一种状态表的同步方法和系统.pdf

本发明提出一种状态表的同步方法和系统，包括：状态表集中控制器，接收至少一个转换网关发送的获取状态表的请求，并向其发送状态表，在状态表中包含IPv4地址和IPv6地址的映射关系；转换网关，向状态表集中控制器发送获取状态表的请求，并接收状态表集中控制器下发的状态表。本发明可以实现IPv6过渡时期状态表的同步。

权利要求书1.  一种状态表的同步系统，其特征在于： 状态表集中控制器，接收至少一个转换网关发送的获取状态表的 请求，并向其发送状态表，在状态表中包含IPv4地址和IPv6地址的映 射关系； 转换网关，向状态表集中控制器发送获取状态表的请求，并接收 状态表集中控制器下发的状态表。 2.  根据权利要求1所述状态表的同步系统，其特征在于： 状态表集中控制器接收获取状态表的请求，判断地址池是否有空 余，如果有空余，则从地址池中选择空余的IPv4地址，建立该IPv4地 址与IPv6地址的映射关系，添加到新建的状态表中，并向转换网关发 送状态表。 3.  根据权利要求1或2所述状态表的同步系统，其特征在于： 状态表集中控制器接收转换网关发送的修改状态表的请求，判断 地址池是否有空余，如果有空余，则新建状态表；查询已有状态表的设 备列表，将新的状态表下发至原有设备列表，删除在原设备中的状态表。 4.  根据权利要求1或2所述状态表的同步系统，其特征在于： 状态表集中控制器记录负载均衡组内的转换网关的编号，并在负 载均衡组中选择一个转换网关下发状态表，以实现负载均衡组内的转换 网关的负载均衡。 5.  根据权利要求1或2所述状态表的同步系统，其特征在于： 状态表集中控制器记录冗余备份组内的转换网关的编号，并将状 态表下发到冗余备份组内的每个转换网关，以在其中任何一个转换网关 down机时，其他转换网关能够继续进行处理。 6.  一种状态表的同步方法，其特征在于： 至少一个转换网关向状态表集中控制器发送获取状态表的请求； 状态表集中控制器向至少一个转换网关发送状态表，在所述状态 表中包含IPv4地址和IPv6地址的映射关系。 7.  根据权利要求6所述状态表的同步方法，其特征在于： 状态表集中控制器判断地址池是否有空余，如果有空余，则从地 址池中选择空余的IPv4地址，建立该IPv4地址与IPv6地址的映射关 系，添加到新建的状态表中，并向转换网关发送状态表。 8.  根据权利要求6或7所述状态表的同步方法，其特征在于： 状态表集中控制器接收转换网关发送的修改状态表的请求； 判断地址池是否有空余，如果有空余，则新建状态表； 查询已有状态表的设备列表，将新的状态表下发至原有设备列表， 删除在原设备中的状态表。 9.  根据权利要求6或7所述状态表的同步方法，其特征在于： 状态表集中控制器记录负载均衡组内的转换网关的编号，并在负 载均衡组中选择一个转换网关下发状态表，以实现负载均衡组内的转换 网关的负载均衡。 10.  根据权利要求6或7所述状态表的同步方法，其特征在于： 状态表集中控制器记录冗余备份组内的转换网关的编号，并将状 态表下发到冗余备份组内的每个转换网关，以在其中任何一个转换网关 down机时，其他转换网关能够继续进行处理。

说明书一种状态表的同步方法和系统
技术领域
本发明涉及电信和IT应用技术，尤其涉及一种状态表的同步方法 和系统。
背景技术
随着IPv4的地址告罄，IPv4向IPv6的过渡已成为必经之路。在 IPv4向IPv6的过渡时期，必须引入IPv6过渡技术（如DS-Lite、 NAT444、LAFT6等）方可实现由IPv4向IPv6的平滑迁移。这些技术 虽然实现的方案不同，但均记录了IPv4与IPv6的地址、端口之间的映 射关系（即称为状态）。因此，IPv6过渡网关就必须处理IPv6状态的相 关信息，包括状态的建立、更新、维护和删除，为了确保设备的可靠性， 就必须在多个设备间同步相应的状态表。
目前，为了实现多个设备间IPv4与IPv6状态表的同步，主要有 以下两种方式：
1）采用热备的方案。
多个设备间通过运行VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol， 虚拟路由冗余协议），从而将状态表在多个设备间传递。这种方式需要 对现有的协议进行扩充，不同厂家的设备通常使用的都是私有协议，尚 未有通用的协议可以实现。同时，这种方案通常只能在两个设备间实现 状态的同步，对于多个设备间的同步由于存在N2的问题实现难度非常 大。即，随着设备数量的增加，需要同步的状态数量呈指数级增加。
2）采用基于算法的方案。
通过算法来预先确定IPv6地址与IPv4地址和端口之间的映射关 系。但这种方式对于IPv4地址池的配置通常有严格的限制，在IPv4地 址池变更时通常会影响现有的映射关系，从而对在线用户的业务体验造 成影响。
因此，现有的技术方案通常很难很好地解决IPv6过渡时期状态表 的同步问题。
发明内容
鉴于以上，本发明提出一种状态表的同步方法和系统，以实现 IPv6过渡时期状态表的同步问题。
根据本发明一方面，提出一种状态表的同步系统，包括：状态表 集中控制器，接收至少一个转换网关发送的获取状态表的请求，并向其 发送状态表，在状态表中包含IPv4地址和IPv6地址的映射关系；转换 网关，向状态表集中控制器发送获取状态表的请求，并接收状态表集中 控制器下发的状态表。
优选地，状态表集中控制器接收获取状态表的请求，判断地址池 是否有空余，如果有空余，则从地址池中选择空余的IPv4地址，建立 该IPv4地址与IPv6地址的映射关系，添加到新建的状态表中，并向转 换网关发送状态表。
优选地，状态表集中控制器接收转换网关发送的修改状态表的请 求，判断地址池是否有空余，如果有空余，则新建状态表；查询已有状 态表的设备列表，将新的状态表下发至原有设备列表，删除在原设备中 的状态表。
优选地，状态表集中控制器记录负载均衡组内的转换网关的编号， 并在负载均衡组中选择一个转换网关下发状态表，以实现负载均衡组内 的转换网关的负载均衡。
优选地，状态表集中控制器记录冗余备份组内的转换网关的编号， 并将状态表下发到冗余备份组内的每个转换网关，以在其中任何一个转 换网关down机时，其他转换网关能够继续进行处理。
根据本发明一方面，还提出一种状态表的同步方法，包括：至少 一个转换网关向状态表集中控制器发送获取状态表的请求；状态表集中 控制器向至少一个转换网关发送状态表，在所述状态表中包含IPv4地 址和IPv6地址的映射关系。
优选地，状态表集中控制器判断地址池是否有空余，如果有空余， 则从地址池中选择空余的IPv4地址，建立该IPv4地址与IPv6地址的 映射关系，添加到新建的状态表中，并向转换网关发送状态表。
优选地，状态表集中控制器接收转换网关发送的修改状态表的请 求；判断地址池是否有空余，如果有空余，则新建状态表；查询已有状 态表的设备列表，将新的状态表下发至原有设备列表，删除在原设备中 的状态表。
优选地，状态表集中控制器记录负载均衡组内的转换网关的编号， 并在负载均衡组中选择一个转换网关下发状态表，以实现负载均衡组内 的转换网关的负载均衡。
优选地，状态表集中控制器记录冗余备份组内的转换网关的编号， 并将状态表下发到冗余备份组内的每个转换网关，以在其中任何一个转 换网关down机时，其他转换网关能够继续进行处理。
本发明引入了状态表集中控制器，统一控制向转换网关下发的状 态表。适用于单个IPv6过渡技术的部署或多种过渡技术共存时的统一 状态维护及更新，如DS-Lite、LAFT6、NAT444等。
本发明采用SDN的通用架构实现，具有较好的通用性，具有较强 的可扩展性。对地址池配置灵活，更改地址池配置时不会影响现有的业 务体验，并可实现对多种模式的混合式管理，可大大简化运营商在IPv6 过渡时期的运营管理的难度。
本发明还可以实现多机冗余备份、以及负载均衡。也可在多种用 户类型的共存期时使用，为不同的用户提供差异化的端口资源。在实际 部署时，状态表集中控制器可采用省集中式部署方式实施，具有较强的 可维护性和可实施性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明 的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成 对本发明的不当限定。在附图中：
图1所示为本发明一种状态表的同步系统的实施例的结构示意图。
图2所示为本发明一种状态表的同步系统的另一实施例的结构示 意图。
图3所示为本发明一种状态表的同步方法的实施例的示意图。
图4所示为本发明中状态表集中控制器新建状态表的方法流程示 意图。
图5所示为本发明中状态表集中控制器修改状态表的方法流程示 意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意 到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对 布置和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺 寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决 不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详 细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明 书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是 示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有 不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此， 一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进 一步讨论。
本发明采用SDN（software-defined network，软件定义网络）技 术，通过引入状态表集中式控制器从而解决IPv6过渡期的状态表的同 步问题。该方法具有较强的适用性，使用灵活，可方便地应用在多个设 备间的状态同步场景中，可配合IPv6的网络演进渐进式部署，具有较 好的可实施性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体 实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1所示为本发明一种状态表的同步系统的实施例的结构示意图。 该系统包括状态表集中控制器和转换网关。其中：
状态表集中控制器，接收至少一个转换网关发送的获取状态表的 请求，并向其发送状态表，在状态表中包含IPv4地址和IPv6地址的映 射关系。其中，转换网关可以为多种模式，例如，LAFT6、DS-Lite、 或NAT444。
转换网关，向状态表集中控制器发送获取状态表的请求，并接收 状态表集中控制器下发的状态表。
本发明中，转换网关可以直接从状态表集中控制器获取状态表， 与现有技术只能在两个转换网关之间实现状态的同步的方式相比，同步 的状态数量明显减少，同步速度快，效率高。并且，本发明对于IPv4 地址池的配置无要求，也不会受地址池变更的影响。可实施性好。
在本发明的一个实施例中，状态表集中控制器接收转换网关发送 的获取状态表的请求；判断地址池是否有空余，如果有空余，则从地址 池中选择空余的IPv4地址，建立该IPv4地址与IPv6地址的映射关系， 添加到新建的状态表中，将新建的状态表写入相应的状态表数据库，并 向转换网关发送状态表。
这里，状态表的属性及示例如下表所示：


在本发明的一个实施例中，状态表集中控制器接收转换网关发送 的修改状态表的请求；判断地址池是否有空余，如果有空余，则新建状 态表，并写入相应的数据库；查询已有状态表的设备列表，将新的状态 表下发至原设备列表，删除在原设备和数据库中的状态表，即用该实施 例中新建的状态表替换原有的状态表。
在本发明的一个实施例中，状态表集中控制器记录负载均衡组内 的转换网关的编号，并在负载均衡组中选择一个转换网关下发状态表， 以实现负载均衡组内的转换网关的负载均衡。其中，如果转换网关所属 组别有对应的接口，则确定该接口，并向该接口下发状态表，以将状态 表下发到转换网关。
在本发明的一个实施例中，状态表集中控制器记录冗余备份组内 的转换网关的编号，冗余备份组可以预先设置，并将状态表下发到冗余 备份组内的每个转换网关，以在其中任何一个转换网关down机时，其 他转换网关能够继续进行处理，以达到冗余备份的目的。
冗余备份组与负载均衡组可以没有关系，也可以有关系。例如， 可以一个冗余备份组中包含负载均衡组，但也可以只有冗余备份组而没 有负载均衡组。
位于冗余备份组内的转换网关保存相同的状态表，这些状态表在 冗余备份组内的多个转换网关之间同步。状态表集中控制器通过记录转 换网关的所属组别从而确定其状态表下发的接口，并向该接口下发状态 表。例如，转换网关1、转换网关2属于组别1，分别连接接口5和接 口6，为了实现在这两个转换网关上的冗余备份，就要给接口5和接口 6下发状态表。
下面通过附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
图2所示为本发明一种状态表的同步系统的另一实施例的结构示 意图。该实施例中，状态表集中控制器包括：状态表处理单元、地址池 管理单元、冗余备份单元、负载均衡单元、状态表数据库。其中：
状态表处理单元，接收获取状态表的请求，该获取请求携带状态 表类别编号，例如是LAFT6、DS-Lite、还是NAT444等，将该获取请 求发送到地址池管理单元、冗余备份单元和负载均衡单元，并输出相应 的状态表至相关设备。即，从地址池管理单元获取状态表，从冗余备份 单元获取下发状态表的转换网关的设备编号，以及从负载均衡组获取下 发状态表的转换网关的编号，并向相应的转换网关发送状态表。
地址池管理单元，配置于管理地址池，接收状态表处理单元发送 的获取状态表的请求，计算剩余的地址池资源，合理分配和生成状态表， 并将状态表返回给状态表处理单元。
冗余备份单元，接收状态表处理单元发送的获取状态表的请求， 并向状态表处理单元返回同一冗余备份组的转换网关的设备编号，该设 备编号是预先配置的。
负载均衡单元，实时记录负载均衡组内转换网关的状态表数量， 接收状态表处理单元发送的获取状态表的请求，并向状态表处理单元返 回负载均衡组的转换网关的编号。该设备编号是预先配置的。状态表是 指过渡技术中用到的IPv6地址、IPv4地址、源端口、目的端口、协议 这些映射信息。
状态表数据库，基于不同类型的状态表（如基于流、用户、前缀） 以及不同的地址复用以建立不同的状态表数据库。
本发明引入了状态表集中控制器，统一控制向转换网关下发的状 态表。适用于单个IPv6过渡技术的部署或多种过渡技术共存时的统一 状态维护及更新，如DS-Lite、LAFT6、NAT444等。
本发明采用SDN的通用架构实现，具有较好的通用性，具有较强 的可扩展性。对地址池配置灵活，更改地址池配置时不会影响现有的业 务体验，并可实现对多种模式的混合式管理，可大大简化运营商在IPv6 过渡时期的运营管理的难度。
本发明还可以实现多机冗余备份、以及负载均衡。也可在多种用 户类型的共存期使用，为不同的用户提供差异化的端口资源。在实际部 署时，状态表集中控制器可采用省集中式部署方式实施，具有较强的可 维护性和可实施性。
图3所示为本发明一种状态表的同步方法的实施例的示意图。该 方法包括以下步骤：
步骤31，至少一个转换网关向状态表集中控制器发送获取状态表 的请求。
步骤32，状态表集中控制器向至少一个转换网关发送状态表，在 所述状态表中包含IPv4地址和IPv6地址的映射关系。
图4所示为本发明中状态表集中控制器新建状态表的方法流程示 意图。该方法包括以下步骤：
步骤41，状态表集中控制器接收转换网关发送的获取状态表的请 求，该请求可以包括用户的IPv6地址、用户属性以及模式（如DS-Lite、 NAT444或LAFT6），用户属性例如为用户可用的端口数、优先级等。
步骤42，判断地址池是否有空余，如果有空余，则执行步骤43， 否则，结束流程。
步骤43，从地址池中选择空余的IPv4地址，建立该IPv4地址与 IPv6地址的映射关系，添加到新建的状态表中，将新建的状态表写入相 应的状态表数据库，并向转换网关发送状态表。此时已得知状态表的表 项。例如，状态表包括源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议等。 本领域技术人员应该可以理解，上述对状态表的说明只是用于举例，不 应理解为对本发明的限制。得出建表设备列表，即，将状态表发送下去 的设备列表，比如转换网关1、转换网关2。该设备列表可以根据控制 器下面包含哪些设备，这些设备的负载均衡组和冗余备份组的划分等信 息获取到。
图5所示为本发明中状态表集中控制器修改状态表的方法流程示 意图。该方法包括以下步骤：
步骤51，状态表集中控制器接收转换网关发送的修改状态表的请 求，该请求可以包括用户的IPv6地址、用户属性以及模式（如DS-Lite、 NAT444或LAFT6）。
步骤52，判断地址池是否有空余，如果有空余，则执行步骤53， 否则，结束流程。
步骤53，新建状态表，并写入相应的数据库，此时已得知状态表 的表项。
步骤54，查询已有状态表的设备列表，将新的状态表下发至原设 备列表，删除在原设备和数据库中的状态表。
在本发明的一个实施例中，状态表集中控制器向至少一个转换网 关发送状态表的操作，包括：
状态表集中控制器记录负载均衡组内的转换网关的编号，并在负 载均衡组中选择一个转换网关下发状态表，以实现负载均衡组内的转换 网关的负载均衡。其中，如果转换网关所属组别有对应的接口，则确定 该接口，并向该接口下发状态表，以将状态表下发到转换网关。
位于负载均衡组内的转换网关具有近乎相同的状态表数量，不同 的状态表不在负载均衡组内的多个转换网关之间共有。
在本发明的一个实施例中，状态表集中控制器向至少一个转换网 关发送状态表的操作，包括：
状态表集中控制器记录冗余备份组内的转换网关的编号，并将状 态表下发到冗余备份组内的每个转换网关，以在其中任何一个转换网关 down机时，其他转换网关能够继续进行处理。以实现多个转换网关间 的冗余备份。
位于冗余备份组内的转换网关保存相同的状态表，这些状态表在 冗余备份组内的多个转换网关之间同步。状态表集中控制器通过记录转 换网关的所属组别从而确定其状态表下发的接口，并向该接口下发状态 表。例如，转换网关1、转换网关2属于组别1，分别连接接口5和接 口6，为了实现在这两个转换网关上的冗余备份，就要给接口5和接口 6下发状态表。
下面通过一个具体实施例，对本发明做进一步说明。
数据流到达转换网关（DS-Lite中为IPv6隧道数据包，LAFT6中 为PCP请求，NAT444为IPv4数据报文）。
转换网关向状态表集中控制器请求获取状态表。
状态表集中控制器向负载均衡组及冗余备份组统一发送状态表。
数据流经过转换网关处理并转发。转换网关处理并转发的操作是 过渡技术相关的操作，比如，DS-Lite中就是DS-Lite相关操作， LAFT6中就是LAFT6的相关操作。
本发明引入了状态表集中控制器，统一控制向转换网关下发的状 态表。适用于单个IPv6过渡技术的部署或多种过渡技术共存时的统一 状态维护及更新，如DS-Lite、LAFT6、NAT444等。
本发明采用SDN的通用架构实现，具有较好的通用性，具有较强 的可扩展性。对地址池配置灵活，更改地址池配置时不会影响现有的业 务体验，并可实现对多种模式的混合式管理，可大大简化运营商在IPv6 过渡时期的运营管理的难度。
本发明还可以实现多机冗余备份、以及负载均衡。也可在多种用 户类型的共存期时使用，为不同的用户提供差异化的端口资源。在实际 部署时，状态表集中控制器可采用省集中式部署方式实施，具有较强的 可维护性和可实施性。
至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没 有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完 全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软 件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法 以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明 的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。 此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序， 这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发 明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明， 但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是 为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发 明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所 附权利要求来限定。