專利名稱：用于在面向分組網(wǎng)絡(luò)中組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的方法。
技術(shù)背景在現(xiàn)有技術(shù)中，公知中繼層、也就是第3層上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件。 這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件具有至少3個接口，在這些接口上雙向地與面向分 組網(wǎng)絡(luò)(例如計算系統(tǒng)或"主機")的網(wǎng)絡(luò)元件和/或與其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 元件交換數(shù)據(jù)分組。這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件在專業(yè)領(lǐng)域中也稱為"路由器，，。根據(jù)所采用 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件增添其它任務(wù)，從而除了稱號"路由器，，之外還存在 其它稱號用于專門的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件。為了簡單的表示，下面使用概念 "路由器"，但不是要由此排除專用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件，也不是要限制 所描述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件的一般性。在路由器中主要考察兩個要實施的過程。第一過程接收到達路由 器的接口的數(shù)據(jù)分組，并確定該數(shù)據(jù)分組要轉(zhuǎn)發(fā)給的路由器接口。第 一過程稱為傳遞或轉(zhuǎn)發(fā)。為了確定所涉及的數(shù)據(jù)分組要轉(zhuǎn)發(fā)給的接口， 引入路由算法，該算法借助數(shù)據(jù)分組的項目并借助路由器中具有的關(guān) 于該路由器環(huán)境的信息確定輸出數(shù)據(jù)分組所要到達的接口 。第二過程用于監(jiān)控路由算法，其目的是優(yōu)化該算法，使得對輸出 數(shù)據(jù)分組所要到達的接口的選擇在面向分組網(wǎng)絡(luò)中的路徑要短的意義 下盡可能高效。除了確定盡可能短的路徑之外(路由)還加入其它標(biāo) 準(zhǔn)，通過這些標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化路由算法。路由算法的目前常用的管理也稱為"自適應(yīng)路由，，。在自適應(yīng)路 由中，與靜態(tài)路由相反要考慮數(shù)據(jù)通信往來的變化以及面向分組網(wǎng)絡(luò) 的拓樸結(jié)構(gòu)的變化以匹配路由算法。為此，路由器借助上述第二過程 與相鄰的路由器通信，以確定它們的連接狀態(tài)和用于優(yōu)化路由算法的 "度量"。在路由表中加入最佳可能的路徑，而鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫或拓 樸數(shù)據(jù)庫包含關(guān)于連接狀態(tài)和該路由器環(huán)境的信息。按照一般方式，
通常采用路由表的概念表示上述功能單元一路由表、鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫 和/或拓樸數(shù)據(jù)庫的組合。度量或"接口度量"提供了用于確定最有效的路徑的度量值.借 助該度量，路由算法確定路由器接口的選擇以及由此所選擇的路徑與 其它選擇或路徑相比是否更有效。如果有多個可能的接口，通常選擇 具有最小度量的接口。具有最小度量的接口例如是這樣的接口，其中 所給出的路徑具有至目標(biāo)系統(tǒng)最小的距離。除了距離之外，還可以在 度量中加入其它標(biāo)準(zhǔn)，如可在路徑上達到的帶寬、在路徑上預(yù)計達到的延遲、該路徑上存在的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件數(shù)量(跳計數(shù)，hopcount)等。在通過網(wǎng)絡(luò)確定數(shù)據(jù)分組的路徑時，通過上述動態(tài)的路由抵御該 路徑上到達目的地的部分路段的故障。但是如果路徑上的第一路由器 出現(xiàn)故障，則該故障通常不能通過動態(tài)路由消除。這種肯定存在的漏洞的原因在于，對于主機或多個主機來說通常 將一個路由器標(biāo)記為直接的"響應(yīng)伙伴"，該路由器在子網(wǎng)的邊緣保 證與其它(子)網(wǎng)絡(luò)的通信。該路由器的地址通常靜態(tài)地在各主機中 標(biāo)記出來。相應(yīng)的路由器通常稱為"標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)"。無需采用其它措施，在第一路由器或標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障之后所涉 及的主機中斷了任何通過該子網(wǎng)到達的通信，即使在該子網(wǎng)中還存在 其它激活的路由器可用。為了解決該問題，已經(jīng)建議采用冗余的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)來提高可用性的 協(xié)議，該協(xié)議分為協(xié)議族FHRP (First-Hop Routing Protocol,第一 跳路由協(xié)議)。Cisco Systems Inc. ， San Jose, California, USA的 協(xié)i義HSRP (Hot Standby Router Protocol,浪匕備用路由器協(xié)i義)規(guī) 定，將多個路由器組合為一個邏輯組，該邏輯組作為邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)通 過面向分組的網(wǎng)絡(luò)被調(diào)用。替換協(xié)議VRRP( Virtual Router Redundancy Protocol,虛擬路由器冗余協(xié)議)以及GLBP ( Gateway Load Balancing Protocol,網(wǎng)關(guān)負荷平衡協(xié)議)與類似方法遵循的相同目標(biāo)。上述用于提高可用性的協(xié)議對路由器的冗余集合內(nèi)的一個路由器 的故障作出反應(yīng)，即切換到另一個路由器，其中該邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的地 址保持不變。在到目前為止都作為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)工作的第一路由器出現(xiàn)故障時，第 二路由器擔(dān)負起邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的角色。為此將笫一路由器的虛擬IP地 址(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)和虛擬MAC (介質(zhì)存取控制)地址傳送給第二路由器， 后者由此接管邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的功能。通過將MAC和IP地址傳送給第二 路由器，使得子網(wǎng)中的各主機象以前那樣將主機中靜態(tài)標(biāo)記的邏輯標(biāo) 準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的地址用于對邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)尋址，同時在第一路由器出現(xiàn)故障 之后由第二路由器擔(dān)負起邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的功能。主機因此不必更新其 在ARP (Address Resolution Protocol,地址解析協(xié)議)緩存中保留 的地址。上述采用提高標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)可用性的協(xié)議的措施雖然在子網(wǎng)內(nèi)保證通 過子網(wǎng)邊界到其它網(wǎng)絡(luò)的連接，但是導(dǎo)致放棄標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)角色的第一路 由器不是在所有接口中考慮標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的切換。這可能導(dǎo)致來自另一個 (子)網(wǎng)絡(luò)的通信連接和以前一樣還是通過第一路由器引導(dǎo)，但是第 一路由器不能建立到其對應(yīng)主機的連接。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改進的方法來克服現(xiàn)有技術(shù) 的一些問題和缺點，包括上述的問題和缺點。該技術(shù)問題就方法來說通過本發(fā)明的一種方法解決，就裝置來說 通過本發(fā)明的一種裝置解決。本發(fā)明利用了一種用于在面向分組的網(wǎng)絡(luò)中組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或路由 器的方法，其中在面向分組的網(wǎng)絡(luò)中，在分配給第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò) 元件的至少部分不可達性在該第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接口上被檢測到的情況 下，將第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)。為此例如采用上述用于提高可 用性的協(xié)議，該協(xié)議對冗余的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點集合內(nèi)的一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的故障 用切換到另 一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來反應(yīng)，其中邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的地址保持不變。本發(fā)明方法的特征在于，在將第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的過 程中在第一和/或第二路由器上檢驗接口度量，并在檢測到該接口不可 達時對該接口度量進行匹配。利用本發(fā)明的方法，有利地將標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的切換與對接口度量的管 理結(jié)合起來。通過該措施保證在任何情況下都可以避免非對稱的路由。


下面借助附圖解釋本發(fā)明具有其它優(yōu)點和結(jié)構(gòu)的實施例。
圖1示出具有多個子網(wǎng)的面向分組網(wǎng)絡(luò)的一個片段，包括所屬的 功能部件。
具體實施方式
圖1示出服務(wù)器S，該服務(wù)器與第2層網(wǎng)絡(luò)L2N連接。連接例如通 過兩個網(wǎng)絡(luò)接口 NIC1、 NIC2進行。但是為了采用本發(fā)明，兩個網(wǎng)絡(luò)接 口 NIC1、 NIC2是可選的。還可以通過一個接口連接到服務(wù)器S。第一路由器Rl和第二路由器R2與第2層網(wǎng)絡(luò)連接。在第一路由 器Rl —方，與第2層網(wǎng)絡(luò)的連接通過傳輸介質(zhì)El (以太網(wǎng))進行，相 應(yīng)地在第二路由器R2 —方，與第2層網(wǎng)絡(luò)的連接通過第二傳輸介質(zhì)E2 (以太網(wǎng))進行。路由器Rl的第一接口 112由于其有利的接口度量是在通向第2層 網(wǎng)絡(luò)方向上的優(yōu)選接口 112。按照相應(yīng)的方式，路由器R2的第一接口 122是在通向第2層網(wǎng)絡(luò)方向上的優(yōu)選接口。路由器R1的笫二接口 113 是在通向第3層網(wǎng)絡(luò)方向上的優(yōu)選接口。按照相應(yīng)的方式，路由器R2 的第二接口 123是在通向第3層網(wǎng)絡(luò)方向上的優(yōu)選接口 123。第3層網(wǎng)絡(luò)與多個網(wǎng)絡(luò)元件或稱"客戶機"C1、 C2、 C3連接。在該網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)中，路由器Rl是服務(wù)器S的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)(默認網(wǎng)關(guān))。 這意p未著路由器Rl處于HSRP狀態(tài)或VRRP狀態(tài)"激活，，。因此由服務(wù)器S發(fā)送的數(shù)據(jù)分組通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)、即路由器Rl傳遞， 該數(shù)據(jù)分組的目標(biāo)是客戶機C1、 C2、 C3之一。為了避免第2層網(wǎng)絡(luò)中 "單點傳送，，消息的過量累積，優(yōu)選在反方向上、也就是從客戶機C1、 C2、 C3到服務(wù)器S的方向上同樣通過第一路由器Rl傳遞數(shù)據(jù)分組。這 種措施避免所謂的非對稱路由，這種非對稱路由導(dǎo)致路由器Rl、 R2或 必要時網(wǎng)絡(luò)接口 NIC1、 NIC2的負擔(dān)不均勻。為了避免這一點，在網(wǎng)絡(luò) 管理器上通常為接口 112選擇比接口 122更低的接口度量值。利用該 較低的接口度量，使得加入接口 1112的相應(yīng)路徑成為優(yōu)先選擇的對象。下面假定由于在第2層網(wǎng)絡(luò)L2N中出現(xiàn)干擾而不能再在第一路由 器Rl和服務(wù)器S之間建立連接。相反，第二路由器R2可以象以前那 樣達到服務(wù)器S。通過采用"增強對象跟蹤，，方法，可以確保第二路由 器R2處于HSRP狀態(tài)或VRRP狀態(tài)"激活"。處于狀態(tài)"激活"相當(dāng)于 邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的功能從第一路由器Rl傳遞給笫二路由器R2。
這種傳遞即使在第二路由器R2還從第一路由器Rl獲得在HSPR或 VRRP協(xié)議中規(guī)定的生存標(biāo)記(或呼叫消息)時也進行。如果這種呼叫 消息完全沒有由路由器Rl發(fā)出，則第二路由器R2還是承擔(dān)邏輯網(wǎng)關(guān) 的角色或者進入HSRP狀態(tài)或VRRP狀態(tài)"激活"。第二路由器R2隨著 進入該激活狀態(tài)而成為服務(wù)器S的新標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)。在目前常用的路由器中，HSRP狀態(tài)或VRRP狀態(tài)被轉(zhuǎn)換到接口 112 和122上不會對路由算法或相應(yīng)的接口度量產(chǎn)生影響。因此，如果傳 輸介質(zhì)El還是激活的，但是第一路由器Rl由于任何其它原因而無法 達到服務(wù)器S，則在這種路由器中不會對接口度量通過第一路由器Rl 傳播給其它未示出的第2層網(wǎng)絡(luò)的路由器產(chǎn)生影響。這意味著，盡管第一路由器R1不能建立起與服務(wù)器S的連接，但 是第一路由器R1象以前那樣在至第2層網(wǎng)絡(luò)的方向上傳播較小的路由 度量。因此，在相反方向，即從客戶機C1、 C2、 C3到服務(wù)器S的方向 上發(fā)送的數(shù)據(jù)分組也像以前那樣通過第一路由器R1傳遞。但是，該路 由器由于上面描述的情況無法將在第二接口 113上接收的數(shù)據(jù)分組通 過第一接口 112傳遞給服務(wù)器S。因此，在第一路由器Rl上結(jié)束每個 針對服務(wù)器S的通信("黑洞")。為了繞過上述黑洞，曾經(jīng)建議將第2層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計得高度冗余，從 而只有多次故障才會導(dǎo)致第2層網(wǎng)絡(luò)的分裂。但是這種措施成本很高， 可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。例如，可能出現(xiàn)生成樹循環(huán)(Spanning Tree Loops),其可能對整個網(wǎng)絡(luò)帶來不利的負面影響。在很困難的情況下， 無法達到網(wǎng)絡(luò)中存在的服務(wù)器。此外，生成樹中的錯誤尋找是非常復(fù) 雜的，是一件很費事的任務(wù)。下面描述本發(fā)明方法的采用，其與上述繞開方案相比具有明顯的 優(yōu)點。在本發(fā)明方法的實施方式中，在第一路由器Rl的第一接口 112或 第二路由器R2的第一接口 122上使用"增強對象跟蹤"方法來操縱接 口度量。如果第一路由器Rl無法達到服務(wù)器S，則按照該實施方式， 提高第一接口 112的接口度量，甚至在傳輸介質(zhì)El毫無缺陷地工作時 也是如此。借助路由協(xié)議如OSPF (Open Shortest Path First,開放最短路 徑優(yōu)先)、IS-IS (Intermediate System to Intermediate SystemProtocol,中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)協(xié)議)或者EIGRE( Enhanced Interior Gateway Routing Protocol,增強低級網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議)，將接口度量 的變化傳播到其余路由器。由此在第3層網(wǎng)絡(luò)上，保證從客戶機Cl、 C2、 C3向服務(wù)器S發(fā)送的數(shù)據(jù)分組現(xiàn)在通過第二路由器R2而不是通過 第一路由器Rl傳遞。利用本發(fā)明的方法，路由器Rl的HSRP或VRRP狀態(tài)與通向傳輸介 質(zhì)El方向上的接口度量耦合。通過該措施確保避免所有情況下的非對稱路由。在示例的情形中，到目前為止都作為傳遞網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件用于第3 層網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)路徑的第一路由器Rl，現(xiàn)在決定減小其HSRP或VRRP 優(yōu)先權(quán)并由此將"激活"狀態(tài)轉(zhuǎn)交給第二路由器R2。如果本發(fā)明的方 法在這種情況下沒有實施，則肯定會出現(xiàn)非對稱路由。從服務(wù)器S向 客戶機C1、 C2、 C3發(fā)送的數(shù)據(jù)分組現(xiàn)在通過第二路由器R2傳遞，而 在反方向上從客戶機C1、 C2、 C3向服務(wù)器S發(fā)送的分組通過第一路由 器Rl傳遞。這種非對稱路由可以如上所述導(dǎo)致過度的單點傳送消息通 信業(yè)務(wù)(單點傳送溢出)。相反，本發(fā)明的方法規(guī)定，采用協(xié)議HSRP或VRRP中采用的路徑 確定標(biāo)準(zhǔn)來決定改變或提高通向傳輸介質(zhì)El方向上的接口度量。利用 該措施消除非對稱路由?？傊?，本發(fā)明的方法提供以下優(yōu)點。 一方面可以在具有分布式第2 層網(wǎng)絡(luò)的故障情況下避免出現(xiàn)"黑洞，，，即通信中出現(xiàn)空缺。另一方 面可以消除通過將邏輯網(wǎng)關(guān)從第一路由器Rl過渡給第二路由器R2而 產(chǎn)生的非對稱路由。由此還消除了單點傳送消息過度交換的危險，這 種單點傳送消息可能導(dǎo)致所有參與的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件很高比 例的故障。上述本發(fā)明的實施例是必要時要與選擇的配置匹配的特殊實施。 一般來說，本發(fā)明方法的應(yīng)用領(lǐng)域在于，設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的第一 路由器Rl (第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)在對第一路由器Rl來說在第一路由器Rl 的接口 112上檢測到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)元件、在該情況下是服務(wù)器S不可達 到的情況下，將第二路由器R2構(gòu)造為邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)，其中本發(fā)明規(guī)定， 在將第二路由器R2構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的過程中，在第一和/或第二路由 器R2上檢驗接口度量，并且在針對接口 112檢測到不可到達的情況下
匹配接口度量.本發(fā)明的方法的特征在于來自用于提高標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的可用性的公知協(xié)議族FHRP (首跳路由協(xié)議)的一個路由協(xié)議與接口度量的檢驗、匹 配和傳播的結(jié)合。
權(quán)利要求
1. 一種用于在面向分組的網(wǎng)絡(luò)中組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的方法，該面向分組的網(wǎng)絡(luò)包括至少一個設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(R1)和至少一個第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(R2)，在分配給第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(R1)的網(wǎng)絡(luò)元件(S)的至少部分不可達性在該第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(R1)的接口(I12)上被檢測到的情況下，將第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(R2)構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，在將第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(R2)構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的過程中在第一和/或第二路由器上檢驗接口度量，在針對所述接口檢測到不可達時對該接口度量進行匹配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，將所述接口度量傳播到 網(wǎng)絡(luò)中的至少一個其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2的方法，其特征在于，所述接口度量在通 過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與所述網(wǎng)絡(luò)連接的其它網(wǎng)絡(luò)中傳播。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l至3之一的方法，其特征在于，所述接口度量 通過路由協(xié)議0SPF和/或EIGRP和/或IS - IS傳播。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述接口度量 通過增強對象跟蹤協(xié)議調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在面向分組的網(wǎng)絡(luò)中組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的方法。該方法的應(yīng)用領(lǐng)域在于，設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的第一路由器R1在對第一路由器來說在第一路由器的接口上檢測到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)元件不可達到的情況下，將第二路由器構(gòu)造為邏輯標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)。在將第二路由器構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)的過程中，在第一和/或第二路由器上檢驗接口度量，并且在針對所述接口檢測到不可到達的情況下匹配接口度量。采用本發(fā)明的方法可以在具有分布式第2層網(wǎng)絡(luò)的故障情況下避免出現(xiàn)“黑洞”，即通信中出現(xiàn)的空缺。另一方面消除通過將邏輯網(wǎng)關(guān)從第一路由器R1過渡給第二路由器R2而產(chǎn)生的非對稱路由。由此還消除了單點傳送消息過度交換的危險。
文檔編號H04L12/56GK101399773SQ20081016875
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者O·維茨 申請人:西門子企業(yè)通訊有限責(zé)任兩合公司