一種基于分層邏輯的路由隔離技術

程亮亮，唐銘奎

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引 言

常見戰(zhàn)術窄帶通信網絡的拓撲主要由兩個部分構成，一部分是拓撲結構不會頻繁變動的骨干網，另一部分是可以根據(jù)需要靈活移動的接入子網。接入網路由如果不進行隔離，則任何一個接入子網的拓撲變動都會在全網進行擴散，造成全網的路由計算與重新收斂，這樣會占用戰(zhàn)術通信網絡大量的信道開銷及帶寬，從而導致網絡穩(wěn)定性差、有效傳輸成功率較低。

1 現(xiàn)狀分析

戰(zhàn)術接入網存在頻繁變動的需求，應對目前頻繁的網絡拓撲變化，有必要研究一種高效技術機制來保證拓撲穩(wěn)定的骨干網不受接入子網拓撲變動的影響，保障接入網的拓撲變動只局限于有限的接入網自身范圍而不會通過骨干網再擴散到其他接入網，可通過路由分層實現(xiàn)屏蔽網絡特性的變化[1]。

在戰(zhàn)術帶寬較窄的通信網絡里，常用的方法是特定隧道封裝。作為常見解決網絡路由隔離的方法，當接入子網存在頻繁的入網和退網需求時，可以使拓撲穩(wěn)定的骨干網不受子網拓撲變動的影響。接入子網的拓撲變動只局限于接入網自身范圍不會通過骨干網再次擴散至其他接入子網。

目前，特定隧道封裝技術具有在全鏈路上保持傳輸源與目的信息，為以后能承載各類復雜業(yè)務提供支撐的優(yōu)點，但同時它也存在很明顯的缺點，如IP傳輸效率有部分降低。如果包長是1 500字節(jié)，則傳輸效率由98.6%降為98.1%；而如果包長是100字節(jié)，則傳輸效率由80%降為72%，包長越短效率下降越多。由于增加一個IP頭會存在報文重新組包、分包的問題，因此需要增加分組包功能[2-5]。

為此，本文提出一種基于分層邏輯的高效戰(zhàn)術，即IP路由隔離技術，通過設計路由分層接入控制、路由計算、路由管理等技術，有效解決窄帶通信中接入終端業(yè)務傳輸效率低的問題。

2 技術設計

為了實現(xiàn)接入子網及終端與骨干網路由隔離，設計了全新的路由技術方案。通過設計隨遇接入、名址分離等功能，設計實現(xiàn)接入控制、映射計算以及移動管理3個子模塊，分別部署在子網中的接入路由器、映射路由器、名址路由器，完成網絡的有效路由隔離。

2.1 接入控制服務

接入控制主要是在不改變接入網設備的配置情況下實現(xiàn)接入網的靈活移動。接入控制協(xié)議需要動態(tài)檢測接入的名址路由器，并把接入路由器的默認路由自動修改為實際的名址路由器，把名址路由器的默認路由也正確修改為實際的接入路由器，完成接入的自動管理。基于分層設計的路由隔離接入控制服務協(xié)議如圖1所示。

圖1 路由隔離接入控制服務協(xié)議

2.2 映射計算服務

路由映射計算主要通過映射協(xié)議完成，基于分層設計的路由隔離映射計算服務協(xié)議如圖2所示，其主要實現(xiàn)新型映射表A的產生、維護以及更新。接入網通過接入路由器接入時，接入路由器把接入網內的所有IP網段都注冊到骨干網映射路由器的映射表B中。當這個接入子網有網段的增加和減少時，協(xié)議同時觸發(fā)接入映射表的增加和刪除；當接入網離開骨干網時，超時5 s將會把這個子網的映射表項刪除；當接入網用新的接入點接入時，要更新這個子網內所有網段的映射表項[6-8]。映射計算主要是維護這個集中的映射表A的完備性和正確性。

圖2 路由隔離映射計算服務協(xié)議

2.3 移動管理服務

移動管理主要是維護骨干網上名址路由器需要使用的上述映射表A的正確性和時效性。當有需要名址分離的數(shù)據(jù)包到達時，需要查詢源名址路由器是否有路由映射表項，如果存在則直接使用，如果不存在則向映射路由器申請，申請成功后直接向目的名址路由器轉發(fā)，同時映射路由器保存使用這條映射項的名址路由器。當映射路由器這條映射項因為映射管理模塊發(fā)生變化時，則需要使受影響的名址路由器保持一致[9,10]。基于分層設計的路由隔離路由管理服務協(xié)議如圖3所示。

圖3 路由隔離路由管理服務協(xié)議

3 實現(xiàn)運用

在戰(zhàn)術通信一種典型的移動接入場景下，本文將分析設計路由隔離業(yè)務流程，假設192.169系列網段的接入網1由于位置發(fā)生了移動，在骨干網中的接入節(jié)點從A1變?yōu)锽1，業(yè)務需求是192.169.1.0到192.170.1.0的網段業(yè)務，具體通信網絡規(guī)劃如圖4所示。

圖4 通信網絡規(guī)劃

步驟1：192.170.1.0這個網段在接入網1中發(fā)現(xiàn)沒有可以尋徑的路由，所以直接轉到默認路由網管192.169.5.0設備，即轉給接入節(jié)點A2，再由接入節(jié)點A2轉發(fā)給骨干網的接入節(jié)點A1。

步驟2：接入節(jié)點A1查詢有沒有192.170.1.0網段的映射項，如果有則直接在接入點A1進行隧道封裝。第一層IP地址為源地址172.168.1.0，目的地址為172.168.3.0，內層IP地址的源地址為192.169.1.0，內層IP地址的目的地址為192.170.1.0。根據(jù)A1的路由表項直接轉發(fā)到接入點C1，C1發(fā)現(xiàn)已經到達目的地并且IP協(xié)議是IP封裝IP類型的，需要剝掉第一層IP，投遞給接入點C2，這時數(shù)據(jù)IP地址的源地址為192.169.1.0，目的地址為192.170.1.0，再根據(jù)接入網的路由表直接進行轉發(fā)達到最終目的地。

步驟3：如果步驟2中的映射關系不存在，則接入點A1向核心映射管理設備172.168.6.0申請映射關系，核心設備收到申請后查詢目的為192.170.1.0的映射地址是172.168.3.0，然后A1直接與C1聯(lián)系確認通信、映射正常后，A1在本地的映射表中保存192.170.1.0的映射關系，當有相同業(yè)務時不需要再向核心路由設備申請，后續(xù)轉步驟2繼續(xù)。

步驟4：如果接入網從A1接入變?yōu)閺腂1接入，接入網通過協(xié)議信令，在核心映射設備上刪除接入網所有網段對應的映射，添加接入網與B1的映射關系。

3 結 論

本文研究戰(zhàn)術窄帶通信網絡路由隔離IP移動技術，通過路由分層方式實現(xiàn)網絡相對固定的骨干網和拓撲頻繁變化的接入網之間的路由隔離，完成接入子網路由變化范圍的限定以及對骨干網的屏蔽，實現(xiàn)接入網終端在移動過程中的網絡穩(wěn)定，保持數(shù)據(jù)業(yè)務的持續(xù)高效傳輸，從而為用戶應用服務提供統(tǒng)一的通信資源管理控制以及接入調度支撐。