实现路由信息协议优雅重启的方法、系统和路由器

摘要

本发明实施例中公开了一种路由信息协议实现优雅重启的方法，该方法包括：路由器发现与之相连的邻居路由器，并向所述邻居路由器发送重启通知消息；从邻居路由器接收路由信息；在接收到来自邻居路由器的路由更新完成通知消息后，根据所述路由信息更新转发表。本发明实施例中公开了一种路由信息协议实现优雅重启的方法，该方法包括：接收来自重启路由器的重启通知消息，向所述重启路由器发送路由信息，当发送完所有的路由信息时，向所述重启路由器发送路由更新完成通知消息。本发明实施例中还公开了两种路由器。应用本发明及时、准确地进行路由更新，减少重启路由器对网络的干扰。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及实现路由信息协议(RIP，RoutingInformation Protocol)优雅重启(GR，Gracefull Restart)的方法和路由器。

背景技术

路由器重启指的是在路由器不能正常工作时，重新启动恢复到正常工作状态的过程，路由器重启包括重新学习路由和重新根据路由协议更新路由表等阶段。很多路由协议支持可靠性高的路由器GR机制，具体是指当路由器计划重启和意外重启时，路由协议支持重启的路由器(以下称为重启路由器)通过与提供路由信息的邻居路由器(以下称为帮助路由器)进行路由同步，也就是由帮助路由器向重启路由器发送路由信息，来重新获得路由信息。这里，意外重启是指不能被事先预知的重启，比如，当控制平面失效时，业务被立即切换到备用版的时候。而计划重启则是能够预知的，多是由网络管理员发起的受控事件，比如，当路由器的硬件或软件进行升级的时候。

RIP中路由更新是通过定时广播实现的。在缺省情况下，路由器每隔30秒向与之相连的RIP邻居路由器广播自己的路由信息，接到广播的RIP邻居路由器将收到的路由信息添加至自身的路由表中，每个路由器都如此广播，最终网络上所有的路由器都会得知全部的路由信息。因而，实现优雅重启时，为了使所有的RIP邻居路由器完成一个完整的周期更新过程，常会给重启路由器预置一个大于路由器更新周期的重启时间，在这段时间内重启路由器的周期更新和触发更新被抑制，周期更新是触发更新是由于网络拓扑导致部分路由方式变化、或者收到邻居的路由的触发更新后发送的一次性路由更新。也就是说在这段时间内不能够周期性的把自身全部路由发送给RIP邻居路由器；也不能在网络拓扑导致部分路由方式变化、或者收到邻居的路由的触发更新后，发送一次性路由更新，以避免由于重启路由器自身路由信息的变化而对网络中的其它路由器造成影响，目前实现GR的方法，具体包括以下步骤：

首先，RIP重启路由器内部开始计时，以确保达到预置的重启时间后更新转发表；

接着，RIP重启路由器在所有使能RIP的接口上发送全部路由请求(FullTable Request)；RIP的各路由器间没有协商，因而采用广播的方式发送全部路由请求。

然后，帮助路由器将完整的RIP路由信息发送给RIP重启路由器。这样，RIP重启路由器就重新学到了所有的RIP路由。

最后，重启路由器判断是否达到预置的重启时间，比如45秒，如果没有到45秒，继续等待，否则根据RIP路由来更新转发表和发布自身的路由更新。

可以看出，由于目前RIP实现路由器优雅重启的方法采用静态定时的方式来减少重启路由器对网络的干扰。但是，如果帮助路由器的路由量小，比如，接口或与其相连的RIP邻居路由器数少，那么，即使已经获得了所有必要的路由信息，重启路由器仍要等待40秒，才能根据新的路由信息更新转发表和发布自己的路由更新。另一方面，如果帮助路由器的路由量大，那么40秒的时间不足以完成路由信息同步，也就是在设定的重启时间内，帮助路由器不能够将所有的路由信息发送给重启路由器，这样，重启路由器只能完成部分转发表更新，因而导致网络内路由信息的不一致。

同时，由于RIP重启路由器在重启时间内的更新周期被抑制，如果在重启时间内，网络拓扑发生了重大变化，RIP重启路由器由于无法更新路由表，因而还是会根据旧有的路由信息进行数据转发，直至达到重启时间。

并且，由于RIP重启路由器在重启时间内的触发更新被抑制，也就是在路由表完成同步之前，自身不发送任何路由更新，可能会导致与其相连的RIP邻居路由器因重启路由器长时间没有更新路由，而删除从RIP重启路由器学习到的路由。

通过以上的分析，可以看出，目前实现GR的方法，存在无法及时、准确地进行路由更新，因而会造成重启路由器对网络的干扰。

发明内容

本发明实施例在于提供实现优雅重启的方法，该方法能够使得重启路由器及时、准确地进行路由更新，减少重启路由器对网络的干扰。

本发明实施例还在于提供一种实现优雅重启的系统，该系统能够使得重启路由器及时、准确地进行路由更新，减少重启路由器对网络的干扰。

本发明实施例还提供两种路由器，该路由器使得重启路由器及时、准确地进行路由更新，减少重启路由器对网络的干扰。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种实现路由信息协议优雅重启的方法，该方法包括：路由器发现相连的至少一个RIP邻居路由器，向所述RIP邻居路由器发送重启通知消息；从RIP邻居路由器接收RIP路由信息；在接收到来自RIP邻居路由器的路由更新完成通知消息后，根据所述RIP路由信息更新转发表。

一种实现路由信息协议优雅重启的方法，该方法包括：接收来自RIP重启路由器的重启通知消息，向所述RIP重启路由器发送RIP路由信息，当发送完所有的RIP路由信息时，向所述RIP重启路由器发送路由更新完成通知消息。

一种实现路由信息协议优雅重启的系统，该系统包括：RIP重启路由器和RIP邻居路由器；

所述RIP重启路由器，用于发现相连的RIP邻居路由器，并向所述RIP邻居路由器发送重启通知消息；从RIP邻居路由器接收RIP路由信息；在接收到来自RIP邻居路由器的路由更新完成通知消息后，根据所述RIP路由信息更新转发表；

所述RIP邻居路由器，用于接收来自RIP重启路由器的重启通知消息，向所述RIP重启路由器发送RIP路由信息，当发送完所有的RIP路由信息时，向所述RIP重启路由器发送路由更新完成通知消息。

一种路由器，所述路由器包括：

邻居发现模块，用于发现相连的RIP邻居路由器；

消息交互模块，用于向所述邻居发现模块得到的RIP邻居路由器发送重启通知消息，接收到来自RIP邻居路由器的路由更新完成通知消息；

路由更新模块，用于从RIP邻居路由器接收RIP路由信息，在消息交互模块接收到来自RIP邻居路由器的路由更新完成通知消息之后，根据所述RIP路由信息更新转发表。

一种路由器，所述路由器包括：

消息交互模块，用于接收来自RIP重启路由器的重启通知消息，当路由发送模块发送完所有的RIP路由信息时，向所述RIP重启路由器发送路由更新完成通知消息；

路由发送模块，用于向所述重启路由器发送RIP路由信息。

由上述技术方案可见，本发明实施例的一种基于RIP的路由器实现重启的方法和路由器，通过在重启路由器和帮助路由器间引入一种明确的重启信令机制，使得重启路由器能够动态跟踪与帮助路由器的路由同步过程，从而使得重启路由器及时、准确地进行路由更新，减少重启路由器对网络的干扰。

附图说明

图1为本发明实施例中使用的RIP扩展消息格式示意图；

图2为本发明第一个实施例提供的重启路由器实现优雅重启的方法流程示意图；

图3为本发明第二个实施例提供的帮助路由器实现优雅重启的方法流程示意图；

图4为本发明第三个实施例提供的实现优雅重启的方法流程示意图；

图5为本发明第四个实施例提供的实现优雅重启的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供的方法是：路由器发现与之相连的RIP邻居路由器，并向所述RIP邻居路由器发送重启通知消息；从RIP邻居路由器接收RIP路由信息；在接收到来自RIP邻居路由器的路由更新完成通知消息后，根据RIP路由信息更新转发表。

本发明实施例中采用了一种明确的重启信令机制，来实现路由器优雅重启。本发明实施例提供的方法主要分为以下三个阶段：

邻居发现阶段：路由器重启，发现邻居后需向RIP邻居路由器发送重启通知消息，通知邻居其当前的重启状态，并请求RIP邻居路由器发布其RIP路由信息；支持重启信令机制的RIP邻居路由器作相应处理和应答。

路由更新阶段：RIP邻居路由器向重启路由器发送RIP路由信息，路由更新开始，此时，该RIP邻居路由器即为重启路由器的帮助路由器。重启路由器从帮助路由器接收到路由信息，并构建路由数据库，最后RIP邻居路由器通知重启路由器路由更新完成。

重启完成阶段：重启路由器更新转发表，并开始向RIP邻居路由器发布RIP路由，然后通知RIP邻居路由器完成RIP重启。

为了支持重启信令机制及将来扩展的需要，本发明实施例在上述三个阶段中引入了一种扩展的RIP消息。这种RIP消息可以携带通知(Notification)、确认(Acknowledgememnt)等不同类型消息及多个选项。该RIP扩展消息的格式可以有多种，图1示出了其中一种格式，本领域技术人员可以理解，RIP扩展消息不限于图1中给出的格式。如图1所示，该RIP扩展消息具体包括命令(Command)、版本(Version)、类型(Type)、选项数(Option Num)、选项类型(Option Type)、选项长度(Option Length)、选项数据(OptionData)认证数据(Authentication Data)等域。

在RIP扩展消息中，Command域引入新命令类型7，表示为扩展消息。而Version域没有更改。Type域用于表述扩展消息的类型。目前定义了8种消息类型，分别是：重启通知(RN，Restart Notification)消息、重启确认(RA，Restart Acknowledgment)消息、更新完成通知(UCN，UpdateComplete Notification)消息、更新完成确认(UCA，Update CompleteAcknowledgement)消息、重启放弃通知(RAN，Restart Abort Notification)消息、重启放弃确认(RAA，Restart Abort Acknowledgement)消息、重启完成通知(RCN，Restart Complete Notification)消息和重启完成确认(RCA，Restart Complete Acknowledgement)消息。

由于某些RIP扩展消息可能需要在选项中携带一些附加信息，因而使用Option Num域来表示RIP扩展消息中携带了多少个选项。所有的选项都按照类型、长度和数值(TLV，Type Length Value)格式编码。2字节的OptionType域的值可以为邻居表选项(Neighbor-List Option)、延迟重启选项(Delayed-Restart Option)以及0xFFFF，当Option Type域的值为0xFFFF，表示该选项为认证信息。2字节的Option Length域表示Option Data域的字节数长度，Option Data域长度由Option Length域确定，可以是0个或者多个字节。

下面具体以上述RIP消息格式为例，说明实现重启的具体过程，本实施例为方便描述，分别给出重启路由器和帮助路由器的具体流程示意图。先从重启路由器角度给出实现优雅重启的方法流程示意图，如图2所示，重启路由器具体执行以下步骤：

步骤201：判断是否需携带延迟重启选项，如果是，将Delayed-Restart选项携带于RN消息中，否则不携带Delayed-Restart选项。

当路由器要做计划重启时或其它需携带延迟重启选项的情况时，应该通知与之相连的RIP邻居路由器，因而需要将Delayed-Restart选项携带于RN消息中。重启路由器预计的重启时间间隔在Delayed-Restart选项的重启时间(Restart-Time)域中进行说明。

而当路由器在计划或意外重启后，开始正常工作时，需立即发送不携带Delayed-Restart选项的RN消息来向RIP邻居路由器通告自身的重启状态。

步骤202：重启路由器向RIP邻居路由器发送RN消息。

对于多路接入(multi-access)链路而言，在发送的RN消息中还应当携带邻居表(Neighbor-List)选项，Neighbor List选项中包含了发来RA消息RIP邻居路由器列表，据此避免多次发送RA消息。本实施例中，在RN消息中采用Neighbor List选项来记载了曾为重启路由器发来路由信息的邻居表信息。

如果网络中有不支持RIP重启信令机制的RIP邻居路由器，则在发送RN消息的同时，还要在所有使能RIP的接口上发送Full table request消息，以保证不支持重启信令机制的RIP邻居路由器也能够发送路由更新给重启路由器。在下面的步骤中，对于不支持重启信令机制的RIP邻居路由器仍采用了现有技术中的静态定时的方法。本实施例中还对支持重启信令机制和不支持重启信令机制的RIP邻居路由器打上不同的标志加以区分，以便采用不同的方法进行处理。

步骤203：判断是否接收到来自RIP邻居路由器的RA消息，如果是，重启路由器将其标记为支持重启信令机制(Restart-Capable)，执行步骤205，否则，根据预先确定的次数进行消息重传RN消息，执行步骤204。

来自RIP邻居路由器的RA消息携带Neighbor-List选项，其中包含了重启路由器接口上的所有RIP邻居路由器。重启路由器利用Neighbor-List选项来确定对应链路上的准确邻居数，由确定的邻居数来跟踪每个RIP邻居路由器的RA消息的接收情况。并且一旦从RIP邻居路由器上收到RA消息，重启路由器将该RIP邻居路由器标记为“Restart-Capable”。

步骤204：判断是否按照指定重传次数发送完RN消息后，仍没有收到RIP邻居路由器的RA消息，如果是，重启路由器将该RIP邻居路由器标记为不支持重启信令机制(Restart-Incapable)，否则，重启路由器将其标记为Restart-Capable。

对于每个打上Restart-Capable标志的RIP邻居路由器必须启动一个静态更新定时器(static-update-timer)，用以对其路由更新过程进行静态跟踪。

步骤205：重启路由器接收来自帮助路由器的路由信息。

为了跟踪路由更新过程，重启路由器为每个邻居维护一个更新状态(Update-Status)标志。无论RIP邻居路由器是否支持是被打上Restart-Capable标志，每个邻居的初始状态必须为正在更新(UPDATE_PENDING)。

步骤206：判断是否接收到来自帮助路由器的UCN消息，如果是，改变帮助路由器的更新状态，执行步骤208，否则，执行步骤207。

标记为Restart-Capable的RIP邻居路由器更新完成时，将该帮助邻居的更新状态由UPDATE_PENDING变为更新结束(UPDATE_COMPLETE)。

步骤207：判断静态更新定时器是否超时，如果是，改变帮助邻居的更新状态，执行步骤208，否则，进行安全机制处理。

标记为Restart-Incapable的RIP邻居路由器更新完成同，将该帮助邻居的更新状态由UPDATE_PENDING变为更新结束(UPDATE_COMPLETE)。

为了能够处理RIP邻居路由器发生故障，无法正常发送路由信息的情况，重启路由器还可以增加一种新的安全处理机制。比如，维护定时器RESTART_CUTOFF_TIMER，可以设定为180秒，认为定时器达到定时，所有的路由更新已经完成，强制退出重启模式。

一旦所有RIP邻居路由器的Update-Status变为UPDATE_COMPLETE，重启路由器退出重启模式。

步骤208：重启路由器更新路由转发表。

重启路由器根据所有学习到的路由更新路由转发表，清除在任何重启之前添加的过时的路由。

步骤209：重启路由器在所有接口上发送周期更新路由。

步骤210：重启路由器在所有接口上发送RCN消息。

步骤211：判断是否接收到来自邻居路由器RIP邻居路由器的RCA消息，如果是，执行步骤212，否则，根据预先确定的次数重传RCN消息。

本实施例中，在收到邻居路由器RIP邻居路由器的RCA消息之前，RCN消息需要重传。为保证RCN消息每个RCN重传消息应该包含已经收到了RCA的邻居列表。

步骤212：结束本流程。

下面从帮助路由器角度给出实现优雅重启的方法流程示意图，如图3所示，帮助路由器具体执行以下步骤：

步骤301：接收来自重启路由器的RN消息。

步骤302：判断自身接口是否在RN消息的邻居表选项内，如果是，忽略该RN消息，执行步骤301，否则，建立针对重启路由器的帮助状态，即给自己打上帮助者(Helper)标志。

步骤303：向重启路由器发送RA消息。

帮助路由器在RA消息中必须携带一个Neighbor List选项，Neighbor List选项中包含了在重启路由器接口上的所有RIP邻居路由器。

步骤304：判断RN消息是否携带延迟重启选项，如果是，执行步骤305，否则，执行步骤306。

步骤305：将重启路由器的状态设置为重启非激活(RESTART_INACTIVE)，执行步骤307。

帮助路由器将所有从重启路由器学习到的路由的老化时间(age time)重新设置为RN消息中重启时间(Restart-Time)域指定的时间，此时不能向重启路由器发布路由信息。

步骤306：将重启路由器的状态设置为重启激活(RESTART_ACTIVE)。

在本实施例中，帮助路由器刷新所有从重启路由器学习来的路由老化时间，开始向重启路由器发送全部路由更新。

当帮助路由器发送完所有的路由信息，执行步骤307。

步骤307：向重启路由器发送UCN消息。

本实施例中，在收到UCA消息之前，按照预定次数重传UCN消息。

步骤308：判断是否接收到RCN消息，如果是，向重启路由器发送RCA消息，并清除帮助路由器与重启路由器建立起的帮助状态，否则，在未超出路由器老化时间时，等待接收RCN消息，在超出老化时间时，自动删除与重启路由器间的路由，清除帮助路由器与重启路由器建立起的帮助状态。

本实施例中的重启路由器通过信令机制可以让RIP邻居路由器知道其重启的状态；而帮助路由器通过信令机制告诉重启路由器完成路由通告的时间，从而能够准确的跟踪与帮助路由器的同步过程，能够以更准确的路由信息快速更新转发表，而不需要额外的长时间等待。

并且，通过携带延迟重启选项，给出重启延迟时间，由于重启延迟时间内没有抑制重启路由器的更新周期和触发更新，因而使得RIP邻居路由器不会老化掉从重启路由器学来的路由，同时能够跟踪重启路由器重启后拓扑的变化。在重启路由器开始工作后，能够及时得到拓扑变化信息。

图4为本发明第三个实施例方法流程示意图。本实施例中，重启路由器有两个帮助路由器，分别是与之相连的RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2，并且假设RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2均支持重启信令机制。

步骤401：重启路由器向RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2发送RN消息。

本实施例中，重启路由器向与RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2相连的接口上发送RN消息。

本实施例，还根据重启路由器的状态及是否处于多路接入链路来确定RN消息中携带的选项。假设重启路由器的状态处于重启后开始正常工作的状态，并且由于重启路由器有两个与之相连的RIP邻居路由器，因而，本实施例中的RN消息只携带了邻居表选项。

步骤402：RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2分别向重启路由器发送RA消息。

本实施例中，由于RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2均支持重启信令机制，因而RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2在接收到RN消息后，判断自身接口是否在RN消息的邻居表选项内，如果是，忽略接收到的RN消息，否则，建立针对重启路由器的帮助状态，即给自己打上帮助者(Helper)标志后，向重启路由器发送携带邻居表选项的RA消息。

这时，RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2成为重启路由器的帮助路由器，并在RA消息中携带一个包含所有RIP邻居路由器的Neighbor List选项。

由于RN消息中没有延迟重启选项，因而帮助路由器将重启路由器的状态设置为RESTART_ACTIVE，并刷新所有从重启路由器学习来的路由老化时间。

步骤403：RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2分别向重启路由器发送路由信息。

步骤404：RIP邻居路由器1向重启路由器发送UCN消息。

本实施例中，假设RIP邻居路由器1先发送完路由信息，假设RIP邻居路由器2后发送完路由信息。

步骤405：重启路由器向RIP邻居路由器1发送UCA消息。

本实施例中，重启路由器将RIP邻居路由器1的更新状态，由UPDATE_PENDING改变为UPDATE_C OMPLETE。

步骤406：RIP邻居路由器2向重启路由器发送UCN消息。

步骤407：重启路由器向RIP邻居路由器2发送UCA消息。

本实施例中，重启路由器将RIP邻居路由器2的更新状态，由UPDATE_PENDING改变为UPDATE_COMPLETE。

步骤408：重启路由器退出重启模式。

当所有RIP邻居路由器的更新状态变为UPDATE_COMPLETE时，重启路由器退出重启模式。

步骤409：重启路由器更新路由转发表。

步骤410：向RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2发布RIP路由。

步骤411：重启路由器向RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2发送RCN消息。

步骤412：RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2分别向重启路由器发送RCA消息。

RIP邻居路由器1和RIP邻居路由器2收到RCN消息后，发送RCA消息，并清除已建立的针对重启路由器的帮助者状态，不再是重启路由器的帮助路由器。

如果在路由重启处理过程中，重启路由器或者帮助路由器检测到网络拓扑发生变化时，需要重启路由器立即退出重启模式，网络拓扑变化检测机制可以有多种，比如，帮助路由器需要发送一些触发更新给重启路由器，再如，重启路由器和帮助路由器上任何配置的变更，该变更会影响到他们的路由发布。当重启路由器或者帮助路由器检测到上述情况时，可认为存在拓扑变化，当然也可以采用其它的检测机制。

如果是帮助路由器检测到拓扑变化，那么帮助路由器会向重启路由器发送RAN消息。该消息只能在重启路由器状态为RESTART_ACTIVE时候发送，否则应该等到状态变为RESTART_ACTIVE时发送。在收到RAA消息之前，帮助路由器还会按照预定的重传次数重传RAN消息。

本实施例可以根据检测出的网络拓扑的变化，中断正在进行的重启处理过程，以确保是根据最新的路由信息下发给转发平面。

图5为本发明第四个实施例系统结构示意图。本实施例中的系统包括：重启路由器510和RIP邻居路由器520；

重启路由器510，用于发现与之相连的RIP邻居路由器520，并向所述RIP邻居路由器520发送重启通知消息；从RIP邻居路由器520接收路由信息；在接收到来自RIP邻居路由器520的路由更新完成通知消息后，根据接收到的路由信息更新转发表；

RIP邻居路由器520，用于接收来自重启路由器510的重启通知消息，向所述重启路由器510发送路由信息，当发送完所有的路由信息时，向重启路由器510发送路由更新完成通知消息。

其中，重启路由器510包括：邻居发现模块511、重启通知消息发送模块512、更新完成消息接收模块513、路由获取模块514和路由更新模块515。

具体地，邻居发现模块511发现与重启路由器510相连的RIP邻居路由器520。

重启通知消息发送模块512向邻居发现模块511得到的RIP邻居路由器520发送重启通知消息。

更新完成消息接收模块513，接收到来自RIP邻居路由器520的路由更新完成通知消息。

路由获取模块514，从RIP邻居路由器520接收RIP路由信息。

路由更新模块515，在更新完成消息接收模块513接收到来自RIP邻居路由器520的路由更新完成通知消息之后，根据路由获取模块514接收到的RIP路由信息更新转发表。

重启路由器510还包括：

重启确认消息接收模块516，接收来自RIP邻居路由器520的重启确认消息。

重启完成通知消息发送模块517，向RIP邻居路由器520发送重启完成通知消息。

RIP邻居路由器520包括：重启通知消息接收模块521、路由发送模块523和更新完成消息发送模块522。

具体地，重启通知消息接收模块521接收来自RIP重启路由器510的重启通知消息；

路由发送模块523，向RIP重启路由器510发送RIP路由信息；

更新完成消息发送模块522，当路由发送模块发送完所有的RIP路由信息时，向RIP重启路由器510发送路由更新完成通知消息。

RIP邻居路由器520还包括：

更新完成确认消息接收模块524，接收来自RIP重启路由器510的更新完成确认消息。

重启完成通知确认消息接收模块525，接收来自RIP重启路由器510的重启完成通知确认消息。

重启放弃通知消息发送模块526，向RIP重启路由器510发送重启放弃通知消息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。