WO2005076579A1 - Attribution automatique de prefixes aux equipements d’un reseau de communication de type ipv6 - Google Patents

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communication
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Laurent Clevy
Bruno Mongazon-Cazavet
Philippe Bereski
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Alcatel
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    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
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    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
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    • H04L69/16—Implementation or adaptation of Internet protocol [IP], of transmission control protocol [TCP] or of user datagram protocol [UDP]

Definitions

  • the present invention relates to internet type communication networks, and more precisely those based on the IPv ⁇ protocol stack (Internet Protocol - version 6). It relates more particularly to the automatic configuration of such a network.
  • a network of this type consists of a set of equipment, generally called “routers", the role of which is to route data traffic between a sender and a recipient.
  • Each network device has one or more interfaces and each of these interfaces enables it to communicate with one or more other network devices.
  • the equipment R A has two interfaces l A1 and l A2 .
  • the interface l A2 allows it to communicate with a single device R D , via its interface l D
  • the interface l A1 allows it to communicate with two devices connected to the same link, R B and Rç, via their respective interfaces l B and l c .
  • a device or router has at least 2 or 3 interfaces.
  • each network device has at its disposal a so-called routing table which maps a set of addresses and an output interface: thus, a device receiving a packet data intended for such address, will be able to determine to which of its interfaces it must send it.
  • IPv ⁇ IP version 6
  • An address of this type is mainly composed of two parts, a first part (typically on 64 bits), and second a part (typically on 64 bits; the global address then being on 1 28 bits in total).
  • the second part consists of a unique identifier for the interface.
  • the way in which this part is constituted is specified in paragraph 2.5.1 of the document "IP Version 6 Addressing Architecture". It can be formed from a universal identifier, for example of the type defined by the standard "IEEE 802 MAC" (for "Media Access Control") or "IEEE EUI-64" (for "Extended Universal Identifier).
  • This second part can be easily determined by each network equipment autonomously and automatically. However, there is no automatic method allowing network equipment to determine the first part, generally called “network number”.
  • IPv ⁇ type networks this part is determined manually by an operator in charge of configuring the network. This connects to each network device in order to assign it a global address for each interface, ideally according to an optimized addressing plan.
  • Such an addressing plan may conform to the methodology described in RFC 31 77 entitled "IAB / IESG Recommendations on IPv IP Address Allocations to Sites".
  • This manual allocation of global addresses has many drawbacks. In particular, it requires significant time and the occupation of a team of specialized technicians. It also does not easily allow a reconfiguration of the network topology or the addition of new equipment in a pre-existing network. Above all, it is likely to cause errors because technicians as competent as they are, are subject to human error.
  • each item of equipment has a routing table allowing it to correctly route incoming data packets. Limiting the size of these routing tables makes it possible on the one hand to save storage resources inside the equipment, and on the other hand to shorten the search time each time a data packet is received.
  • the Applicant has noted that taking into account the network topology to optimally assign address prefixes to the equipment is important, and that it could lead to a significant reduction in the size of the routing tables, and, in doing so, to an increase in the performance of communication equipment.
  • the invention relates to communication equipment for an internet communication network, in particular IPv ⁇ , comprising a set of interfaces, each of said interfaces being connected to one or more other communication equipments, having means for receiving an address prefix from a first other communication device.
  • the equipment is characterized in that it also has an allocation means for assigning to at least some of the other communication equipment, a sub-prefix formed of prefix conc ⁇ t missions with an individual identifier whose length depends on the total number of the other communication equipments, the first other equipment not belonging to this at least one part.
  • the invention creates a hierarchy of sub-prefixes, which makes it possible to take into account the network topology and to limit the size of the routing tables.
  • the invention has the other advantage of optimizing the use of the resource constituted by the number of bits available for numbering the network: by using for each device only the necessary number, the bits of the addresses are thus saved. .
  • FIG. 1 shows a communication network formed by 4 devices.
  • FIG. 2 illustrates the format of an address prefix, according to the invention.
  • Figure 3 shows a diagram of a communication network, and the process described on this network.
  • Communication equipment or "router" comprises an allocation means.
  • This allocation means is responsible for assigning a sub-prefix to at least part of the communication equipment connected to it.
  • FIG. 2 makes it possible to understand the way in which the sub-prefixes are allocated, according to the invention.
  • An initial prefix P is supplied to a first communication device. It can be provided by manual configuration, or by any other means, outside the scope of this patent application.
  • This first item of equipment then assigns to at least some of the items of equipment to which it is connected, a sub-prefix SP,.
  • This sub-prefix SP consists of the prefix P and a part N,.
  • This part N is an individual identifier of the equipment concerned: it is this which makes it possible to distinguish the equipment from one another within this part of connected equipment.
  • Each of these devices therefore receives a sub-prefix SP, different for each of them (identical prefix P, but part N, different for each). These devices then proceed in the same way, and determine SP 2 sub-prefixes for other communication devices. These sub-prefixes are similarly made up of SP sub-prefixes (sort of considered prefixes) and identifiers individual N 2 different for each of these items of equipment, the size of which depends on their number. Likewise, these devices, in turn, will assign sub-prefixes SP 3 consisting of sub-prefixes SP 2 and individual identifiers N 3 . The process therefore continues, step by step, until sub-prefixes have been assigned to the entire communication network.
  • Figure 3 illustrates this attribution process in more detail on a more concrete example.
  • the equipment R acquires a prefix, according to a method not falling within the scope of this patent application.
  • This prefix is for example 4001: 0660: 3510 :: 0/48.
  • the meaning of this format is explained in the documents previously cited on address formats in the IPv ⁇ protocol. It is however important to note here that the “/ 48” indicates the length in bits of this prefix and that this one is on 64 bits at most.
  • the signs ":” are simple separators for convenience of reading and the sign "::” indicates that "0" are inserted in sufficient number to complement the prefix with the 48 bits indicated (a single sign "::” n ' is therefore possible).
  • This network equipment R has “son” equipment R 2 and R 3 to which it must assign sub-prefixes.
  • the equipment R 2 proceeds exactly the same and therefore assigns sub-prefixes, depending on the sub-prefix of R 2 , to its “child” equipment R 4 and R 5 .
  • These sub-prefixes are respectively: 4001: 0660: 3510: 0000 :: 0/50 4001: 0660: 3510: 4000 :: 0/50
  • the value "4" in 1 3 rd position is written " 0100 ”in binary.
  • the first "0" is the individual identifier of the equipment R 2 and the next "1" is that of the equipment R 5 .
  • the R 3 device meanwhile, has 3 son devices to which it must assign a sub-prefix.
  • the communication equipment according to the invention allocates the sub-prefixes in an optimized manner. This implies at least two significant advantages: - firstly, by increasing the size of the sub-prefixes only by a strictly necessary length, the mechanism of the invention makes it possible to save the resource represented by the address prefix. In fact, the increase in the number of bits used is limited to each step, and it is therefore possible to descend further down the tree structure formed by a network, and therefore to assign a sub-prefix to a greater number of devices. Communication. - Next, the invention makes it possible to assign “aggregatable” prefixes: the prefix of each item of equipment contains the prefix of its “parent” item of equipment. For example, in FIG.
  • the equipment R 7 contains the prefix of the equipment R 3 , and therefore, by recurrence of the equipment R,. Consequently, the equipment R, does not need to memorize as many entries in its routing table as it has "grandchild”: It just needs as many entries as there are “sons”, that is 2 instead of 5. Indeed, if a data packet has an address containing the prefix of the equipment of R 7 , it suffices for it to have in its routing table an entry corresponding to the prefix of the equipment R 3 , to route it correctly. This property is extremely interesting since it makes it possible to minimize the size of the routing tables, and therefore to increase the performance of the communication equipment.

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Abstract

Équipement de communication (R2) pour un réseau de communication internet, comportant un ensemble d’interfaces connectées à un ou plusieurs autres équipements (R1, R3, R4, R5), disposant de moyens pour recevoir un préfixe d’adresse depuis un premier autre équipement (R1). Il dispose en outre d’un moyen pour attribuer à au moins une partie des autres équipements, un sous-préfixe formé du préfixe reçu concaténé avec un identificateur individuel dont la longueur dépend du nombre total des autres équipements de communication, le premier autre équipement n’appartenant pas à cette au moins une partie.

Description

Attribution automatique de préfixes aux équipements d'un réseau de communication de type IPv6
La présente invention est relative aux réseaux de communication de type internet, et plus précisément ceux basés sur la pile protocolaire IPvό (Internet Protocol - version 6). Elle concerne plus particulièrement la configuration automatique d'un tel réseau.
Un réseau de ce type est constitué d'un ensemble d'équipements, généralement appelés « routeurs », dont le rôle est d'acheminer un trafic de données entre un émetteur et un destinataire. Chaque équipement de réseau dispose d'une ou plusieurs interfaces et chacune de ces interfaces lui permet de communiquer avec un ou plusieurs autres équipements de réseau. Sur la figure 1 annexée, l'équipement RA dispose de deux interfaces lA1 et lA2. L'interface lA2 lui permet de communiquer avec un unique équipement RD, via son interface lD L'interface lA1 lui permet de communiquer avec deux équipements connectés au même lien, RB et Rç, via leurs interfaces respectives lB et lc. Dans la réalité, un équipement ou routeur dispose de 2 ou 3 interfaces au minimum. Il doit donc « aiguiller » chaque paquet de données entrant depuis l'une de ses interfaces, vers l'un ou l'autre de ses autres interfaces. Ce choix n'est pas trivial. Ce mécanisme de choix est appelé « routage ». Afin de pouvoir acheminer correctement le trafic d'un point à un autre, chaque équipement de réseau a à sa disposition une table dite de routage qui met en correspondance un ensemble d'adresses et une interface de sortie : ainsi, un équipement recevant un paquet de données ayant pour destination tel adresse, sera en mesure de déterminer vers laquelle de ses interfaces il lui faut l'envoyer.
Avant qu'un réseau de communication puisse acheminer ainsi un trafic de données, il est donc nécessaire de passer par une étape de configuration du réseau, durant laquelle notamment, des adresses doivent être attribuées à chacune des interfaces de chacun des équipements de ce réseau, puis construire les tables de routage. Les spécifications d'un réseau IPvό sont précisées dans le RFC 2460 de l'IETF (Internet Engineering Task Force). Le document « IP Version 6
Addressing Architecture » (draft-ietf-ipv6-addr-arch-v4-00.txt) précise plus particulièrement la façon dont les adresses de ces interfaces doivent être constituées. Plusieurs types d'adresses existent, mais nous nous intéresserons aux adresses « global unicast », c'est-à-dire celles permettent d'identifier de façon unique une interface d'un équipement de communication, au sein d'un réseau. Dans le cas du réseau dit « internet » reliant une pluralité de sous- réseau à travers le monde, cette unicité doit être recherchée au niveau mondial. Ces adresses « global unicast » seront par la suite simplement appelées « adresses globales » pour davantage de clarté dans le texte. Une adresse de ce type est principalement composée de deux parties, une première partie (typiquement sur 64 bits), et seconde une partie (typiquement sur 64 bits ; l'adresse globale étant alors sur 1 28 bits au total). La seconde partie est constituée à partir d'un identifiant unique de l'interface. La façon dont cette partie est constituée est précisée dans le paragraphe 2.5.1 du document « IP Version 6 Addressing Architecture ». Elle peut être constituée à partir d'un identifiant universel, par exemple du type défini par la norme « IEEE 802 MAC » (pour « Media Access Control ») ou « IEEE EUI-64 » (pour « Extended Universal Identifier). Cette seconde partie peut être facilement déterminée par chaque équipement de réseau de façon autonome et automatique. Il n'existe toutefois pas de procédé automatique permettant à un équipement de réseau de déterminer la première partie, généralement appelée « numéro de réseau ». Actuellement, dans les réseaux de type IPvό, cette partie est déterminée de façon manuelle par un opérateur en charge de la configuration du réseau. Celui-ci se connecte sur chaque équipement de réseau afin de lui attribuer une adresse globale pour chaque interface, idéalement selon un plan d'adressage optimisé. Un tel plan d'adressage peut être conforme à la méthodologie décrite dans le RFC 31 77 intitulé « IAB/IESG Recommendations on IPvό Address Allocations to Sites ». Cette allocation manuelle des adresses globales présente de nombreux inconvénients. Notamment, elle nécessite un temps important et l'occupation d'une équipe de techniciens spécialisés. Elle ne permet pas non plus facilement une reconfiguration de la topologie du réseau ou l'ajout d'un nouvel équipement dans un réseau pré-existant. Surtout, elle est susceptible d'engendrer des erreurs car les techniciens aussi compétents soient-ils, sont sujets aux erreurs humaines. Ces erreurs sont d'autant plus nombreuses que le réseau est important, et donc difficiles à détecter puis à corriger. Un besoin d'automatiser la configuration des réseaux de communication, et notamment l'attribution des adresses globales des interfaces est apparu. Une première étape vers cette automatisation a été divulguée par les documents « Automatic Prefix Délégation Protocol for Internet Protocol Version 6 (IPvό) » de B. Haberman et J. Martin (draft-haberman-ipngwg-auto-prefix- 02.txt) publié en février 2002, et « Hierarchical Prefix Délégation Protocol for Internet Protocol Version 6 (IPvό) » de Byung-Yeob Kim, Kyeong-Jin Lee, Jung- Soo Park et Hyoung-Jun Kim (draft-bykim-ipv6-hpd-00.txt) publié en octobre 2003. Ces deux documents sont des « drafts » IETF, disponibles sur le site web de l'IETF (Internet Engineering Task Force) sous les noms de fichiers indiqués entre parenthèses ci-avant. De ces documents, il est connu d'attribuer à un équipement de réseau un préfixe d'adresse de façon automatique à partir d'un préfixe d'adresse fourni par un autre équipement de réseau. Ce dernier est appelé « délégateur d'adresses » et le mécanisme est lui-même appelé « délégation d'adresse ».
Un tel mécanisme est toutefois insuffisant puisqu'il ne prend pas en compte la topologie du réseau de communication existant. Or, la demanderesse a remarqué qu'il était important de prendre en compte cette topologie, au moins pour la raison suivante : chaque équipement dispose d'une table de routage lui permettant d'acheminer correctement les paquets de données entrants. Limiter la taille de ces tables de routage permet d'une part de gagner des ressources de mémorisation à l'intérieur des équipements, et d'autre part de raccourcir le temps de recherche à chaque réception d'un paquet de données. La demanderesse a remarqué que la prise en compte de la topologie du réseau pour attribuer de façon optimale les préfixes d'adresses aux équipements était importante, et qu'elle pouvait conduire à une diminution significative de la taille des tables de routage, et, ce faisant, à une augmentation des performances des équipements de communication.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un équipement de communication pour un réseau de communication internet, notamment IPvό, comportant un ensemble d'interfaces, chacune desdites interfaces étant connectées à un ou plusieurs autres équipements de communication, disposant de moyens pour recevoir un préfixe d'adresse depuis un premier autre équipement de communication. L'équipement se caractérise en ce qu'il dispose en outre d'un moyen d'attribution pour attribuer à au moins une partie des autres équipements de communication, un sous-préfixe formé du préfixe concαténé avec un identificateur individuel dont la longueur dépend du nombre total des autres équipements de communication, le premier autre équipement n'appartenant pas à cette au moins une partie. Ainsi, en faisant « dépendre » les sous préfixes d'un préfixe reçu, l'invention créé une hiérarchie de sous-préfixes, qui permet de prendre en compte la topologie du réseau et de limiter la taille des tables de routage. De surcroît, l'invention a pour autre avantage d'optimiser l'utilisation de la ressource constituée par le nombre de bits disponibles pour numéroter le réseau : en n'utilisant pour chaque équipement que le nombre nécessaire, les bits des adresses sont ainsi économisés.
L'invention, ainsi que d'autres de ses avantages apparaîtront de façon plus claire dans la description qui va suivre en liaison avec les figures annexées. La figure 1 , précédemment commentée, schématise un réseau de communication formé de 4 équipements. La figure 2 illustre le format d'un préfixe d'adresse, selon l'invention. La figure 3 schématise un réseau de communication, et le déroulement du procédé décrit sur ce réseau.
Un équipement de communication ou « routeur » selon l'invention comporte un moyen d'attribution. Ce moyen d'attribution est en charge d'attribuer un sous-préfixe à au moins une partie des équipements de communication connectés à celui-ci.
La figure 2 permet de comprendre la façon dont sont attribués les sous-préfixes, selon l'invention. Un préfixe initial P est fourni à un premier équipement de communication. Il peut être fourni par configuration manuelle, ou par tout autre moyen, sortant du cadre de la présente demande de brevet. Ce premier équipement attribue alors à au moins une partie des équipements auxquels il est connecté, un sous-préfixe SP, . Ce sous-préfixe SP, est constitué du préfixe P et d'une partie N, . Cette partie N, est un identificateur individuel de l'équipement concerné : c'est elle qui permet de distinguer les équipements les uns des autres au sein de cette partie d'équipements connectés. Selon l'invention, la taille (c'est-à-dire le nombre de bits) de cette partie N, dépend du nombre d'équipements de la partie d'équipements connectés pour lequel un sous-préfixe doit être attribué. Si on appelle x ce nombre, alors la taille du champ N, doit être log2(x) bits. Par exemple, si le premier équipement possède 4 équipements auxquels un sous-préfixe doit être attribué, alors le champ N, doit être de taille log2(4) = 2, et l'on peut par exemple avoir comme sous-préfixes : P:00 P:01 P: 10 P: l l (notation signifiant que le préfixe P est concaténé avec les 2 bits suivants)
Chacun de ces équipements reçoit donc un sous-préfixe SP, différent pour chacun d'eux (préfixe P identique, mais partie N, différente pour chacun). Ces équipements procèdent alors de la même façon, et déterminent des sous-préfixes SP2 pour d'autres équipements de communication. Ces sous-préfixes sont, de façon similaire, constitués des sous-préfixes SP, (considérés comme des préfixes, en quelque sorte), et d'identificateurs individuels N2 différents pour chacun de ces équipements, et dont la taille dépend de leur nombre. De même, ces équipements, à leur tour, attribueront des sous-préfixes SP3 constitués des sous-préfixes SP2 et d'identificateurs individuels N3. Le processus se poursuit ainsi, de proche en proche, jusqu'à ce que des sous-préfixes aient été attribués à l'ensemble du réseau de communication.
La figure 3 illustre de façon plus détaillée ce processus d'attribution sur un exemple plus concret.
L'équipement R, acquiert un préfixe, selon une méthode n'entrant pas dans le cadre de cette demande de brevet. Ce préfixe est par exemple 4001 :0660:3510::0/48. La signification de ce format est explicitée dans les documents précédemment cités sur les formats d'adresses dans le protocole IPvό. Il est toutefois important de noter ici que le « /48 » indique la longueur en bits de ce préfixe et que celui-ci est sur 64 bits au maximum. Les signes « : » sont de simples séparateurs pour la commodité de lecture et le signe « :: » indique que des « 0 » sont insérés en nombre suffisant pour complémenter le préfixe aux 48 bits indiqués (un unique signe « :: » n'est donc possible). Cet équipement de réseau R, possède des équipements « fils » R2 et R3 auxquels il doit attribuer des sous-préfixes. Comme ces équipements fils sont au nombre de deux, un unique bit est nécessaire pour l'identificateur individuel ( log2(2) = l ). L'équipement R2 aura la valeur « 0 » comme identificateur individuel tandis que l'équipement R3 aura la valeur « 1 ». Par conséquent, les sous-préfixes des équipements R2 et R3 sont respectivement : 4001 :0660:3510:0000::0/49 et 4001 :0660:3510:8000::0/49 On remarque bien que les sous-préfixes sont 1 bit plus long que le préfixe initial. Le second sous-préfixe comporte la valeur « 8 » en 1 3s position, c'est-à-dire « 1000 » en binaire. Ce « 1 » correspond bien à l'identificateur individuel de l'équipement R3.
L'équipement R2 procède exactement de même et attribue donc des sous-préfixes, dépendant du sous préfixe de R2, à ses équipements « fils » R4 et R5. Ces sous-préfixes sont respectivement : 4001 :0660:3510:0000::0/50 4001 :0660:3510:4000::0/50 Pour ce second préfixe, la valeur « 4 » en 1 3e position s'écrit « 0100 » en binaire. Le premier « 0 » est l'identificateur individuel de l'équipement R2 et le « 1 » suivant est celui de l'équipement R5. L'équipement R3, quant à lui, possède 3 équipements fils auxquels il doit attribuer un sous-préfixe. Deux bits sont donc nécessaires pour affecter un identificateur individuel à ces 3 équipements R6, R7 et R8, prenant par exemple les valeurs « 00 », « 10 » et « 1 1 » respectivement. Les sous préfixes sont alors respectivement : 4001 :0660:3510:8000::0/51 4001 :0660:3510:C000::0/51 4001 :0660:3510:E000::0/51 Pour le troisième sous-préfixe, par exemple, la valeur « E » s'écrit en binaire « 1 1 10 ». Le premier « 1 » représente l'identificateur individuel de l'équipement R3 et les deux bits suivants « 1 1 » est l'identificateur individuel de l'équipement R8.
Les équipements de communication selon l'invention attribuent les sous-préfixes d'une façon optimisée. Cela implique au moins deux avantages significatifs : - tout d'abord, en augmentant la taille des sous-préfixes que d'une longueur strictement nécessaire, le mécanisme de l'invention permet d'économiser la ressource représentée par le préfixe d'adresse. En effet, l'accroissement du nombre de bits utilisés est limité à chaque étape, et on peut donc descendre plus bas dans l'arborescence formée par un réseau, et donc d'attribuer un sous-préfixe à un plus grand nombre d'équipements de communication. - Ensuite, l'invention permet d'attribuer des préfixes « agrégeables » : le préfixe de chaque équipement contient le préfixe de son équipement « père ». Par exemple, sur la figure 3, l'équipement R7 contient le préfixe de l'équipement R3, et donc, par récurrence de l'équipement R, . Par conséquent, l'équipement R, n'a pas besoin de mémoriser autant d'entrées dans sa table de routage qu'il a de « petit-fils » : Il lui suffit d'autant d'entrée que de « fils », soit 2 au lieu de 5. En effet, si un paquet de données porte une adresse contenant le préfixe de l'équipement de R7, il lui suffit d'avoir dans sa table de routage une entrée correspond au préfixe de l'équipement R3, pour l'acheminer correctement. Cette propriété est extrêmement intéressante puisqu'elle permet de minimiser la taille des tables de routage, et donc d'augmenter la performance des équipements de communication.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Équipement de communication (R2) pour un réseau de communication internet, comportant un ensemble d'interfaces, chacune desdites interfaces étant connectées à un ou plusieurs autres équipements de communication (R,, R3, R4, R5), disposant de moyens pour recevoir un préfixe d'adresse depuis un premier autre équipement de communication (R,), caractérisé en ce qu'il dispose en outre d'un moyen d'attribution pour attribuer à au moins une partie desdits autres équipements de communication, un sous-préfixe formé dudit préfixe concaténé avec un identificateur individuel dont la longueur dépend du nombre total desdits autres équipements de communication, ledit premier autre équipement n'appartenant pas à ladite au moins une partie.
2) Equipement de communication selon la revendication précédente, compatible avec un protocole de type IPvό.
3) Procédé d'attribution de préfixes au sein d'un réseau de communication de type internet, dans lequel chaque équipement de communication comporte un ensemble d'interfaces, chacune desdites interfaces étant connectées à un ou plusieurs autres équipements de communication (R,, R3, R4, R5), disposant de moyens pour recevoir un préfixe d'adresse depuis un premier autre équipement de communication (R,), caractérisé en ce que chaque équipement de communication attribue à au moins une partie desdits autres équipements de communication, un sous- préfixe formé dudit préfixe concaténé avec un identificateur individuel dont la longueur dépend du nombre total desdits autres équipements de communication, ledit premier autre équipement n'appartenant pas à ladite au moins une partie.
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