, 将这两个网关设置为一个 VRRP备份组，为该备份组设置一个虚拟 IP地址和虚拟 MAC 地址，并将局域网中所有主机的网关地址设置为虚拟 IP地址。

各个网关的权值根据需要确定，比如，可以根据网关到广域网出接口的带宽确定网关的权值, 则各个网关的权值可以反映当前广域网出接口的链路带宽，因此根据各个网关权值的大小进行负载分担可以更合理地利用局域网的出口带宽 ₅ 并且在改变出口带宽时可以不考虑负载分担是如何配置的。

本实施例设置网关 104的优先级高于网关 105的优先级，设置网关 104的权值为 3 , 网关 105的权值为 2,所设置的 VRRP备份组的虚拟 IP 地址即为本局域网网段内一个普通的 IP地址，虛拟 MAC地址是特殊的 MAC地址, 由电气和电子工程师协会 ( IEEE )统一划分。

步骤 202、各个网关之间通过发送广播（ADVERTISE )报文来确定网关中的 MASTER和 SLAVE。

每个网关最初都认为自己是 MASTER,在接入局域网时都向其余网关广播 ADVERTISE报文，该报文中携带本网关的优先级，每个网关收到该 ADVERTISE报文时都将报文中携带的优先级与本网关的优先級比较，如果前者的优先级高，则该网关将自己设置为 SLAVE, 并返回携带本网关权值的应答（RESPONSE )报文，否则，认为自己就是 MASTER, 定期向各个 SLAVE发送 ADVERTISE报文。

步骤 203、 MASTER根据局域网中的主机报文信息和所有网关的权值，建立自身分配给各个网关的转发列表。

MASTER需要设置分配给各个网关的转发列表，转发列表中需要设置对应网关的标识和该网关所需负责处理的报文信息， MASTER在将该转发列表发送给各个 SLAVE时，也在自身保存该转发列表。

为防止因某些报文对应的主机较长时间不发送报文而导致各个网关负载分担不均衡，可以为转发列表中的每个报文信息对应设置一个定时器，并设定一个时间范围，如果在设定的时间范围内有匹配的报文需要发送，则重置定时器，如果定时器超时且没有匹配的报文需要转发，则删除该主机报文信息，并由 MASTER重新设置转发列表。也可以在 MASTER上设置一个定时器，并设定一个时间范围，定时器超时后则 MASTER删除所有的主机报文信息，并重新设置转发列表。

MASTER向各网关分配报文的方法有多种，可以是以主机地址作为转发列表中各个报文的索引，将同一主机中的所有报文通过某一个网关与广域网连接。由于不同网关的广域网类型和带宽可能不同，为充分利用网关，也可以根据报文的长度建立转发列表，设置报文长度为转发列表中报文的索引，使长度相近的报文通过同一网关与局域网连接。为更精确地分配各个网关所处理的业务流，还可以根据报文的服务类型 ( TOS )域、源或目的端口域、源或目的 IP地址，或访问控制列表（ ACL ) 规则来建立转发列表，并将此报文信息作为转发列表中各个报文的索 I 信息。

本实施例采用的是第一种方法，具体来说，是根据网关的权值分配局域网中的主机，以主机为单位向各个网关分配报文。由于局域网中所有主机发送的 ARP请求都由 MASTER应答，因此作为 MASTER的网关 104知道所有主机的 MAC地址和 IP地址，如果网关 104得知局域网中有 100台主机，并从网关 105返回的 RESPONSE报文中得知网关 105 的权值是 2，而网关 104自身的权值是 3, 则可以随机分配 60台主机给网关 104, 并将这些主机的 MAC地址或 IP地址信息设置在分配给自身的转发列表中，其余的 40台分配给网关 105, 将其余主机的 MAC地址或 IP地址信息设置在分配给网关 105的转发列表中。这里,在转发列表中设置主机的 MAC地址或 IP地址信息的目的是为了能够以该信息为索引，使各个网关能够根据该信息得知哪些主机需要通过本网关连接局域网。

在本实施例的这种方法中, 如果局域网中有新的主机需要通过网关与广域网连接，则需要 MASTER重新建立转发列表，但是由于一般来说增加主机不会引起所有 SLAVE 的转发列表的改变，因此可以设置 MASTER每次通过 ADVERTISE报文只携带所增加的主机的信息以及所要负责发送该主机报文的网关的信息，而不是针对该网关的整个转发列表，这样不仅能够减少 ADVERTISE报文对网络带宽的占用，而且能够减少该网关处理 ADVERTISE 4艮文的开销。

步骤 204、 MASTER将各个 SLAVE的转发列表设置在 ADVERTISE 报文中，通过广播 ADVERTISE报文将转发列表发送给各个 SLAVE, 并在 MASTER 中保存所有的转发列表， SLAVE 收到转发列表后返回 RESPONSE报文。

由于本实施例只有网关 105是 SLAVE, 因此只需将分配给网关 105 的转发列表设置在 ADVERTISE报文中，即可实现将该转发列表发送给网关 105, 网关 105收到转发列表后，向 MASTER发送携带本网关权值的 RESPONSE报文。

如果局域网中有多个 SLAVE,在 ADVERTISE报文中设置转发列表的方法有两种：一种可以将针对每个 SLAVE 的转发列表依次设置在 MASTER发送的多个 ADVERTISE报文中，通过 MASTER多次发送 ADVERTISE报文将转发列表发送出去，与该转发列表对应的 SLAVE根据转发列表中的 SLAVE信息判断该转发列表是否是发送给自己的，如果是，则从该报文中获取转发列表，并向 MASTER发送携带本网关权值的 RESPONSE报文，否则，抛弃该转发列表；另一种可以将所有 SLAVE的转发列表都设置在一个 ADVERTISE报文中，各个 SLAVE根据转发列表中的 SLAVE信息判断哪个转发列表是发送给自己的，接收自己的转发列表, 抛弃其余的转发列表，并向 MASTER发送携带本网关权值的 RESPONSE报文。

步骤 205~207、 MASTER判断在定时器设定时间内是否收到所有 SLAVE的 RESPONSE报文，如果收到了，则进一步判断该 SLAVE的权值是否改变，如果没有改变，则确认该 SLAVE正确接收转发列表，各个网关根据转发列表中的报文相关信息确定并发送需要本网关发送的报文；如果权值改变，或没有收到 RESPONSE报文, 则返回步骤 203。

至此， MASTER分配转发列表的工作完成, 各个网关将负载分担所有的报文。

主机如果要和广域网通信，则首先通过 VR P备份组的虚拟 IP地址发起地址解析协议 ( ARP )请求， VRRP备份组中的 MASTER用虚拟 MAC地址应答此 ARP请求，此后主机将该虚拟 MAC地址作为目的 MAC地址，以自己的 MAC地址作为源 MAC地址与网关通信，这样所有的网关都会收到主机向 VRRP备份組发送的报文，但是由于各个网关的转发列表不同，因此只有转发列表中存储了该主机信息的网关才会发送该 4艮文，其余网关将抛弃该 4艮文。

另外，本发明将各个网关设置为：如果网关退出负载分担，即网关无法将主机与广域网连接，则该网关停止向其他网关发送报文。正常情况下，在确定了 MASTER和 SLAVE后， MASTER会定期向各个 SLAVE 发送 ADVERTISE 报文， SLAVE 在收到 ADVERTISE 报文后返回 RESPONSE报文，如果 MASTER在自身的定时器超时后也没有收到某个 SLAVE返回的 RESPONSE报文，则认为该 SLAVE已经退出负载分担， MASTER需要根据现有的 SLAVE重新建立各个网关的转发列表；如果 SLAVE在定时器超时后也没有收到 MASTER的 ADVERTISE报文，则认为该 MASTER已经退出负载分担，各个 SLAVE重新确定本 VRRP 备份组中的 MASTER, 由该新的 MASTER重新建立并发送所有网关的转发列表，由此实现了 MASTER和 SLAVE之间的切换，达到了备份的功能。其中, 对于 SLAVE认为 MASTER已经退出负载分担, 并重新选择 MASTER来说，只要任意一个参与负载分担的 SLAVE在预先设置的时间内没有收到 MASTER发送来的 ADVERTISE报文，该 SLAVE则认为该 MASTER 已经退出了负载分担，因此该 SLAVE 认为自身为 MASTER, 并向 VRRP备份组中的其他网关发送携带自身优先级的 ADVERTISE报文，其他网关收到 ADVERTISE报文后，即比较该报文携带的优先级是否高于自身的优先级，如果高于，则将自身设置为 SLAVE; 否则，将自身设置为 MASTER, 当然，如果有多个 SLAVE都发现当前的 MASTER已经退出了负载分担，则这些 SLAVE都向其他网关发送 ADVERTISE报文，其他网关也根据报文中携带的优先级作相应的判断。

在因 SLAVE认为当前的 MASTER出现问题而重新选择 MASTER 时，由于可能不是所有的 SLAVE都发现 MASTER出现问题，也即，只有某一个或几个 SLAVE 以 MASTER 的身份向其他 MASTER发送 ADVERTISE报文，这时，可能会出现多个 MASTER的情况。比如，当前的 VRRP备份组中有四个网关，其优先级分别为 1、 2、 3、和 4, 则优先级为 4的网关为当前的 MASTER。在某一时刻，优先级为 1的网关发现自身无法收到 MASTER发送来的 4艮文，则该网关认为当前的 MASTER 出现问题，因此以 MASTER 的身份向其他网关发送 ADVERTISE报文，结果优先级为 2和 3的网关都确定自身的优先级大于收到的 ADVERTISE报文所携带的优先级, 因此这两个网关都会认为自身即为当前的 MASTER。由于 MASTER需要向其他网关定时发送 ADVERTISE报文，且该 ADVERTISE报文中会携带该 MASTER的优先级，因此，为解决上述问题，可以由 MASTER判断自身是否收到其他 MASTER 发送来的 ADVERTISE 报文，如果收到了，则再判断该 ADVERTISE报文所携带的优先级是否高于自身的优先级，如果高于，则确定自身为 SLAVE; 如果不高于，或者没有收到 ADVERTISE报文，则确定自身为 MASTER。

还有，这里 MASTER和 SLAVE所等待时间的长短可以根据需要设定。且网关退出负载分担可能是由于该网关出现故障或关机; 也可能是由于该网关与广域网的接口或路由的状态出现变化 , 导致该网关无法将主机与广域网连接; 当然，也可能是其他的原因导致网关退出负载分担。

如果该 VRRP备份组中有新的网关加入 , 则该新网关认为自己是 MASTER, 向其余各个网关发送 ADVERTISE报文，该新网关也会收到现有 MASTER的 ADVERTISE报文，如果是现有 MASTER的优先级高 , 则该新网关将自己设置为 SLAVE, 并向现有 MASTER发送 RESPONSE 报文；如果新网关的优先级高，则新网关认为自己是 MASTER,该 VRRP 备份組中包括 MASTER的所有的网关都将自己设置为 SLAVE, 并向新的 MASTER发送 RESPONSE报文，这个新的 MASTER再根据所有网关的信息建立转发列表，并向各个 SLAVE发送，各个 SLAVE收到新的转发列表后更新自己的转发列表。

MASTER在收到 RESPONSE报文时，首先判断该报文来自哪个 SLAVE, 如果是 VR P备份组中新的 SLAVE, 则 MASTER需要根据 VRRP备份组中所有网关的权值重新建立各个转发列表，并将转发列表发送给各个 SLAVE, 各个 SLAVE收到新的转发列表后，更新原有的转发列表。为保证主机的所有报文能够正常发送，需要先向新加入的 SLAVE发送转发列表, 该 SLAVE返回 RESPONSE报文后, MASTER 就可以确定该 SLAVE正确接收了转发列表，也就是说，与该 SLAVE中的转发列表对应的主机报文可以通过该 SLAVE发送到广域网。如果 MASTER收到的 RESPONSE报文是原有的 SLAVE发送来的，则判断 RESPONSE报文中携带的该 SLAVE的权值是否发生了变化，如果没有变化，则不作处理；如果该权值发生了变化，则 MASTER需要根据该权值重新建立 VRRP备份組中各个网关的转发列表。

本发明方法在实现多网关动态负载分担和备份功能的同时, 保证这些功能的实现对局域网内的主机是透明的，局域网中的主机不需要做任何特殊配置即可以通过多个网关实现负载分担和备份 , 在实现负载分担和备份时充分利用了广域网链路的带宽和各个网关的处理能力。

以上所述仅为本发明方案的较佳实施例，并不用以限定本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、一种实现网关动态负载分担的方法，局域网通过一个以上网关访问广域网，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：

a. 将所有负载分担的网关设置为一个虚拟路由器冗余协议 VRRP 备份组，并设置该备份组的虚拟 IP地址和虚拟介质访问控制 MAC地址，将局域网中所有主机的网关地址设置为该虚拟 IP地址，设置每个负载分担网关的优先级和负载分担的权值，并在每个负载分担网关中设置定时器；

b.每个负载分担网关以主网关 MASTER的身份向其他网关发送携带本网关优先级的广播 ADVERTISE报文；

c 所有收到 ADVERTISE报文的网关判断自身的优先级是否大于收到的所有 ADVERTISE报文携带的优先级，如果大于，则确定本网关为 MASTER, 否则，确定本网关为从网关 SLAVE;

d. MASTER获取所有网关的权值，并根据所有网关的权值分配由每个网关转发的报文，建立包含网关标识及该网关所需处理报文的相关信息的转发列表, 在 MASTER中保存转发列表，并将转发列表设置在发送给 SLAVE 的 ADVERTISE报文中；

e. 每个 SLAVE通过 ADVERTISE报文获取本网关的转发列表，向 MASTER返回携带权值的应答 RESPONSE报文，并将该转发列表所对应的主机连接到广域网；

f. MASTER判断在预先设置的定时器时间内是否收到所有 SLAVE 的 RESPONSE报文，如果是，则进一步判断 SLAVE的权值是否改变，如果权值没有改变，则确认该 SLAVE正确接收了转发列表，如果权值改变，或没有收到 RESPONSE报文，则重新执行步骤 d。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：所述负载分担网关判断自身是否能够将主机连接到广域网，如果是，则继续向其他网关发送报文；否则，该网关停止向其他网关发送报文。

3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于所述步骤 a中，所述设置网关的权值为：根据网关到广域网出接口的链路带宽设置。

4、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于所述步骤 d中，所述 MASTER获取所有网关的权值为： MASTER向 SLAVE发送用于获取网关负载分担权值的 ADVERTISE报文，所有的 SLAVE收到 MASTER的 ADVERTISE报文后 ,反馈携带本网关负载分担权值的 RESPONSE报文， MASTER从收到的 RESPONSE报文中获取网关的权值。

5、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于所述步骤 d中，所述 MASTER分配由每个网关转发的报文进一步包括:根据局域网中主机的数据及主机报文信息分配每个网关转发的报文。

6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于所述步骤 d中 , 所述主机报文信息是报文所属主机的地址信息，所述转发列表中的该网关所需处理^ ¹艮文的相关信息为主机的地址信息。

7、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于 ₃ 所述主机的地址信息是主机的 IP地址或 MAC地址信息。 '

8、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于所述步驟 d中，所述主机报文信息是报文的长度信息、服务类型 TOS域、源端口域、目的端口域、源 IP地址、目的 IP地址和访问控制列表 ACL规则中的任意一种。 ·

9、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于所述步骤 d中，所述 MASTER将转发列表设置在 ADVERTISE报文中为：将所有 SLAVE的转发列表设置在一个 ADVERTISE报文中；

步驟 e中，所述每个 SLAVE通过 ADVERTISE报文获取本网关的转发列表为：每个 SLAVE根据转发列表中的网关标识从该 ADVERTISE 报文中获取本网关的转发列表。

10、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于所述步骤 d中，所述 MASTER将转发列表设置在 ADVERTISE报文中为：将所有 SLAVE的转发列表依次设置在 MASTER的每个 ADVERTISE报文中；

步骤 e中，所述每个 SLAVE通过 ADVERTISE报文获取本网关的转发列表为：每个 SLAVE 根据转发列表中的网关标识确定是否从该 ADVERTISE报文中获取转发列表，如果是，则获取转发列表，否则，不作处理。

11、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述 MASTER定时向其他网关发送包含本网关优先级的 ADVERTISE报文；

所述步骤 d之后进一步包括: SLAVE判断在预先设置的定时器时间内是否收到 MASTER的 ADVERTISE报文，如果收到，则确定当前的 MASTER在正常工作；如果定时器超时后也没有收到 , 则确定当前的 MASTER出现异常，且该 SLAVE以 MASTER的身份向其他网关发送携带本网关优先级的 ADVERTISE报文，之后重新执行步骤 c;

所述重新执行步骤 c之后，进一步包括： MASTER判断自身是否收到其他网关发送来的 ADVERTISE报文，如果收到，则进一步判断该 ADVERTISE报文中携带的优先级是否高于自身的优先级, 如果高于，则确定本网关为 SLAVE, 如果不高于，或者没有收到其他网关发送来的 ADVERTISE报文，则确定本网关为 MASTER。

12、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括： MASTER在所述转发列表中针对每个报文信息设置一个定时器，如果在定时器设定时间内有报文需要转发，则定时器清零；否则，删除该报文信息，并重新执行步骤 d。

13、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：启动 MASTER中的定时器，如果定时器超时，则 MASTER删除所有的主机报文信息，并重新建立转发列表；否则，定时器清零。

14、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括： MASTER获取到新加入局域网的主机报文信息后 , 重新执行步骤 d。

15、根据权利要求 Γ所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：

MASTER获取到新加入局域网的主机报文信息后，将新加入的主机报文信息根据每个网关的权值进行划分，并通过 ADVERTISE报文将该主机报文信息发送到对应 SLAVE原有的转发列表中。

16、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于所述步驟 f中，所述 MASTER在判断 SLAVE 的权值是否改变之前进一步包括: 判断该 SLAVE是否为转发列表对应的网关, 如果不是，则重新执行步骤 d; 否则 , 执行判断该 SLAVE的权值是否改变的步骤。