非广播多路访问网络的IP地址映射发送方法

摘要

一种非广播多路访问网络的IP地址映射发送方法，对于发端具有一个IP地址、对端设备的对应端口具有多个IP地址的虚链路，将该多个IP地址，按网段进行分组，与相应链路的虚地址之间建立基于网段的映射，发端路由器在发送时若发现基于网段的映射存在并且下一跳的IP地址在这一网段，则按基于网段的映射发送。该方法减少了映射的数量，提高了转发效率。

说明书

本发明涉及非广播多路访问网络领域，在数据通信中，根据节点间相互寻址并建立连接的方式，尤其是在非广播多路访问网络中一个节点具备多个IP地址时的IP地址映射发送方法。

数据通信网络可分为广播多路访问网络，例如以太网；点到点的数据通信系统和非广播多路访问网络。图1示出了一个广播多路访问网络的系统示意图。在广播多路访问网络中，发端A通过一个电信局与数据通信网络相连。该电信局与每一个接收端的路由器建立一条通信链路。在图中，如果发端路由器A想向对端的一个路由器C发送一个报文，则发端路由器通过电信局向每一个接收端的路由器发送相同的报文。每个接收端的路由器都接收到相同内容的报文，当其中一个路由器(比如路由器C)表示接收后，则该报文从其他接收端消失。通过这种方法，建立一种数据通信的报文发送方式。

第二种数据报文的发送方式是点到点的发送，如图2所示。发端路由器与每一个想要发送往的接收端路由器直接建立一个点到点的链路。发端路由器想要发送什么报文，就直接在该链路上发送。如发端路由器A想向对端路由器C发送报文，就直接在发端A和对端C之间建立的链路上发送。此种方法的缺点是，由于发端路由器与每一想要发送往的接收端都建立一个链路，极大程度地占用了系统资源。

第三种数据报文的发送方式是非广播多路访问方式，如图3所示。它是通过虚链路建立两个网络设备之间的连接，所谓虚链路就是接口下复用的子通道，不同的虚链路可以分配给不同的用户使用。在发端路由器配置一个映射，即MAP来将对端的IP地址映射到一个虚链路上，非广播多路访问方式FR的虚链路用DLCI表示，取值范围为16～1007。发送报文时，只有当报文的下一跳IP地址与映射MAP的对端IP地址匹配时，才将报文从这个虚链路发送出去。而每一个虚链路与对端的每一个对端路由器是对应的，因此，对于发端来讲，就好象与每一个对端设备直接建立了一个通信。

一般情况下，这种IP地址唯一匹配的方式不会有问题，因为每一个虚链路只有一个对端设备，而对端设备的对应端口上一般只会有一个IP地址。但是在一些特殊情况下，一个设备的一个端口上可能表现出多个IP地址。

解决这个问题的传统方法是：在发端路由器上为与该表现出多个IP地址的端口相连的虚链路配置多个映射MAP，对应多个IP地址中的每一个地址都配置一个映射MAP。这样在回送报文的时候，总能够找到一个映射MAP与下一跳地址匹配，从而将报文正确发送出去。这种方法确实能解决问题，但如果该IP地址很多(如有500个地址)，则必须配置相同数目的映射MAP，这样配置起来非常麻烦，而且当网络环境改动时，修改配置也很不容易。同时，由于MAP数量较多，地址匹配的次数也会增多，转发效率会大大降低。

本发明的目的是提供一种非广播多路访问网络的IP地址映射发送方法，它能够在发端路由器和对端多个IP地址之间建立一个比较简单的映射，简单、有效地解决非广播多路访问网络上对端接口具备多个地址时的报文转发问题，尽量减少转发时的匹配次数，提高转发效率。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：一种非广播多路访问网络的IP地址映射发送方法，对于发端具有一个IP地址、对端设备的对应端口具有多个IP地址的虚链路，

a、将该多个IP地址按网段进行分组，将属于同一网段的IP地址划为一组，与相应链路的虚地址之间建立基于网段的映射；

b、发端路由器发送报文时，查找相应路由表，如找到报文下一跳所对应的基于某一个IP地址的映射，则按映射所对应的IP地址发送；

c、如发端路由器未找到基于某一个IP地址的映射，则寻找是否有上述基于网段的映射存在，如存在并且下一跳的IP地址在这一网段，则按基于网段的映射发送；

d、如按照上述方法仍然无法发射报文，则将报文丢弃。

本发明还有进一步的改进，在所述的步骤a后进行步骤e：

再建立一种基于缺省的映射，将不属于同一网段的在同一设备的同一端口的IP地址与相应的虚地址之间建立起一个映射；

在所述的步骤c后进行步骤f：

进一步判断是否有基于缺省的映射存在，如存在并且下一跳的IP地址在步骤e所述的IP地址范围内，则按基于缺省的映射发送，然后进入步骤d。

由于本发明在对端接口具有多个IP地址时，将该多个IP地址，按网段进行分组，然后按组与相应链路的虚地址之间建立基于网段的映射，这样就使得无需为每个IP地址单独建立一个映射，减少了映射的数量，简化了配置，减少了转发时的匹配次数，提高了转发效率。

由于本发明进一步的改进中，又建立了一种基于缺省的映射，将不属于同一网段的在同一设备的同一端口的IP地址与相应的虚地址之间建立起一个映射，从而弥补了在同一端口中的IP地址有可能不在同一网段，无法按网段配置的情况，从而进一步减少了映射的数量，提高了转发效率。

图1是现有技术的广播多路访问网络的系统示意图。

图2是现有技术的点到点发送网络的系统示意图。

图3是非广播多路访问网络的系统示意图。

图4是本发明的方法流程图。

图5是本发明的第一实施例的示意图。

图6是本发明的第二实施例的示意图。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步具体的说明。

图4是本发明的方法流程图。在图4中，可以清楚地看到本发明的实施步骤。下面我们针对对端接口具有多个IP地址的两种典型情况进行说明。

第一种情况是网络地址转换，即NAT的情况。

网络地址转换是一种使得私有网络通过私有/公有地址转换来访问外部网络的情形，其进行地址转换的情况，如图5所示：

路由器A通过FR网络与路由器B相连，通过路由器B接入到Internet。路由器A接口的IP地址为201.0.2.1，并配置了一个映射MAP，将对端地址201.0.2.2映射到虚链路DLCI 100，DLCI表示虚链路号；路由器B对应的地址为201.0.2.2，它也有一个MAP，将对端地址201.0.2.1映射到虚链路DLCI100。此外，路由器A将本地的私有地址(10.110.x.x)通过网络地址转换NAT映射到一个地址池，地址池中地址与FR网络接口在同一个网段(201.0.x.x)。网络地址转换是一种这样的方法：在某一地区用户比较集中，只设置一个FR网络接口往往无法满足多用户的需要，而多设网络接口往往又需花费巨大的成本。因此，设置多个私有地址，例如可以对每一个用户设立一个私有地址，在相关FR接口路由器中有一映射，能将该私有地址转换成IP地址，放置在地址池中，与相关的FR接口的IP地址处在同一网段(201.0.x.x)。一般来说，IP地址分为两段，前一部分是网络号，如201.0，处于同一网段的IP地址具有相同的网络号，后一部分x.x是节点号，表示该网段的哪一个节点。

假设本地的主机Host A(私有IP地址为10.110.1.109)要访问Internet上的WWW服务器。路由器A收到Host A的报文后，将报文源地址转换为IP地址201.0.2.30，然后发送给路由器B，路由器B再转送给WWW服务器。WWW服务器处理Host A的请求，回送一个响应报文(目的地址为201.0.2.30)。这个响应报文到达路由器B后，路由器B查找自己的路由表，发现报文的网段与FR接口相同，因此希望直接将报文从这个接口发送出去，下一跳地址为报文目的地址201.0.2.30。在FR接口上只有一个到达201.0.2.1的MAP，而没有到达201.0.2.30的MAP的情况下，报文将被丢弃，Host A根本无法访问Internet上的服务。

现在对于非广播多路访问网络，除了传统的MAP外，增加两种MAP类型：网段MAP和缺省MAP。

网段MAP是为MAP指定一个网段(而不仅仅是一个IP地址)，只要报文的下一跳地址在这个网段之内，就可以将报文从这个MAP对应的虚链路发送出去。如图5所示，路由器A和路由器B的配置不变，只是将路由器B上的MAP改为网段MAP：将网段201.0.x.x映射到DLCI 100。

假设Host A(私有IP地址为10.110.1.109)要访问Internet上的www服务器，路由器A收到Host A的报文后，将报文源地址转换为201.0.2.30，然后发送给路由器B，路由器B再转送给www服务器。www服务器处理Host A的请求，回送一个响应报文(目的地址为201.0.2.30)。这个响应报文到达路由器B后，路由器B查找自己的路由表，在路由表中查找是否有报文下一跳所对应的基于IP地址的映射，即对应(201.0.2.30)的映射，如找到则直接按IP地址发送；如未找到，正如本例的这种情况，则寻找是否有基于网段的MAP存在，结果根据下一跳报文目的地址(201.0.2.30)，在FR接口上找到网段201.0.x.x的MAP，经过比较，发现报文的目的地址(201.0.2.30)正好落在这个网段(201.0.x.x)上，说明报文应该从这个MAP发送，因此直接将报文从这个接口发送出去。将这个MAP的DLCI(100)封装到FR的报文头中，然后发送报文。路由器A收到报文后，将目的地址还原为HostA的私有地址(10.110.1.109)，然后将报文转发给Host A。这样Host A就能正常访问Internet上的服务了。

关于在路由器A端网络地址转换NAT中配置映射及接收时解除按配置进行映射的方法，在网络地址转换NAT体系中已有成熟技术，且不是本发明的重点，故不在本发明的讨论范围之内。

有些情况下，地址池中的地址可能不在同一个网段之内。此时就可以用缺省MAP。缺省MAP类似于网络层上的缺省路由，所有在本接口上匹配不上对端地址的报文，都可以从缺省MAP对应的虚链路发送出去。例如：如果将上面例子中的网段MAP改为缺省MAP，同样能实现内部节点对外部服务的正常访问。

第二种情况是分部路由器间进行通信的情形。在公司内部一般有这样的局域网通信结构：一台总路由器与多台分路由器相连，当其中某一台分路路由器欲向另一台发送报文时，需向总部发送该报文，由总部再向需要发至的分部路由器发送该报文，往往要经过两次转发，带来很多烦琐和不便。

在本发明的第二实施例中，如图6所示。分部路由器A(IP地址为210.0.2.30)通过这样的方法与其它的分部路由器C(IP地址为210.0.2.32)进行通信，使总部路由器B(IP地址为210.0.2.1)成为一个每个分部路由器与其它分部路由器进行通讯的接口路由器，所有分部路由器的IP地址，与接口路由器，即总部路由器的IP地址处于同一个网段(210.0.x.x)，成为一组，与相应虚链路的虚地址(DLCI 100)之间建立基于网段的映射。在每个分部路由器中都保存该基于网段的映射。当分部路由器A发送报文时，在分部路由器A中查找相应路由表，如找到报文下一跳所对应的基于IP地址的映射，即该报文是发给总部路由器B的，则按映射所对应的总部IP地址(210.0.2.1)发送。如发端路由器A未找到基于某一个IP地址的映射，则说明上述报文是发给其它分部的，则寻找是否有上述基于网段(201.0.x.x)的映射存在，如存在并且下一跳的IP地址在这一网段(201.0.x.x)，则按基于网段的映射发送给接口路由器。在本例中确实能找到基于网段(201.0.x.x)的映射存在，并且下一跳的IP地址(201.0.2.32)在这一网段(201.0.x.x)，则按基于网段的映射发送给接口路由器B。接口路由器B内就能进行网络地址转换，转换成各分部路由器的地址。在本实施例中就是分部路由器C的地址(201.0.2.32)。如果各个分部路由器的IP地址，与接口路由器的IP地址有不处于同一个网段之中的，比如有两个(201.1.1.2)和(202.0.2.32)，则将这些IP地址与相应链路的虚地址之间建立起一个基于缺省的映射。在发送完基于网段的映射或判断出无基于网段的映射后，可进一步判断是否有基于缺省的映射存在，如存在并且下一跳的IP地址在上述基于缺省映射所述的IP地址范围内，则按基于缺省的映射发送。比如下一跳的报文正好是(201.1.1.2)，则可按基于缺省的映射发送。如按照上述方法仍然无法发射报文，则将报文丢弃。

此外，在本发明中还可建立这样的模式：在将多个IP地址，按网段进行分组时，将属于同一网段的IP地址划为一组，再将若干组组成一大组，与相应链路的虚地址之间建立基于网段的映射，当对端路由器接收时，对端路由器接到该基于大组的IP地址的报文，将该大组IP地址分组为小组IP地址。这样就进一步减少了映射的数量，提高了转发效率。