一種路由方法和系統的製作方法
2023-05-31 02:15:01 1
一種路由方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提出一種路由方法和系統。包括：在城域網出口核心路由器處部署集中式AFTR網關；在城域網既支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR網關；在BRAS上配置IGP路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關。如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，BRAS將流量送往集中式AFTR網關。本發明以較低成本、較高可靠性向IPv6過渡。
【專利說明】
一種路由方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於下一代網際網路領域，尤其涉及一種路由方法和系統。
【背景技術】
[0002]隨著IPv4地址的迅速枯竭，我國的IPv6過渡技術部署已經開始大規模商用試點，部署方案包括公網雙棧、私網雙棧和DS-Lite (輕型雙棧)三種，其中，DS-Lite技術是一種通過向用戶的B4網元(家庭網關)分配IPv6WAN (Wide Area Network,廣域網)口地址來提供IPv4服務的技術，被認為是最能有力地將城域網向IPv6方向推進的方案。
[0003]目前的城域網DS-Lite的過渡技術部署，一般分為分布式AFTR (Address FamilyTransit1n Router,地址族過渡路由器,負責隧道的封裝與解封裝以及地址轉換)網關和集中式AFTR網關兩種:
[0004]1、部署集中式AFTR網關
[0005]AFTR板卡+SR(Service Router,業務路由器)/MSE(Multi Service Edge router,多業務邊緣路由器)機箱=集中式AFTR網關，即，集中式AFTR網關是SR/MSE設備插AFTR板卡，旁掛在城域網CR(core router，核心路由器)處，從而為該城域網所有用戶提供DS-Lite功能。集中式部署成本低，覆蓋範圍大。
[0006]同一臺BRAS (Broadband Remote Access Server,寬帶接入伺服器)下的用戶間互相訪問時，流量沒有通過BRAS直接交換，而是向上走到CR再進行交換，會產生流量繞轉，浪費了城域網帶寬資源。集中式情況下，一個中大型的城域網在尖峰時間每秒新建連接數、最大並發連接數、吞吐能力等指標都是非常高的，這對集中式AFTR網關的壓力很大，有可能產生性能瓶頸。
[0007]2、部署分布式AFTR網關
[0008]AFTR板卡+BRAS=分布式AFTR網關，S卩，分布式AFTR網關是BARS插AFTR板卡，向該BRAS下的用戶提供DS-Lite功能，即在IPv6接入網絡中提供IPv4網絡訪問的能力。分布式部署適合小範圍、高密度的用戶接入，服務可靠性更高。
[0009]使用分布式部署AFTR板卡時，為了保障冗餘安全，每臺BRAS都需要兩塊板卡，成本高，且設備採用Active/Standby方式，因為一塊板卡很可能長期處於standby狀態,實際上等於沒有使用，因此，資源浪費嚴重。
[0010]上述傳統的部署方式，要麼是分布式，要麼是集中式，並且，部分城域網的BRAS設備已經使用多年，不支持插入AFTR板卡，妨礙用戶向IPv6過渡。
【發明內容】
[0011]鑑於以上，本發明提出一種路由方法和系統，以較低成本、較高可靠性向IPv6過渡。
[0012]根據本發明一方面，提出一種路由方法，包括:在城域網出口核心路由器處部署旁掛的集中式AFTR網關，集中式AFTR網關是SR/MSE機箱插入AFTR板卡；在城域網既支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR網關，分布式AFTR網關是BARS插入AFTR板卡；在BRAS上配置IGP路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關；IPv6數據進入BRAS線卡，BRAS線卡進行PPP解封裝，PPP解封裝後獲取到IPv6的目的地址，在線卡的FIB表中查詢路由；如果本地AFTR板卡存在，BRAS根據IGP路由將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡；如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，BRAS將流量送往集中式AFTR網關。
[0013]在本發明的一個實施例中，集中式AFTR網關以任播方式將地址通告至IGP，IPv6任播是指一組網元設備使用相同的單播地址，實際選路時優先選擇最近的一個。
[0014]在本發明的一個實施例中，BRAS將流量送往集中式AFTR網關，包括以下步驟:BRAS剝去PPP頭部後，將純IPv6數據包從BRAS發往核心路由器；核心路由器將IPv6流量轉發給集中式AFTR網關，在集中式AFTR網關內進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
[0015]在本發明的一個實施例中，當BRAS支持IPv6，但不支持插卡時，將流量直接引導到集中式AFTR網關，即，B4發出的IPv6數據包，目的地址為集中式AFTR網關，BRAS收到該數據包後通過查找IGP路由表將其轉發至集中式AFTR網關。
[0016]在本發明的一個實施例中，BRAS隨機選擇一臺集中式AFTR網關，並保障同一個通信進程始終被分配到同一臺集中式AFTR網關上。
[0017]根據本發明另一方面，還提出一種路由系統，其中:集中式AFTR網關，是SR/MSE機箱插入AFTR板卡，部署在城域網出口核心路由器處；分布式AFTR網關，是BARS插入AFTR板卡，部署在城域網既支持IPv6也支持插卡的BRAS上；BRAS，配置IGP路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關；BRAS線卡對IPv6數據進行PPP解封裝，PPP解封裝後獲取到IPv6的目的地址，在線卡的FIB表中查詢路由；如果本地AFTR板卡存在，BRAS根據IGP路由將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡；如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，BRAS將流量送往集中式AFTR網關。
[0018]在本發明的一個實施例中，集中式AFTR網關以任播方式將地址通告至IGP，IPv6任播是指一組網元設備使用相同的單播地址，實際選路時優先選擇最近的一個。
[0019]在本發明的一個實施例中，BRAS剝去PPP頭部後，將純IPv6數據包從BRAS發往核心路由器；核心路由器將IPv6流量轉發給集中式AFTR網關；集中式AFTR網關進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
[0020]在本發明的一個實施例中，BRAS支持IPv6，但不支持插卡時，將流量直接引導到集中式AFTR網關，即，B4發出的IPv6數據包，目的地址為集中式AFTR網關，BRAS收到該數據包後通過查找IGP路由表將其轉發至集中式AFTR網關。
[0021]在本發明的一個實施例中，BRAS隨機選擇一臺集中式AFTR網關，並保障同一個通信進程始終被分配到同一臺集中式AFTR網關上。
[0022]本發明不僅成本低，而且提供可靠的IPv6過渡技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0024]圖1所示為本發明實施例中的一種路由系統的架構示意圖。
[0025]圖2所示為本發明實施例中的一種路由方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置和數值不限制本發明的範圍。
[0027]同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。
[0028]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。
[0029]對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。
[0030]在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。
[0031]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。
[0032]本發明同時部署分布式AFTR網關和集中式AFTR網關，結合了分布式、集中式的優點，在分布式板卡故障時，由集中式為分布式提供冗餘備份，既提高了可靠性，又降低了成本。
[0033]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0034]圖1所示為本發明實施例中的一種路由系統的架構示意圖。該系統包括分布式AFTR網關、BRAS和集中式AFTR網關。
[0035]在城域網出口 CR處部署旁掛的集中式AFTR網關，因為一般的城域網都有兩臺CR做負載分擔，而每臺CR都部署一臺旁掛式AFTR網關，這樣一個城域網一般部署兩臺集中式AFTR網關。
[0036]檢查城域網所有的BRAS，哪些是支持IPv6也支持插卡的，哪些是僅支持IPv6而不支持插卡、或者沒有空閒槽位的，哪些是完全不支持IPv6的。檢查由人工完成，根據設備型號和軟體版本可確認是否支持IPv6和插卡。本發明在所有支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR網關。
[0037]在部署分布式AFTR 板卡的 BRAS 上配置 IGP( inter1r Gateway Protocols,內部網關協議)路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關。BRAS通過哈希算法從兩臺集中式AFTR網關中隨機選擇一臺，並保障同一個通信進程始終被分配到同一臺集中式AFTR網關上，實現這一點的基礎是IPv6的任播功能，集中式AFTR網關以anycast (任播)方式將地址通告至IGP。IPv6任播是指一組網元設備使用相同的單播地址，實際選路時優先選擇最近的一個。
[0038]IPv6 數據進入 BRAS 線卡，BRAS 線卡進行 PPP (Point-to-Point Protocol,點對點協議)解封裝，PPP解封裝後獲取到IPv6的目的地址，在線卡的FIB (Forwardinginformat1n database,轉發信息資料庫)表中查詢路由。
[0039]如果本地AFTR板卡存在，BRAS根據IGP路由將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡。即，進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程(將私有IPv4地址映射到公有IPv4地址)，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
[0040]如果本地AFTR板卡不存在，例如，當分布式AFTR板卡故障時。不進行PPP中斷進程。分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，將流量送往集中式AFTR網關。所有DS-Lite流量被弓丨導到集中式AFTR網關(哈希分配)，業務得以保持。
[0041]其中，將流量送往集中式AFTR網關，即，PPP sess1n仍然終結在BRAS，BRAS剝去PPP頭部後，將純IPv6數據包從BRAS發往CR，CR將IPv6流量轉發給集中式AFTR網關，在集中式AFTR網關內進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
[0042]在本發明的一個實施例中，當BRAS支持IPv6，但不支持插卡時，將DS-Lite流量直接引導到集中式AFTR網關。B4通過AFTR地址直接建立到集中式AFTR網關的隧道，也可以說是通過AFTR的任播地址將隧道流量引導到集中式AFTR網關。S卩，B4發出的IPv6數據包，目的地址為集中式AFTR網關，BRAS收到該數據包後通過查找IGP路由表將其轉發至集中式AFTR網關。
[0043]當老舊BRAS不支持IPv6時，仍然維持現有的公網單棧，並逐步替換。
[0044]本發明中，分布式AFTR網關部署於市中心密集區域或新增BRAS區域；集中式AFTR網關提供全覆蓋，在為分布式AFTR網關提供安全保障冗餘機制的同時，靈活實現其他(不支持插卡)BRAS下新增用戶的DS-Lite接入。
[0045]圖2所示為本發明實施例中的一種路由方法的流程示意圖。該方法包括以下步驟:
[0046]步驟21，在城域網出口核心路由器處部署旁掛的集中式AFTR網關，集中式AFTR網關是SR/MSE機箱插入AFTR板卡。
[0047]步驟22，在城域網既支持IPv6也支持插卡的BRAS上部署分布式AFTR網關，分布式AFTR網關是BARS插入AFTR板卡。在其他BRAS上不部署分布式AFTR網關。
[0048]步驟23，在BRAS上配置IGP路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關。其中，集中式AFTR網關以任播方式將地址通告至IGP，IPv6任播是指一組網元設備使用相同的單播地址，實際選路時優先選擇最近的一個。BRAS通過哈希算法從兩臺集中式AFTR網關中隨機選擇一臺，並保障同一個通信進程始終被分配到同一臺集中式AFTR網關上。
[0049]步驟24,IPv6數據進入BRAS線卡,BRAS線卡進行PPP(Point-to_Point Protocol,點對點協議)解封裝，PPP解封裝後獲取到IPv6的目的地址，在線卡的FIB (Forwardinginformat1n database,轉發信息資料庫)表中查詢路由，如果本地AFTR板卡存在,則執行步驟25，如果本地AFTR板卡不存在，例如，BRAS本地的AFTR板卡故障，則執行步驟26。
[0050]步驟25，BRAS根據IGP路由將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡。
[0051]其中，將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡，包括以下步驟:
[0052]進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，即，將私有IPv4地址映射到公有IPv4地址，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
[0053]步驟26，不進行PPP中斷進程。分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，將流量送往集中式AFTR網關。
[0054]其中，將流量送往集中式AFTR網關，包括以下步驟:
[0055]PPP sess1n仍然終結在BRAS，BRAS剝去PPP頭部後，將純IPv6數據包從BRAS發往CR，CR將IPv6流量轉發給集中式AFTR網關，在集中式AFTR網關內進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
[0056]在本發明的一個實施例中，當BRAS支持IPv6，但不支持插卡時，將DS-Lite流量直接引導到集中式AFTR網關。B4通過AFTR地址直接建立到集中式AFTR網關的隧道，也可以說是通過AFTR的任播地址將隧道流量引導到集中式AFTR網關。具體包括以下步驟:
[0057]B4發出的IPv6數據包，目的地址為集中式AFTR網關，BRAS收到該數據包後通過查找IGP路由表將其轉發至集中式AFTR網關。
[0058]本發明中，分布式AFTR網關與現有分布式AFTR網關相比，採用一種新的BRAS處理流程，大幅更改了 BRAS常規處理流程和選路機制，從而實現較低成本下的高可靠性、以及集中式與分布式之間的動態冗餘。
[0059]下面通過一個具體實施例，對本發明的優點進行說明。城域網DS-Lite部署相比現有的部署方案，不僅可節省成本45%，而且可靠性將會提高一倍。
[0060]假設一個50萬用戶的城域網，擁有可插卡式BRAS50臺，出口為CR 2臺，在分布式部署模型下，為保障用戶安全冗餘機制，每臺BRAS至少要部署2塊AFTR板卡，按每塊板卡15萬計算，共需50*2*15=1500萬元；而如果採用本發明提出的集中式為分布式做冗餘的模型，每臺BRAS只需要部署一塊AFTR板卡，同時在城域網兩臺CR處各部署一臺旁掛式AFTR設備(單臺設備投資約40萬)，總投資為50*15+2*40=830萬，相比分布式，將成本節省45%。
[0061]除了節省成本以外，本發明也大幅度擴展了城域網新增DS-Lite用戶的部署靈活性，很多舊型號BRAS下的新增用戶可以通過直接上連集中式AFTR設備實現DS-Lite接入，有利於IPv6用戶的快速發展，這是以往分布式部署方案做不到的。
[0062]此外，相比較純集中式部署，本發明中絕大多數DS-Lite流量仍然由分布式AFTR板卡處理，減輕了集中式AFTR設備的負擔，避免了性能瓶頸和流量繞轉。
[0063]至此，已經詳細描述了本發明。為了避免遮蔽本發明的構思，沒有描述本領域所公知的一些細節。本領域技術人員根據上面的描述，完全可以明白如何實施這裡公開的技術方案。
[0064]可能以許多方式來實現本發明的方法以及裝置。例如，可通過軟體、硬體、固件或者軟體、硬體、固件的任何組合來實現本發明的方法以及裝置。用於所述方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發明的方法的步驟不限於以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發明實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用於實現根據本發明的方法的機器可讀指令。因而，本發明還覆蓋存儲用於執行根據本發明的方法的程序的記錄介質。
[0065]雖然已經通過示例對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上示例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種路由方法，其特徵在於: 在城域網出口核心路由器處部署旁掛的集中式地址族過渡路由(AFTR)網關，集中式AFTR網關是業務路由器(SR) /多業務邊緣路由器(MSE)機箱插入AFTR板卡； 在城域網既支持IPv6也支持插卡的寬帶接入伺服器(BRAS)上部署分布式AFTR網關，分布式AFTR網關是BARS插入AFTR板卡； 在BRAS上配置內部網關協議(IGP)路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關； IPv6數據進入BRAS線卡，BRAS線卡進行點對點協議(PPP)解封裝，PPP解封裝後獲取到IPv6的目的地址，在線卡的轉發信息資料庫(FIB)表中查詢路由； 如果本地AFTR板卡存在，BRAS根據IGP路由將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡; 如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，BRAS將流量送往集中式AFTR網關。
2.根據權利要求1所述路由方法，其特徵在於: 集中式AFTR網關以任播方式將地址通告至IGP，IPv6任播是指一組網元設備使用相同的單播地址，實際選路時優先選擇最近的一個。
3.根據權利要求1或2所述路由方法，其特徵在於: BRAS將流量送往集中式AFTR網關，包括以下步驟: BRAS剝去PPP頭部後，將純IPv6數據包從BRAS發往核心路由器； 核心路由器將IPv6流量轉發給集中式AFTR網關，在集中式AFTR網關內進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
4.根據權利要求1或2所述路由方法，其特徵在於: 當BRAS支持IPv6，但不支持插卡時，將流量直接引導到集中式AFTR網關，S卩，B4發出的IPv6數據包，目的地址為集中式AFTR網關，BRAS收到該數據包後通過查找IGP路由表將其轉發至集中式AFTR網關。
5.根據權利要求1或2所述路由方法，其特徵在於: BRAS隨機選擇一臺集中式AFTR網關，並保障同一個通信進程始終被分配到同一臺集中式AFTR網關上。
6.一種路由系統，其特徵在於: 集中式AFTR網關，是SR/MSE機箱插入AFTR板卡，部署在城域網出口核心路由器處； 分布式AFTR網關，是BARS插入AFTR板卡，部署在城域網既支持IPv6也支持插卡的BRAS 上； BRAS，配置IGP路由，路由優先選擇本地AFTR板卡，次選集中式AFTR網關；BRAS線卡對IPv6數據進行PPP解封裝，PPP解封裝後獲取到IPv6的目的地址，在線卡的FIB表中查詢路由；如果本地AFTR板卡存在，BRAS根據IGP路由將流量送往分布式AFTR網關的AFTR板卡；如果本地AFTR板卡不存在，分布式AFTR網關地址在IGP路由表中消失，集中式AFTR網關的地址在IGP中成為最優路由，BRAS將流量送往集中式AFTR網關。
7.根據權利要求6所述路由系統，其特徵在於: 集中式AFTR網關以任播方式將地址通告至IGP，IPv6任播是指一組網元設備使用相同的單播地址，實際選路時優先選擇最近的一個。
8.根據權利要求6或7所述路由系統，其特徵在於: BRAS剝去PPP頭部後，將純IPv6數據包從BRAS發往核心路由器；核心路由器將IPv6流量轉發給集中式AFTR網關； 集中式AFTR網關進行IPv6報頭剝離，獲取IPv4的目的地址，執行NAT44過程，查找v4FIB表，實現將IPv6流量轉換為IPv4流量送出。
9.根據權利要求6或7所述路由系統，其特徵在於: BRAS支持IPv6，但不支持插卡時，將流量直接引導到集中式AFTR網關，S卩，B4發出的IPv6數據包，目的地址為集中式AFTR網關，BRAS收到該數據包後通過查找IGP路由表將其轉發至集中式AFTR網關。
10.根據權利要求6或7所述路由系統，其特徵在於: BRAS隨機選擇一臺集中式AFTR網關，並保障同一個通信進程始終被分配到同一臺集中式AFTR網關上。
【文檔編號】H04L12/749GK104283787SQ201310291993
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優先權日:2013年7月12日
【發明者】徐洪磊, 胡捷, 史凡, 歐陽宇龍, 劉謙, 李忠超, 陳運清 申請人:中國電信股份有限公司