在路由器或交换机上进行多出口流量管理的方法和设备

摘要

本发明公开了一种在路由器或交换机上进行多出口流量管理的方法和设备。本发明通过在目前等价路由基础上提供一种动态路由选取，通过这种机制，交换机或者路由器可以根据多种可配置策略如链路费用、链路负载、访问目的站点或者这些策略的组合来选取路由。将局域网流量按照配置的策略分布到不同链路上，为局域网多链路提供一种精确有效的管理机制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在路由器或交换机上进行多出口流量管理的方法和设备，特别是一种利用出接口权值在路由器或交换机上进行多出口流量管理的方法和设备。

背景技术

局域网通过路由器或者交换机与远端网络相连时，可能采用多条独立链路连接，当一条链路中断时，出口通往该链路的路由项被删除，局域网同远端网络的通讯流量分布到其他链路上；当中断链路恢复时，通往该链路接口的路由项也随之恢复，流量继续分布在该链路上。通过这种方式，局域网和远端网络之间可以使用多条链路分担流量，在部分链路故障时保持通讯不中断。

这种实现利用等价路由技术实现多条链路连接。但目前路由技术对于流量在多条链路之间分布管理缺乏有效手段，不能根据不同链路的费用，不同链路流量上的负载，不同站点的距离来分布流量。局域网同远端网络之间使用多条链路相连接时，为使流量分布到不同链路上，目前使用的方案是等价路由技术，访问远端网络的一个目的地时存在多条路由，这些路由的出口分别对应连接的不同链路。数据包被处于关口位置的交换机或者路由器转发时，从等价路由中随机选择一条路由将数据包转发出去。多次转发的结果使数据流量均衡分布在不同链路上。

一般来说存在着以下差异使等价路由方案成为极大的缺点：

1、简单等价路由方式不能根据链路上流量转发，只能根据数据包数，误差累积结果使得各条链路上的流量相差较大。

2、不同链路可能租用于不同的服务商，链路费用存在差异。等价路由均匀分布流量使用户不能根据不同链路费用来分布流量，使用户需要为相同的使用付出更大的代价。

3、不同链路带宽存在差异。均衡分布流量可能使得一些链路上流量过大造成延时过大变得不可用，而另一些链路可能比较空闲。用户访问流量大小的随机性和难以预测使得静态配置或者调整都不大可能。

4、局域网访问远程网络不同内容的差异。对于远程网络的一些经常需要访问或者需要保证访问速度的目的主机需要从这些链路中选取一条最优链路保证内部网络的访问速度，当前使用的等价路由均衡技术不能满足这样的访问需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种在路由器或交换机上进行多出口流量管理的方法和设备。

本发明通过在目前等价路由基础上提供一种动态路由选取方法，通过这种机制，交换机或者路由器可以根据多种可配置策略如链路费用、链路负载、访问目的站点或者这些策略的组合来选取路由。将局域网往同一目的地的流量按照配置的策略分布到不同链路上，为局域网多链路提供一种精确有效的管理机制。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种在路由器或交换机上进行多出口流量管理的方法，包括以下步骤：

在路由表的表项中设置一个接口指针，指向该路由的接口表(接口表对应一个物理接口，路由表项指向的接口表项表示该条路由以该接口作为报文的出接口)记录；

在路由接口表记录中存放本接口的出接口权值；

当转发数据包时，转发模块使用数据包的目的IP查询路由，当通往该目的IP存在多条等价路由时，读取各等价路由对应的出接口权值，按照出接口权值比例选取一个接口作为出接口，再根据该接口选择路由的下一跳。

本发明的出接口权值由费用和出流量负载信息以及用户配置的其他参数一起加权相加得到。利用本发明的权值能有效管理局域网与远程网络相连接的多条链路，灵活的结合链路的费用、负载比和其他参数分布不同链路流量。

本发明的出接口权值可以通过以下步骤得到：

1)转发控制模块定时读取接口上的流量信息，计算出接口的平均出流量，然后根据接口链路上配置的带宽信息得到接口链路的负载比；

2)将接口负载比、链路费用和其他配置参数加权相加计算出接口的权值。

所得到的接口权值被下发到接口表记录中，用以转发时控制接口链路上的流量分布。例如局域网通过路由器R上的以太网端口A和E1接口B分别接入不通I SP访问Internet。端口A是768Kbps PPPoE接入，端口B是2M E1接入，A、B均按流量计费，A接入费用为1000K/2元，B的费用为1000k/10元。将接口A和B加入到一个组内，指定链路负载和费用为计算权值参数且两个参数的权重为4∶1，即优先考虑链路负载情况，计算出

链路A的权值：WA＝768/(768+2000)×4/5+500/(500+100)×1/5

链路B的权重为：WB＝2000/(768+2000)×4/5+100/(500+100)×1/5

对于一个发往Internet上的数据包，按照WA/(WA+WB)的概率从A链路上发送，按照WA/(WA+WB)的概率网B链路发送，最终路由器R上通往Internet上的流量按照A和B权重比例进行分配。

对于局域网经常访问的某些特定目的主机(的特定访问)，转发控制模块定时从不同链路发起到该目的主机的连接请求，根据不同链路上返回的连接应答包的参数(跳数，延时)，选择延时最小的链路设置为该目的主机的路由出接口。

此外，本发明对特定站点进行最近路由访问。

特定站点最近路由访问可以通过以下步骤实现：

1、在交换机或者路由器上设定访问站点名字，连接请求类型和访问策略；

2、对站点进行DNS(domain name service)解析；

3、定时从不同接口发送连接请求包到这些站点；

4、根据返回的连接请求应答设置这些站点的主机路由表项的接口(可以选择最早收到回复的接口作为出接口，也可以选择跳数最小的回复包的接口作为出接口)。

这样，用户访问特定站点时，数据包就会选择设定的最近路由接口发送出去。

根据本发明的另一方面，提供了一种在路由器或交换机上进行多出口流量管理的设备，包括：

设置在路由表中的一个出接口指针，指向一个路由出接口记录；

设置在路由表中的路由出接口记录装置，其内存放本接口的出接口权值；

一个转发模块，当转发数据包时，所述转发模块使用数据包的目的IP查询路由，当存在多条等价路由时，读取各等价路由对应的出接口权值，根据各接口的权值比例选取一个出接口，再根据出接口选择路由的下一跳。

本发明的上述目的、效果的特征，可以从下面结合附图的详细说明中变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明的链路加权选择的示意图；

图2示出了本发明的链路加权均衡的应用。

具体实施方式

本发明通过在目前等价路由基础上提供一种动态路由选取，通过这种机制，交换机或者路由器可以根据多种可配置策略如链路费用、链路负载、访问目的站点或者这些策略的组合来选取路由。将局域网流量按照配置的策略分布到不同链路上，为局域网多链路提供一种精确有效的管理机制。

交换机或者路由器通过路由表项控制数据报文的转发，在路由表中存在一个重要的字段是路由的下一跳，不同等价路由的下一跳是不同的。路由的下一跳决定着数据报文的出接口。在本发明中，在路由表中增加一个出接口指针(未示出)，指向一个路由出接口记录。在路由出接口记录中存放着本接口的出接口权值(出接口权值由费用和出流量负载信息以及用户配置的其他参数一起加权相加得到，当权重为0时，标识本参数不参与接口的转发控制)。

参见图1，当转发数据包转发，转发模块使用数据包的目的IP查询路由，当存在多条等价路由时，芯片读取各等价路由对应的出接口权值，根据各接口的权值比例选取一个出接口，再根据出接口选择路由的下一跳。通过这种方法，数据包可以按照出接口权值比例分布在不同的接口链路上。

转发控制模块，定时读取接口上的流量信息，计算接口的平均出流量，根据接口链路上配置的带宽信息得到接口链路的负载比。将接口负载比、链路费用和其他配置参数加权相加计算出接口的权值，并将接口的出接口权值下发到接口表中，控制接口链路上的流量分布。

通过接口参数控制链路加权均衡过程如下：

1、在交换机或者路由器上建立(配置)一个组，我们称为加权均衡组(在这里加权均衡组指具有相同目的地的链路的一个划分，在这个划分中可以根据链路上参数计算链路的权值，从而在往该目的地发送报文时可以根据权值选择链路)，然后指定这个组内使用的计算参数，这些参数可以是接口(链路)上的入、出流量，接口(链路)的费用或者其他自定义的接口相关参数，也可以是一次设置多个参数，不同参数设置不同的权值。

2、将通往同一目的的多个接口(链路)加入到均衡组内，比如局域网通过路由器的以太网口A和串口B连接到另一个远程网络，将以太网口A和串口B同时加入到一个组内进行比较。。

3、当通往一个目的地的数据包查找路由时存在多个路由出接口，且这些出接口是均衡组内的出接口时，根据设置的均衡参数计算不同接口的权值，选定一个出接口转发该数据包。

4、对于接口上设置动态的均衡参数如流量，定时进行计算后刷新接口参数。

参见图2，链路加权选择技术可以和NAT(network addresstranslation)一起使用，应用在局域网访问Internet的网关设备上，如下图，当局域网通过多条链路访问Internet时，通过链路加权选择技术，可以充分的利用起租用的链路，同时通过设置费用参数，能降低用户的带宽租用开支。

对于局域网经常访问的某些特定目的主机(的特定访问)，转发控制模块定时从不同链路发起到该目的主机的连接请求，根据不同链路上返回的连接应答包的参数(跳数，延时)，选择延时最小的链路设置为该目的主机的路由出接口。

对于特定目的主机可以发出的连接请求可以根据访问内容的不同设置：

TCP连接请求

PING(分组互联网探测器)请求

HTTP(超文本传送协议)连接请求

特定站点最近路由访问实施过程如下：

1、在交换机或者路由器上设定访问站点名字，连接请求类型和访问策略。

2、对站点进行DNS(domain name service)解析。

3、定时从不同接口发送连接请求包到这些站点。

4、根据返回的连接请求应答设置这些站点的主机路由表项的接口(可以选择最早收到回复的接口作为出接口，也可以选择跳数最小的回复包的接口作为出接口)。

5、用户访问特定站点时，数据包就会选择设定的最近路由接口发送出去。

本发明在等价路由基础引入流量管理概念，能有效管理局域网与远程网络相连接的多条链路，灵活的结合链路的费用、负载比和其他参数分布不同链路流量。在保证局域网流畅访问远程网络的同时，为用户节省费用。结合NAT技术，本方案可以在用户使用多条链路接入访问Internet或者接入ISP构建VPN方面起到显著的多链路加权均衡作用。

除了对出接口设置带宽、费用参数外，也可以对下一跳设置相应参数，转发时统计通往该下一跳的流量，计算同一组之内不同下一跳的权值，根据该参数分配出口流量。