一种主备倒换转发不中断的方法.pdf

本发明公开了一种用于主备倒换转发不中断的方法。其基本思想：在LISP网络内将EID和RLOC对应关系全网同步，各个设备形成本地映射转发表；当ITR的主控板进行主备倒换时，维持本地的映射转发表不变；通知邻居设备维护邻居关系、保证系统转发表不变和保持映射转发表在一定时间内不发生变化；在主备倒换后，在周边邻居设备协助下，ITR完成链路状态数据库的同步后结束GR，重新计算系统路由表和更新映射转发表。通过本发明，可以实现主备倒换流量转发不中断，保证业务的实时性，提高LISP的可用性，使网络更加稳定。

权利要求书1.  一种主备倒换转发不中断的方法，其特征在于，其应用于LISP协议，ITR控制和转 发分离的分布式设备，且设备具有主备倒换的能力；该方法包括： 发生主备倒换的ITR，在倒换过程中维持映射转发表不变； 发生主备倒换的ITR，通知周边的邻居设备维护邻居关系，保持映射转发表不变； 在周边邻居设备协助下，ITR完成链路状态数据库的同步后结束GR，重新更新映射转发表。 2.  根据权利要求1所述的方法中，其特征在于，所述的方法还包括：终端向ITR发送注册消息，通告本机的EID地址信息；当ITR接收到注册消息后，保存EID和RLOC的对应关系信息，向终端发送应答消息；同时会通知OSPF模块，使其生成改进五类LSA。 3.  根据权利要求1所述的方法中，其特征在于，所述的方法还包括：OSPF模块通过同步扩散算法将分散在各个设备内部的离散的改进五类LSA，逐渐扩散到LISP网络内每个节点，接收的设备不使用该改进的五类LSA参与OSPF路由计算，而是通过该LSA形成映射转发表。 4.  根据权利要求1所述方法中，数据转发方法包括：在主备倒换过程中，当ITR接收到数据时候首先查看本地映射转发表，如果存在则进行LISP封装转发；如果不存在，查找系统路由表进行路由转发。

说明书一种主备倒换转发不中断的方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及主备倒换过程中转发不中断的方法。
背景技术
身份标识与位置分离 (LISP, Locator Identify Separation Protocol) 协议是一种基于网络的身份标识与位置分离协议，用于解决路由扩展性问题的方案，其基本思想包括：(1)将现有的IP地址系统分为标识(EID, Endpoint Identifiers)和路由位置(RLOC, Routing Locator)，并引入了隧道技术实现数据转发；(2)主机不做任何改变，主机发送的数据的IP地址用EID表示，报文在网络中的传递依赖于RLOC信息，根据查找 RLOC 路由表进行报文的转发；(3)ITR (Ingress Tunnel Router)负责报文的封装和映射的查找，在主机IP报文的外面再封装一层LISP报文头和IP报文头，根据目的EID信息查找对应的RLOC信息；(4)ETR (Egress Tunnel Router)负责报文的解封装。
当ITR接收到报文的时候，如果 ITR 在本地的映射(MAP)缓存表中没有找到报文的目的 EID 对应的 RLOC，首先向MR(Map Resolver)发送MAP请求报文，请求获取EID-to-RLOC的映射关系。MR收到ITR的MAP请求报文后，并转发给MS(Map Service)或自己代理解析该请求报文。ITR接收到MAP响应报文后，将其中携带的目的 EID 与RLOC的映射关系保存在MAP缓存表中，在后续访问该目的EID时直接封装成LISP报文发送。
目前LISP所采用的方法，当ITR设备进行主备倒换时候，会删除MAP缓存转发表。主备倒换完成后，新的主控板需要重新学习并形成本地缓存映射转发表，实现数据转发。在主备倒换期间将造成业务中断，对于一个大型网络，尤其是运营商网络，转发中断是不可容忍的。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种实现主备倒换时转发不中断的方法，应用于LISP协议，ITR控制和转发分离并具备主备倒换能力的分布式设备；其中控制层负责路由学习、路由计算和MAP映射表的生成；转发层负责IP报文转发和LISP报文转发。LISP网络内使用OSPF动态路由协议。为达到上述目的，实现该方法包括：EID注册模块、EID注册响应模块、OSPF模块和转发模块。其中：
EID注册模块：终端向ITR注册自己的EID信息；
 EID注册响应模块：对终端的EID注册消息进行应答，将EID和RLOC的对应关系通知OSPF路由协议模块；
   OSPF模块：(1)支持OSPF基本功能；(2)负责将EID和RLOC对应关系生成改进五类LSA(对LSA的option字段进行扩展)，并在LISP网络内进行同步扩散；将学习到的改进的五类LSA形成映射转发表；(3)具备OSPF GR(Graceful Restart)功能特性；
转发模块：(1)维护系统转发表和映射转发表，根据各个转发表项进行数据转发；(2)在GR期间维持系统转发表和映射转发表不变；
实现本发明包括如下步骤：
1.      ITR获取到终端设备的EID和RLOC的映射关系，通知OSPF模块生成改进的五类LSA，并在LISP网络内完成同步，各个设备形成自己的映射转发表；
2.      ITR发生主备倒换时，维持映射转发表不发生变化；同时通知邻居设备进入GR 协助模式，周边设备不仅到ITR的邻居关系、系统转发表不变，还维持映射转发表在一定时间内保持不变；
3.      主备倒换后，ITR在周边邻居设备协助完成链路状态数据库的同步，重新计算系统路由表和更新映射转发表保证LISP报文转发，在整个主备倒换期间保证业务不中断。
本发明的有益技术效果是：(1)当ITR进行主备倒换过程中能够保证流量不中断，整个设备和没有发生倒换一样，保证业务的实时性和减少对重要业务的影响，提高了LISP的可用性，使网络更加稳定。(2)通过同步扩散将映射关系在全网同步，各个ITR不再依赖MR和MS获取映射转发表而是根据本地转发表进行转发。如果映射转发表中存在目的EID时直接封装成LISP报文发送；如果不存在，查找系统路由表进行路由转发。通过这种方式提高转发效率，增强网络的可靠性，避免因MR或者MS单点故障导致LISP网络不通的问题。
附图说明
图1是一种LISP通信流程图。
图2为各模块之间的关系。
图3 改进LSA option字段。
图4主备倒换前工作流程图。
图5主备倒换过程工作流程图。
具体实施方式
如图1，LISP通信流程图所示，目前的处理方法如下：
1)        SN要与DN通信，以通信对方DN的EID2作为目的IP地址，以本机SN的EID1作为源IP地址封装数据包；如果DN与SN处于同一个LISP域，则按目的EID2直接进行路由完成数据通信。如果DN与SN处于不同的LISP域，按默认路由转发到本LISP域对应默认路由节点。
2)        默认路由节点即为本LISP域对应的ITR。ITR接收到终端主机SN发送的数据包之后，首先查询本地缓存中是否保存了通信对端EID2的EID-to-RLOC映射信息；如果没有，则ITR 向名址映射服务器作EID2的EID-to-RLOC 的查询。
3)        名址映射服务器向ITR 返回所请求的终端主机EID2与其接入路由节点 (ETR) 的RLOC之间的对应关系。
4)        获得对端主机DN对应的RLOCb之后，ITR将该映射信息存储在本地缓存中，并且在原数据包外面封装上LISP 包头，该包头以对端主机接入路由节点 (ETR) 的RLOCb为目的地址，以本地ITR的RLOCa为源地址。封装结束后将该数据包发送至核心骨干网络上，以RLOC进行路由并最终到达对端的ETR。
5)        ETR对接收到的数据包进行必要的正确性检查后，去除LISP 包头，再根据IP包中的目的端地址EID2，将数据包转发给接收方主机DN。
6)        反之，DN->SN之间通信流程也与上述流程是一样的。
在现有的技术中，当ITR设备进行主备倒换时候，会删除MAP缓存转发表。主备倒换完成后，新的主控板需要重新学习并形成本地缓存映射转发表才能实现数据转发。在主备倒换期间将造成业务中断，对于一个大型网络，尤其是运营商网络，转发中断是不可容忍的。
针对上述问题，本发明提供一种主备倒换时转发不中断的方法，实现该方法包括：EID注册模块、EID注册响应模块、OSPF模块和转发模块。模块之间关系可参见图2.需要说明的是，为了更加清楚、简要的描述本发明的实现方式，图2中省略了设备的原有功能模块，仅仅示出与本发明相关的功能模块。
 EID注册模块：终端向ITR注册自己的EID信息；
 EID注册响应模块：对终端的EID注册消息进行应答，将EID和RLOC的对应关系通知OSPF路由协议模块；
OSPF模块：(1)支持OSPF基本功能和GR(Graceful Restart)功能特性；(2)负责将EID和RLOC对应关系生成改进五类LSA，并在LISP网络内进行同步扩散；将学习到的改进的五类LSA形成映射转发表；
转发模块：(1)维护系统转发表和映射转发表，根据各个转发表项进行数据转发；(2)在GR期间维持系统转发表和映射转发表不变；
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图，对本发明作进一步详细说明。主要包括如下步骤：
1.      终端向ITR发送注册消息，通告本机的EID地址信息；
2.      ITR接收到注册消息后，保存EID和RLOC的对应关系信息，向终端发送应答消息；然后会通知OSPF模块，使其生成改进五类LSA；
3.      OSPF模块通过同步扩散算法将分散在各个设备内部的离散的改进五类LSA，逐渐扩散到LISP网络内每个节点，接收的设备不使用该改进的五类LSA参与OSPF路由计算，而是通过该LSA形成映射转发表；
4.      当ITR接收到数据时候首先查看本地映射转发表，如果存在则进行LISP封装转发；如果不存在，查找系统路由表进行路由转发；
5.      当ITR发生主备倒换时, 维持本地的系统转发表和映射转发表不变，并通知周边设备进入GR协助模式；
6.      周边设备感知到ITR进入GR，维持原来的邻居关系和系统路由表，保持映射转发表不变；
7.    在周边设备协助下，ITR完成链路状态数据库的同步，结束GR；同时通知周边设备也退出GR协助模式；
8.      ITR结束GR后，重新进行路由计算，还需重新生成本设备的改进五类LSA以便能够更新映射转发表，并删除无效的映射转发表；
9.    各个转发表项更新完成后，按照步骤4中描述根据转发表项进行数据转发。
关于本步骤中所使用的LISP网络内同步的LSA， 本实施例中提供了如下两种方式：
方式一、 采用改进的五类LSA；
方式二、 采用十一类Opaque LSA；
基于上述两种方式，本领域技术人员所能够延伸出的其他方式也能够实现LISP网络内同步。