專利名稱：采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
QinQ協(xié)議(802.1q in 802.1q，802.1q隧道協(xié)議)是基于802.1q的隧道協(xié)議，協(xié)議攜帶兩層802.1q tag(標(biāo)簽)的報(bào)文，其目的在于為了屏蔽用戶內(nèi)部使用的VLAN(Virtual Local AreaNetwork，虛擬局域網(wǎng))，減少服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)上的VLAN數(shù)目、突破802.1q協(xié)議4K個(gè)VLAN的限制，擴(kuò)大VLAN的范圍。
VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由器冗余協(xié)議)是一種容錯(cuò)協(xié)議，它為具有組播或廣播能力的局域網(wǎng)(如以太網(wǎng))設(shè)計(jì)，它保證當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)主機(jī)的下一跳路由器出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)的由另一臺(tái)路由器來代替，從而保持通訊的連續(xù)性和可靠性。
如圖1所示，局域網(wǎng)內(nèi)有兩個(gè)路由器路由器A和路由器B，利用VRRP協(xié)議將它們組織成一個(gè)虛擬的路由器。這個(gè)虛擬的路由器擁有自己的IP地址10.100.10.1(IP地址可以和某個(gè)路由器的接口地址相同)。當(dāng)然物理路由器A和B也有自己的IP地址，路由器A的IP地址為10.100.10.2，路由器B的IP地址為10.100.10.3。局域網(wǎng)內(nèi)的終端1和終端2僅僅知道這個(gè)虛擬路由器的IP地址10.100.10.1，而并不知道具體的路由器A的IP地址以及路由器B的IP地址，它們將自己的缺省路由設(shè)置為該虛擬路由器的IP地址10.100.10.1。于是，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端就通過這個(gè)虛擬的路由器來與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。而對(duì)于這個(gè)虛擬路由器則需要進(jìn)行如下工作1、根據(jù)優(yōu)先級(jí)的大小挑選主路由器；優(yōu)先級(jí)最大的成為主路由器，若優(yōu)先級(jí)相同，則比較接口的主IP地址，主IP地址大的就成為主路由器，由它提供實(shí)際的路由服務(wù)；2、其它路由器作為備份路由器，隨時(shí)監(jiān)測主路由器的狀態(tài)；當(dāng)主路由器正常工作時(shí)，它會(huì)每隔一段時(shí)間發(fā)送一個(gè)VRRP協(xié)議報(bào)文，以通知組內(nèi)的備份路由器，主路由器處于正常工作狀態(tài)。如果組內(nèi)的備份路由器長時(shí)間沒有接收到來自主路由器的報(bào)文，則將自己轉(zhuǎn)為主路由器。當(dāng)組內(nèi)有多臺(tái)備份路由器時(shí)，將有可能產(chǎn)生多個(gè)主路由器。這時(shí)每一個(gè)主路由器就會(huì)比較VRRP報(bào)文中的優(yōu)先級(jí)和自己本地的優(yōu)先級(jí)，如果本地的優(yōu)先級(jí)小于VRRP報(bào)文中的優(yōu)先級(jí)，則將自己轉(zhuǎn)為備份路由器，否則保持自己的狀態(tài)不變。通過這樣一個(gè)過程，就會(huì)將優(yōu)先級(jí)最大的路由器選成新的主路由器，完成VRRP的備份功能。
從上述分析可以看到，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的終端來說，它并沒有做任何額外的工作，但是它對(duì)外的通信再也不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)路由器出現(xiàn)故障而受到影響了。
現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)有多個(gè)VLAN時(shí)，需要組織多個(gè)虛擬路由器，即創(chuàng)建多個(gè)VRRP實(shí)例，如圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)采用VRRP協(xié)議的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，終端1至終端100分別屬于VLAN1至VLAN100，且通過QinQ的方式分別與100臺(tái)交換機(jī)相連接，在這100臺(tái)交換機(jī)上配置的VLAN tag分別為101、……、200，這100臺(tái)交換機(jī)再通過交換機(jī)L與路由器A和路由器B相連接，在交換機(jī)L上配置的VLAN tag為300，在路由器A和路由器B的接口上均配置可接入的QinQ VLAN tag范圍為300/101-200。
通過VRRP協(xié)議將路由器A和路由器B虛擬成100個(gè)虛擬路由器，即創(chuàng)建了VRRP1至VRRP100共100個(gè)VRRP實(shí)例，并分別在這100個(gè)虛擬路由器上配置它們的VLAN tag為300/101、300/102、……、300/200，同時(shí)設(shè)置它們的虛擬IP地址如下由VRRP1至VRRP100分別為192.1.1.254，192.1.1.253，……，192.1.1.155，這100個(gè)VRRP實(shí)例分別為下面100個(gè)終端提供VRRP的業(yè)務(wù)。
對(duì)于每一個(gè)VRRP來說，當(dāng)主路由器向VLAN廣播發(fā)送VRRP協(xié)議報(bào)文時(shí)，報(bào)文中攜帶了VRRP的虛擬MAC地址，交換機(jī)用從報(bào)文中學(xué)習(xí)到的VRRP的虛擬MAC地址來刷新交換機(jī)上的MAC表項(xiàng)。如VRRP1中的主路由器通過交換機(jī)1向VLAN1轉(zhuǎn)發(fā)VRRP1的協(xié)議報(bào)文時(shí)，交換機(jī)1用從報(bào)文中學(xué)習(xí)到的VRRP1的虛擬MAC地址來刷新交換機(jī)1的MAC表項(xiàng)；VRRP2中的主路由器通過交換機(jī)2向VLAN2轉(zhuǎn)發(fā)VRRP2的協(xié)議報(bào)文時(shí)，交換機(jī)2用從報(bào)文中學(xué)習(xí)到的VRRP2的虛擬MAC地址來刷新交換機(jī)2的MAC表項(xiàng)，依此類推，所有交換機(jī)的MAC表項(xiàng)都會(huì)得到刷新。
當(dāng)終端向VRRP發(fā)送ARP(Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議)請(qǐng)求時(shí)，VRRP上的ARP模塊根據(jù)VRRP上配置的兩層VLAN tag響應(yīng)ARP請(qǐng)求，并通過交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)報(bào)文給終端，終端收到響應(yīng)報(bào)文后從報(bào)文中學(xué)習(xí)VRRP的虛擬IP地址和虛擬MAC地址并刷新終端的ARP表項(xiàng)，其中交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)也會(huì)從報(bào)文中學(xué)習(xí)VRRP的虛擬MAC地址并刷新交換機(jī)上的MAC表項(xiàng)；如終端1向VRRP1發(fā)送ARP請(qǐng)求后，VRRP1根據(jù)VRRP1上配置的VLAN tag值300/101會(huì)響應(yīng)終端1的ARP請(qǐng)求，并通過交換機(jī)1轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)報(bào)文給終端1，終端1收到響應(yīng)報(bào)文后從報(bào)文中學(xué)習(xí)VRRP1的虛擬IP地址和虛擬MAC地址并刷新終端1的ARP表項(xiàng)，其中交換機(jī)1在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)也會(huì)從報(bào)文中學(xué)習(xí)VRRP1的虛擬MAC地址并刷新交換機(jī)1上的MAC表項(xiàng)。
上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是1、通常路由器上使能的VRRP實(shí)例個(gè)數(shù)是有規(guī)格限制的，該方案占用了大量的VRRP資源；2、為每一個(gè)VLAN都創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例，占用了路由器設(shè)備的大量的CPU、內(nèi)存等寶貴資源；3、每一個(gè)VRRP實(shí)例都需要有一個(gè)虛IP地址，占用了大量的IP地址空間，使用戶可以使用的IP地址數(shù)量減少，從而減少了接入用戶的數(shù)目；4、由于不同的VLAN采用不同的VRRP實(shí)例，每一個(gè)VRRP實(shí)例的IP地址都不同，用戶必須根據(jù)所屬VLAN的不同來配置不同的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中VRRP資源和路由器資源比較浪費(fèi)的問題、IP地址空間被大量占用的問題和接入用戶數(shù)目減少的問題、以及用戶必須根據(jù)所屬VLAN的不同來配置不同的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的問題，本發(fā)明提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，具體包括以下步驟步驟A在主路由器和備份路由器的接口上配置相同的VLAN tag范圍，并選擇其中的一個(gè)VLAN tag值來創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例，然后設(shè)置所述VRRP的虛擬MAC地址；步驟B所述主路由器每隔固定時(shí)間通過交換機(jī)向所述VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)包含所述VRRP的虛擬MAC地址的免費(fèi)ARP報(bào)文；所述交換機(jī)向所有VLAN轉(zhuǎn)發(fā)所述免費(fèi)ARP報(bào)文時(shí)，用從所述免費(fèi)ARP報(bào)文中學(xué)習(xí)到的所述VRRP的虛擬MAC地址來刷新所述交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)。
所述固定時(shí)間小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間。
所述固定時(shí)間在路由器進(jìn)行主備狀態(tài)切換時(shí)的值小于在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)的值。
所述方法還包括步驟C當(dāng)終端向所述VRRP發(fā)送ARP請(qǐng)求時(shí)，所述VRRP會(huì)通過所述交換機(jī)向所述VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)響應(yīng)報(bào)文，所述交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)所述響應(yīng)報(bào)文時(shí)用學(xué)習(xí)到的所述VRRP的虛擬MAC地址來刷新所述交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)。
所述VLAN tag范圍內(nèi)的所有VLAN tag均為一層VLAN tag或者均為兩層VLAN tag。
本發(fā)明還提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，具體包括路由器、交換機(jī)和終端，所述路由器包括(1)VRRP模塊，用于在路由器的接口上配置VLAN tag值的范圍，還用于選擇所述VLANtag范圍內(nèi)的一個(gè)VLAN tag值創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例并設(shè)置所述VRRP的虛擬MAC地址；(2)免費(fèi)ARP發(fā)送模塊，用于每隔固定的時(shí)間向所述VRRP模塊配置的VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)包含所述VRRP模塊設(shè)置的所述VRRP的虛擬MAC地址的免費(fèi)ARP報(bào)文；所述交換機(jī)包括(1)免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于接收所述免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)來的免費(fèi)ARP報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給所述終端，還用于學(xué)習(xí)所述免費(fèi)ARP報(bào)文中的所述VRRP的虛擬MAC地址；(2)免費(fèi)ARP刷新模塊，用于用接收到的由所述免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的所述VRRP的虛擬MAC地址刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)；所述終端包括免費(fèi)ARP接收模塊，用于接收所述免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的免費(fèi)ARP報(bào)文。
所述路由器的免費(fèi)ARP發(fā)送模塊還包括定時(shí)子模塊，用于將所述免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成小于所述交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間。
所述路由器的免費(fèi)ARP發(fā)送模塊還包括狀態(tài)定時(shí)子模塊，用于將所述免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成在路由器進(jìn)行主備狀態(tài)切換時(shí)的值小于在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)的值。
所述路由器還包括(1)ARP響應(yīng)發(fā)送模塊，用于接收所述終端的ARP請(qǐng)求并通過所述交換機(jī)向所述VRRP模塊配置的VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)響應(yīng)報(bào)文；所述交換機(jī)還包括(1)ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于接收所述ARP響應(yīng)發(fā)送模塊發(fā)來的響應(yīng)報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給所述終端，還用于學(xué)習(xí)所述響應(yīng)報(bào)文中的所述VRRP的虛擬MAC地址，還用于接收所述終端發(fā)來的ARP請(qǐng)求并轉(zhuǎn)發(fā)給所述路由器；(2)ARP響應(yīng)刷新模塊，用于用接收到的由所述ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的所述VRRP的虛擬MAC地址刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)；
所述終端還包括(1)ARP響應(yīng)接收模塊，用于接收所述ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的響應(yīng)報(bào)文；(2)ARP請(qǐng)求模塊，用于根據(jù)需要通過所述交換機(jī)向所述路由器發(fā)送ARP請(qǐng)求。
本發(fā)明的有益效果是1、對(duì)多個(gè)VLAN路由器只創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例，節(jié)省了寶貴的VRRP資源；2、路由器不需要為每個(gè)VLAN都創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例，所有VLAN只需一個(gè)VRRP實(shí)例即可，從而節(jié)省了CPU、內(nèi)存等寶貴的路由器硬件資源；3、由于創(chuàng)建VRRP實(shí)例的數(shù)目大大地減少了，相應(yīng)地VRRP占用的IP地址空間也減少了，即減少了IP地址的浪費(fèi)，從而使接入用戶的數(shù)目增加了；4、所有用戶即使所屬VLAN不同，因?yàn)槎紝?duì)應(yīng)一個(gè)VRRP，所以只需配置一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)即可。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)采用VRRP協(xié)議的系統(tǒng)工作原理示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)采用VRRP協(xié)議的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一采用VRRP協(xié)議QinQ接入用戶的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一采用VRRP協(xié)議QinQ接入用戶的方法流程圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例二采用VRRP協(xié)議非QinQ接入用戶的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例二采用VRRP協(xié)議非QinQ接入用戶的方法流程圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例三采用VRRP協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例四采用VRRP協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例一如圖3所示，終端1至終端100分別屬于VLAN1至VLAN100，且通過QinQ的方式分別與100臺(tái)交換機(jī)相連接，在這100臺(tái)交換機(jī)上配置的VLAN tag分別為101、……、200，這100臺(tái)交換機(jī)再通過交換機(jī)L與路由器A和路由器B相連接，在交換機(jī)L上配置的VLANtag為300，在路由器A和路由器B的接口上配置可接入的QinQ VLAN tag范圍為300/101-200；在本發(fā)明中路由器上的接口既可以是實(shí)際的物理接口，也可以是物理接口在邏輯上的一個(gè)子接口，無論是物理接口還是邏輯接口它們都具有對(duì)報(bào)文中的兩層QinQ VLAN tag進(jìn)行剝離處理的功能；參見圖4，本發(fā)明提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，首先進(jìn)行初始化的步驟步驟101從路由器A和路由器B的接口上配置的VLAN tag范圍中選擇一個(gè)VLAN tag值，如300/101(對(duì)應(yīng)VLAN1)，將路由器A和路由器B組織成一個(gè)虛擬路由器，即創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例為下面100個(gè)終端提供VRRP的業(yè)務(wù)，并將VRRP上的VLAN tag值配置成指定的VLAN tag 300/101，然后設(shè)置VRRP的虛擬MAC地址；在實(shí)際應(yīng)用中也可以根據(jù)需要指定其它的VLAN tag來建立VRRP實(shí)例，如當(dāng)指定的VLAN tag為300/102即對(duì)應(yīng)VLAN2時(shí)，則在VRRP上配置VLAN tag值為300/102；主路由器通過交換機(jī)L和交換機(jī)1向VLAN1(即指定的VLAN tag 300/101所對(duì)應(yīng)的VLAN)廣播發(fā)送VRRP協(xié)議報(bào)文，交換機(jī)1在轉(zhuǎn)發(fā)VRRP協(xié)議報(bào)文時(shí)從報(bào)文中學(xué)習(xí)VRRP的虛擬MAC地址并刷新交換機(jī)1的虛擬MAC表項(xiàng)；此時(shí)只有交換機(jī)1能刷新虛擬MAC表項(xiàng)，而交換機(jī)2至交換機(jī)100還無法刷新虛擬MAC表項(xiàng)，因此會(huì)出現(xiàn)交換機(jī)2至交換機(jī)100的MAC表項(xiàng)先于終端的ARP表項(xiàng)老化的情況，這樣當(dāng)交換機(jī)2至交換機(jī)100中的某一臺(tái)交換機(jī)向路由器轉(zhuǎn)發(fā)用戶的數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)可能會(huì)因?yàn)樵摻粨Q機(jī)的MAC表項(xiàng)老化而查找不到目的MAC地址，因此該交換機(jī)就會(huì)向外廣播發(fā)送該數(shù)據(jù)報(bào)文，這樣會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)很多的廣播流量，所以要執(zhí)行以下步驟來及時(shí)刷新交換機(jī)2至交換機(jī)100上的虛擬MAC表項(xiàng)步驟102主路由器定時(shí)向終端發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文，免費(fèi)ARP報(bào)文是指不是為了響應(yīng)終端ARP請(qǐng)求才發(fā)的報(bào)文而是主動(dòng)發(fā)送的ARP報(bào)文，免費(fèi)ARP報(bào)文中包含了VRRP的虛擬MAC地址，而且主路由器對(duì)其接口上設(shè)置的VLAN tag范圍300/101-200內(nèi)可接入的所有VLAN(即VLAN1至VLAN100)都發(fā)送一份免費(fèi)ARP報(bào)文，因此交換機(jī)1至交換機(jī)100在轉(zhuǎn)發(fā)免費(fèi)ARP報(bào)文時(shí)都能從免費(fèi)ARP報(bào)文中學(xué)習(xí)到VRRP的虛擬MAC地址，從而保證了所有交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)都能夠得到刷新；為了保證所有交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)能夠及時(shí)刷新，需要將主路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間，這樣才會(huì)在交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)還沒老化之前就會(huì)進(jìn)行刷新；例如當(dāng)前交換機(jī)的MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間為5分鐘，則可以在主路由器上設(shè)置定時(shí)器為3分鐘，這樣主路由器就會(huì)每隔3分鐘發(fā)送一次免費(fèi)ARP報(bào)文，從而保證了所有交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)能夠及時(shí)刷新；考慮到路由器的性能，可以在主路由器和備份路由器進(jìn)行狀態(tài)切換的時(shí)候適當(dāng)提高路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的頻率，在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定期間，適當(dāng)降低主路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的頻率，只要保證主路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間即可，例如當(dāng)前交換機(jī)的MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間為5分鐘，則在主路由器和備份路由器進(jìn)行狀態(tài)切換時(shí)將定時(shí)器設(shè)置成1分鐘，而在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定期間將定時(shí)器設(shè)置成3分鐘，從而提高了路由器的使用性能；為了提高交換機(jī)上虛擬MAC表項(xiàng)刷新的效率，還可以增加下面的步驟步驟103終端向VRRP發(fā)送ARP請(qǐng)求，VRRP接收到請(qǐng)求后，由VRRP上的ARP模塊響應(yīng)該請(qǐng)求，并通過交換機(jī)將響應(yīng)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給終端；而且VRRP不根據(jù)VRRP上配置的兩層VLAN tag值300/101來發(fā)送響應(yīng)報(bào)文，而是對(duì)于路由器A和路由器B的接口上設(shè)置的VLAN tag范圍300/101-200內(nèi)可接入的所有VLAN(即VLAN1至VLAN100)都發(fā)送響應(yīng)報(bào)文；交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)報(bào)文時(shí)會(huì)學(xué)習(xí)報(bào)文中VRRP的虛擬MAC地址，并用該MAC地址刷新交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)；終端接收到響應(yīng)報(bào)文后，學(xué)習(xí)報(bào)文中VRRP的虛擬IP地址和虛擬MAC地址并用來刷新終端的ARP表項(xiàng)，通過這樣一個(gè)過程也保證了交換機(jī)1至交換機(jī)100都刷新了各自的虛擬MAC表項(xiàng)。
實(shí)施例二當(dāng)路由器的同一個(gè)接口接入多個(gè)非QinQ用戶時(shí)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖5所示，非QinQ終端1至終端100分別屬于VLAN1至VLAN100，所有終端接入同一個(gè)交換機(jī)，在交換機(jī)上配置這100個(gè)VLAN的VLAN tag分別為101、……、200，交換機(jī)再與路由器A和路由器B相連接，參見圖6，本發(fā)明還提供了另外一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，首先進(jìn)行初始化的步驟步驟201從路由器A和路由器B的接口上配置的VLAN tag范圍中選擇一個(gè)VLAN tag值，如101(對(duì)應(yīng)VLAN1)，將路由器A和路由器B組織成一個(gè)虛擬路由器，即創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例為下面100個(gè)終端提供VRRP的業(yè)務(wù)，并將VRRP上的VLAN tag值配置成指定的VLANtag 101，然后設(shè)置VRRP的虛擬MAC地址；在實(shí)際應(yīng)用中也可以根據(jù)需要指定其它的VLAN tag來建立VRRP實(shí)例，如當(dāng)指定的VLAN tag為102即對(duì)應(yīng)VLAN2時(shí)，則在VRRP上配置VLAN tag值為102；主路由器向指定的VLAN1廣播發(fā)送VRRP協(xié)議報(bào)文，交換機(jī)1在轉(zhuǎn)發(fā)VRRP協(xié)議報(bào)文時(shí)從報(bào)文中學(xué)習(xí)VRRP的虛擬MAC地址并刷新交換機(jī)1的虛擬MAC表項(xiàng)；此時(shí)只有交換機(jī)1能刷新虛擬MAC表項(xiàng)，而交換機(jī)2至交換機(jī)100還無法刷新虛擬MAC表項(xiàng)，因此會(huì)出現(xiàn)交換機(jī)2至交換機(jī)100的MAC表項(xiàng)先于終端的ARP表項(xiàng)老化的情況，這樣當(dāng)交換機(jī)2至交換機(jī)100中的某一臺(tái)交換機(jī)向路由器轉(zhuǎn)發(fā)用戶的數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)可能會(huì)因?yàn)樵摻粨Q機(jī)的MAC表項(xiàng)老化而查找不到目的MAC地址，因此該交換機(jī)就會(huì)向外廣播發(fā)送該數(shù)據(jù)報(bào)文，這樣會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)很多的廣播流量，所以要執(zhí)行以下步驟來及時(shí)刷新交換機(jī)2至交換機(jī)100上的虛擬MAC表項(xiàng)步驟202主路由器定時(shí)向終端發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文，免費(fèi)ARP報(bào)文中包含了VRRP的虛擬MAC地址，而且主路由器對(duì)其接口上設(shè)置的VLAN tag范圍101-200內(nèi)的所有VLAN tag所對(duì)應(yīng)的VLAN(即VLAN1至VLAN100)都發(fā)送一份免費(fèi)ARP報(bào)文，因此能保交換機(jī)1至交換機(jī)100都能從免費(fèi)ARP報(bào)文中學(xué)習(xí)到VRRP的虛擬MAC地址并刷新虛擬MAC表項(xiàng)；為了保證所有交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)能夠及時(shí)刷新，需要將主路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間，這樣才會(huì)在交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)還沒老化之前就會(huì)進(jìn)行刷新；例如當(dāng)前交換機(jī)的MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間為5分鐘，則可以在主路由器上設(shè)置定時(shí)器為3分鐘，這樣主路由器就會(huì)每隔3分鐘發(fā)送一次免費(fèi)ARP報(bào)文，從而保證了所有交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)能夠及時(shí)刷新；考慮到路由器的性能，可以在主路由器和備份路由器進(jìn)行狀態(tài)切換的時(shí)候適當(dāng)提高路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的頻率，在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定期間，適當(dāng)降低主路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的頻率，只要保證主路由器發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間即可，例如當(dāng)前交換機(jī)的MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間為5分鐘，則在主路由器和備份路由器進(jìn)行狀態(tài)切換時(shí)將定時(shí)器設(shè)置成30秒，而在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定期間將定時(shí)器設(shè)置成3分鐘，從而提高了路由器的使用性能；為了提高交換機(jī)上虛擬MAC表項(xiàng)刷新的效率，還可以增加下面的步驟步驟203終端向VRRP發(fā)送ARP請(qǐng)求，VRRP接收到請(qǐng)求后，由VRRP上的ARP模塊響應(yīng)該請(qǐng)求，并通過交換機(jī)將響應(yīng)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給終端；而且VRRP不根據(jù)VRRP上配置的VLAN tag值101來發(fā)送響應(yīng)報(bào)文，而是對(duì)于路由器A和B的接口上設(shè)置的VLAN tag范圍101-200內(nèi)的所有VLAN tag值對(duì)應(yīng)的VLAN(即VLAN1至VLAN100)都發(fā)送響應(yīng)報(bào)文；交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)報(bào)文時(shí)會(huì)學(xué)習(xí)報(bào)文中VRRP的虛擬MAC地址，并用該MAC地址刷新交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)；終端接收到響應(yīng)報(bào)文后，學(xué)習(xí)報(bào)文中VRRP的虛擬IP地址和虛擬MAC地址并用來刷新終端的ARP表項(xiàng)，通過這樣一個(gè)過程也保證了交換機(jī)1至交換機(jī)100都刷新了各自的虛擬MAC表項(xiàng)。
實(shí)施例三參見圖7，本發(fā)明還提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，具體包括路由器、交換機(jī)和終端，路由器包括(1)VRRP模塊，用于在路由器的接口上配置VLAN tag值的范圍，還用于選擇VLAN tag范圍內(nèi)的一個(gè)VLAN tag值創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例并設(shè)置VRRP的虛擬MAC地址；接口上配置的VLAN tag范圍內(nèi)的所有VLAN tag可以都為一層的VLAN tag也可以都為兩層的VLAN tag；(2)免費(fèi)ARP發(fā)送模塊，用于每隔固定的時(shí)間向VRRP模塊配置的VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)包含VRRP模塊設(shè)置的VRRP的虛擬MAC地址的免費(fèi)ARP報(bào)文；其中固定的時(shí)間必須小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間；交換機(jī)包括(1)免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于接收免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)來的免費(fèi)ARP報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給終端，還用于學(xué)習(xí)免費(fèi)ARP報(bào)文中的VRRP的虛擬MAC地址；(2)免費(fèi)ARP刷新模塊，用于用接收到的由免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的VRRP的虛擬MAC地址刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)；終端包括免費(fèi)ARP接收模塊，用于接收免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的免費(fèi)ARP報(bào)文。
為了更及時(shí)、高效地刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)，在路由器的免費(fèi)ARP發(fā)送模塊中還可以增加一個(gè)子模塊定時(shí)子模塊，用于將免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間。
考慮到路由器的性能，以及路由器在主備狀態(tài)穩(wěn)定期間和主備狀態(tài)切換時(shí)的需求不同，在增加了定時(shí)子模塊的基礎(chǔ)之上還可以在路由器的免費(fèi)ARP發(fā)送模塊里再增加一個(gè)子模塊狀態(tài)定時(shí)子模塊，用于將免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成在路由器進(jìn)行主備狀態(tài)切換時(shí)的值小于在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定期間的值。
實(shí)施例四為了提高交換機(jī)上虛擬MAC表項(xiàng)刷新的效率，實(shí)施例三所述的系統(tǒng)還可以增加以下模塊，參見圖8，路由器還包括(1)ARP響應(yīng)發(fā)送模塊，用于接收終端的ARP請(qǐng)求并通過交換機(jī)向VRRP模塊配置的VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)響應(yīng)報(bào)文；交換機(jī)還包括
(1)ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于接收ARP響應(yīng)發(fā)送模塊發(fā)來的響應(yīng)報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給終端，還用于學(xué)習(xí)響應(yīng)報(bào)文中的VRRP的虛擬MAC地址，還用于接收終端發(fā)來的ARP請(qǐng)求并轉(zhuǎn)發(fā)給路由器；(2)ARP響應(yīng)刷新模塊，用于用接收到的由ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的VRRP的虛擬MAC地址刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)；終端還包括(1)ARP響應(yīng)接收模塊，用于接收ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的響應(yīng)報(bào)文；(2)ARP請(qǐng)求模塊，用于根據(jù)需要通過交換機(jī)向路由器發(fā)送ARP請(qǐng)求。
以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟步驟A在主路由器和備份路由器的接口上配置相同的VLAN tag范圍，并選擇其中的一個(gè)VLAN tag值來創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例，然后設(shè)置所述VRRP的虛擬MAC地址；步驟B所述主路由器每隔固定時(shí)間通過交換機(jī)向所述VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)包含所述VRRP的虛擬MAC地址的免費(fèi)ARP報(bào)文；所述交換機(jī)向所有VLAN轉(zhuǎn)發(fā)所述免費(fèi)ARP報(bào)文時(shí)，用從所述免費(fèi)ARP報(bào)文中學(xué)習(xí)到的所述VRRP的虛擬MAC地址來刷新所述交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，其特征在于，所述固定時(shí)間小于交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，其特征在于，所述固定時(shí)間在路由器進(jìn)行主備狀態(tài)切換時(shí)的值小于在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟C當(dāng)終端向所述VRRP發(fā)送ARP請(qǐng)求時(shí)，所述VRRP會(huì)通過所述交換機(jī)向所述VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)響應(yīng)報(bào)文，所述交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)所述響應(yīng)報(bào)文時(shí)用學(xué)習(xí)到的所述VRRP的虛擬MAC地址來刷新所述交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，其特征在于，所述VLAN tag范圍內(nèi)的所有VLAN tag均為一層VLAN tag或者均為兩層VLANtag。
6.一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括路由器、交換機(jī)和終端，所述路由器包括(1)VRRP模塊，用于在路由器的接口上配置VLAN tag值的范圍，還用于選擇所述VLANtag范圍內(nèi)的一個(gè)VLAN tag值創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例并設(shè)置所述VRRP的虛擬MAC地址；(2)免費(fèi)ARP發(fā)送模塊，用于每隔固定的時(shí)間向所述VRRP模塊配置的VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)包含所述VRRP模塊設(shè)置的所述VRRP的虛擬MAC地址的免費(fèi)ARP報(bào)文；所述交換機(jī)包括(1)免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于接收所述免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)來的免費(fèi)ARP報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給所述終端，還用于學(xué)習(xí)所述免費(fèi)ARP報(bào)文中的所述VRRP的虛擬MAC地址；(2)免費(fèi)ARP刷新模塊，用于用接收到的由所述免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的所述VRRP的虛擬MAC地址刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)；所述終端包括免費(fèi)ARP接收模塊，用于接收所述免費(fèi)ARP轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的免費(fèi)ARP報(bào)文。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，其特征在于，所述路由器的免費(fèi)ARP發(fā)送模塊還包括定時(shí)子模塊，用于將所述免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成小于所述交換機(jī)的虛擬MAC表項(xiàng)老化的時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，其特征在于，所述路由器的免費(fèi)ARP發(fā)送模塊還包括狀態(tài)定時(shí)子模塊，用于將所述免費(fèi)ARP發(fā)送模塊發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的時(shí)間間隔設(shè)置成在路由器進(jìn)行主備狀態(tài)切換時(shí)的值小于在路由器主備狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，其特征在于，所述路由器還包括(1)ARP響應(yīng)發(fā)送模塊，用于接收所述終端的ARP請(qǐng)求并通過所述交換機(jī)向所述VRRP模塊配置的VLAN tag范圍內(nèi)可接入的所有VLAN都發(fā)送一個(gè)響應(yīng)報(bào)文；所述交換機(jī)還包括(1)ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于接收所述ARP響應(yīng)發(fā)送模塊發(fā)來的響應(yīng)報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給所述終端，還用于學(xué)習(xí)所述響應(yīng)報(bào)文中的所述VRRP的虛擬MAC地址，還用于接收所述終端發(fā)來的ARP請(qǐng)求并轉(zhuǎn)發(fā)給所述路由器；(2)ARP響應(yīng)刷新模塊，用于用接收到的由所述ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的所述VRRP的虛擬MAC地址刷新交換機(jī)上的虛擬MAC表項(xiàng)；所述終端還包括(1)ARP響應(yīng)接收模塊，用于接收所述ARP響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)來的響應(yīng)報(bào)文；(2)ARP請(qǐng)求模塊，用于根據(jù)需要通過所述交換機(jī)向所述路由器發(fā)送ARP請(qǐng)求。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法和系統(tǒng)，屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中VRRP資源和路由器資源浪費(fèi)、IP地址空間被大量占用和接入用戶數(shù)目減少的問題，以及用戶必須根據(jù)所屬VLAN的不同來配置不同默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的問題，本發(fā)明提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的方法，包括創(chuàng)建一個(gè)VRRP實(shí)例的步驟，主路由器定時(shí)發(fā)送免費(fèi)ARP報(bào)文的步驟，以及VRRP響應(yīng)終端ARP請(qǐng)求的步驟；本發(fā)明還提供了一種采用虛擬路由器冗余協(xié)議接入用戶的系統(tǒng)，包括路由器、交換機(jī)和終端；采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不僅節(jié)省了VRRP資源和路由器硬件資源，還減少了IP地址的浪費(fèi)，增加了接入用戶的數(shù)目，而且所有用戶只配置一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)即可。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1905488SQ200610109660
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者樊斌 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司