本發(fā)明涉及一種備份系統(tǒng)及其方法，特別是通過減少通告封包的傳輸時(shí)間間隔及傳輸至虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的次數(shù)的一種基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，工業(yè)控制對(duì)于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的要求日趨嚴(yán)格，在實(shí)際實(shí)施上，通常會(huì)搭配備份機(jī)制以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及可靠度。

一般而言，為了使網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，路由器可運(yùn)行虛擬路由器備份協(xié)議(Virtual Router Redundancy Protocol,VRRP)，將多個(gè)路由器視為一個(gè)虛擬路由器，并且在這些路由器中選出一個(gè)作為主路由器，其余則作為備份路由器。如此一來(lái)，當(dāng)主路由器異常時(shí)，即可由備份路由器取代為主路由器。其中，偵測(cè)主路由器是否異常的方式，傳統(tǒng)上是由主路由器持續(xù)傳送通告封包至備份路由器，當(dāng)備份路由器接收不到通告封包時(shí)即判斷主路由器異常，然而，此一過程需要耗費(fèi)相對(duì)大量的時(shí)間(以VRRP的預(yù)設(shè)值為例，切換過程至少需3秒)，故具有備份切換效率不佳的問題。

有鑒于此，便有廠商提出通過縮短傳送通告封包的時(shí)間間隔以提升備份切換效率。然而，由于此一方式仍然需要將通告封包傳送給每一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，所以基于頻寬及時(shí)間的考量，可用的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量將受到限制，因此，在提升備份切換效率后仍然存在虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的可用數(shù)量有限的問題。

綜上所述，可知現(xiàn)有技術(shù)中長(zhǎng)期以來(lái)一直存在備份切換效率不佳及虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的可用數(shù)量有限的問題，因此實(shí)有必要提出改進(jìn)的技術(shù)手段，來(lái)解決此一問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明揭露一種基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)及其方法。

首先，本發(fā)明揭露一種基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)，應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的路由器，此系統(tǒng)包含：初始模塊、選擇模塊、傳輸模塊及備份模塊。其中，初始模塊用以預(yù)先從所述路由器中選出主路由器以及備份路由器，其中主路由器及備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)；選擇模塊用以分別自主路由器及備份路由器的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為相應(yīng)的溝通代表；傳輸模塊用以使被選出的主路由器的溝通代表以第一時(shí)間間隔持續(xù)傳送通告封包至備份路由器的溝通代表，以及以第二時(shí)間間隔持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至備份路由器；以及備份模塊用以當(dāng)備份路由器的溝通代表未在第三時(shí)間間隔收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常，并且根據(jù)權(quán)重值自所述備份路由器中重新選出其中之一取代主路由器。

另外，本發(fā)明揭露一種基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份方法，應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的路由器，其步驟包括：預(yù)先從所述路由器中選出主路由器以及備份路由器，其中主路由器及備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)；分別自主路由器及備份路由器的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為相應(yīng)的溝通代表；被選出的主路由器的溝通代表以第一時(shí)間間隔持續(xù)傳送通告封包至備份路由器的溝通代表，以及以第二時(shí)間間隔持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至備份路由器；當(dāng)備份路由器的溝通代表未在第三時(shí)間間隔收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常，并且根據(jù)權(quán)重值自所述備份路由器中重新選出其中之一取代主路由器。

本發(fā)明所揭露的系統(tǒng)與方法如上，與現(xiàn)有技術(shù)的差異在于本發(fā)明是通過預(yù)先在各路由器中選出主路由器及備份路由器，所述主路由器及備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，并且在虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為溝通代表，使主路由器的溝通代表持續(xù)傳送通告封包到備份路由器的溝通代表，以及持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至備份路由器，當(dāng)備份路由器的溝通代表未收到通告封包時(shí)，即判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常并取代主路由器。

通過上述的技術(shù)手段，本發(fā)明可以達(dá)成提升備份切換效率及虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的可用數(shù)量的技術(shù)功效。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖。

圖2為本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份方法的方法流程圖。

圖3為本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份方法的另一實(shí)施例的方法流程圖。

圖4為應(yīng)用本發(fā)明的路由器作為虛擬路由器及其備份的示意圖。

圖5為應(yīng)用本發(fā)明傳送通告封包及地址解析協(xié)議表的示意圖。

圖6為應(yīng)用本發(fā)明于線狀網(wǎng)絡(luò)的示意圖。

【符號(hào)說(shuō)明】

10 環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)

20 線狀網(wǎng)絡(luò)

100 路由器

100a、100b 路由器

110 初始模塊

120 選擇模塊

130 傳輸模塊

140 備份模塊

150 交換器

310 虛擬路由器

410 主路由器

420 備份路由器

具體實(shí)施方式

以下將配合圖式及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。

在說(shuō)明本發(fā)明所揭露的基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)及其方法之前，先對(duì)本發(fā)明所應(yīng)用的環(huán)境作說(shuō)明，本發(fā)明應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的路由器，所述網(wǎng)絡(luò)并未限定任何類型，只要路由器的連接端口上的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)定一致，無(wú)論是環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)或線狀網(wǎng)絡(luò)等等皆可適用本發(fā)明。在實(shí)際實(shí)施上，這些路由器可整體視為一個(gè)虛擬路由器，并且使用一個(gè)虛擬IP作為提供服務(wù)的路由IP，此外，這些路由器同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)作為主(Master)路由器，其余的路由器則作為備份(Backup)路由器，當(dāng)主路由器故障時(shí)，其中一個(gè)備份路由器會(huì)取代主路由器，以便繼續(xù)提供服務(wù)，而這個(gè)機(jī)制是通過虛擬路由器備份協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。要補(bǔ)充說(shuō)明的是，所述環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)還可連接至具冗余處理能力的鏈狀網(wǎng)絡(luò)，所述鏈狀網(wǎng)絡(luò)包含頭端交換器及尾端交換器，其中，頭端交換器通過頭端連接端口與所述環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)連接；尾端交換器通過尾端連接端口與所述環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)連接。

以下配合圖式對(duì)本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)及其方法做進(jìn)一步說(shuō)明，請(qǐng)先參閱「圖1」，「圖1」為本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖，其應(yīng)用在具有多個(gè)路由器100的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(如：環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)10)中，此系統(tǒng)包含：初始模塊110、選擇模塊120、傳輸模塊130及備份模塊140。其中，初始模塊110用以預(yù)先從所述路由器100中選出主路由器以及備份路由器，所述主路由器及備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)有二個(gè)路由器100，第一個(gè)路由器100包含的權(quán)重值為「100」以及具有多個(gè)相同路徑虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，如：VLAN名稱分別為「V1」、「V2」及「V3」等等；第二個(gè)路由器100包含的權(quán)重值為「254」以及同樣具有多個(gè)相同路徑虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，如：VLAN名稱同樣分別為「V1」、「V2」及「V3」等等。此時(shí)，初始模塊110可根據(jù)各路由器100的權(quán)重值的大小在這些路由器100中選出主路由器及備份路由器，例如：將權(quán)重值大的第二個(gè)路由器100作為主路由器，以及將權(quán)重值小的第一個(gè)路由器100作為備份路由器。要補(bǔ)充說(shuō)明的是，環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)10中除了路由器100之外還可包含交換器150等網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。

選擇模塊120用以從主路由器及所述備份路由器的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為相應(yīng)的溝通代表。在實(shí)際實(shí)施上，選擇作為溝通代表的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的方式可通過預(yù)先設(shè)定的方式實(shí)現(xiàn)。以上例而言，可預(yù)先設(shè)定第一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)(例如：VLAN名稱為「V1」)為溝通代表，用以代表此路由器上的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，如：VLAN名稱為「V2」、VLAN名稱為「V3」等等，這是因?yàn)樗刑摂M局域網(wǎng)絡(luò)具有相同路由路徑，當(dāng)其中一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，同時(shí)也代表所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常。如此一來(lái)，主路由器的溝通代表即為VLAN名稱為「V1」的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)；備份路由器的溝通代表亦為VLAN名稱為「V1」的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)。其中，主路由器的溝通代表可視為「主要(Master)」，而所有備份路由器的溝通代表可視為「?jìng)浞?Backup)」。

傳輸模塊130用以使被選出的主路由器的溝通代表以第一時(shí)間間隔持續(xù)傳送(例如：每25毫秒傳送一次)通告封包(Advertisement packet)至所述備份路由器的溝通代表，以及以第二時(shí)間間隔持續(xù)傳送(例如：每10秒傳送一次)地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol,ARP)表至所述備份路由器。由于統(tǒng)一由主路由器的溝通代表傳送通告封包至備份路由器，其可有效減少傳統(tǒng)傳送通告封包的數(shù)量(傳統(tǒng)上，當(dāng)存在眾多虛擬局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)，每一個(gè)備份的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)均會(huì)收到主路由器傳送的通告封包)。另外，由于主路由器持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至備份路由器，其可使用單一路由器100來(lái)幫助其他路由器100建立路由表，有助于節(jié)省建立路由表的時(shí)間及其過程所占用的網(wǎng)絡(luò)頻寬。

備份模塊140用以當(dāng)所述備份路由器的溝通代表未在第三時(shí)間間隔(例如：每隔75毫秒)收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，即判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常，并且根據(jù)權(quán)重值自所述備份路由器中重新選出其中之一取代主路由器，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，在所述備份路由器中選擇權(quán)重值最大者作為新的主路由器并取代原本的主路由器。在實(shí)際實(shí)施上，所述第三時(shí)間間隔可設(shè)為所述第一時(shí)間間隔的整數(shù)倍，另外，當(dāng)備份路由器的溝通代表在第三時(shí)間間隔收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，還可使選擇模塊120根據(jù)此通告封包的設(shè)定參數(shù)重新選出另一溝通代表或維持使用當(dāng)前的溝通代表。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)設(shè)定參數(shù)為數(shù)值「1」可代表需重新選出另一溝通代表；設(shè)定參數(shù)為數(shù)值「0」可代表維持使用當(dāng)前的溝通代表。

接著，請(qǐng)參閱「圖2」，「圖2」為本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份方法的方法流程圖，其應(yīng)用在具有多個(gè)路由器100的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(如：環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)10)中，其步驟包括：預(yù)先從所述路由器100中選出主路由器以及備份路由器，其中主路由器及所述備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)(步驟210)；分別自主路由器及備份路由器的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為相應(yīng)的溝通代表(步驟220)；被選出的主路由器的溝通代表以第一時(shí)間間隔持續(xù)傳送通告封包至所述備份路由器的溝通代表，以及以第二時(shí)間間隔持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至所述備份路由器(步驟230)；當(dāng)所述備份路由器的溝通代表未在第三時(shí)間間隔收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常，并且根據(jù)權(quán)重值自所述備份路由器中重新選出其中之一以取代主路由器(步驟240)。通過上述步驟，即可通過預(yù)先在各路由器100中選出主路由器及備份路由器，所述主路由器及備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，并且在虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為溝通代表，使主路由器的溝通代表持續(xù)傳送通告封包到備份路由器的溝通代表，以及持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至備份路由器，當(dāng)備份路由器的溝通代表未收到通告封包時(shí)，即判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常并取代主路由器。特別要說(shuō)明的是，在實(shí)際實(shí)施上，步驟210及步驟220并無(wú)一定先后順序，換句話說(shuō)，由于路由器的連接端口上設(shè)定一致(具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò))，因此亦可分別在各路由器中先選擇其中一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)作為相應(yīng)的溝通代表后再選出主路由器及備份路由器。

另外，請(qǐng)參閱「圖3」，「圖3」為本發(fā)明基于虛擬路由器備份協(xié)議的備份方法的另一實(shí)施例的方法流程圖，其與上述「圖2」的方法流程大同小異，其差異僅在于步驟230之后，當(dāng)所述備份路由器的溝通代表在第三時(shí)間間隔收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，可根據(jù)通告封包的設(shè)定參數(shù)選擇重新選出另一溝通代表或維持使用原本的溝通代表(步驟250)。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)設(shè)定參數(shù)為「T；2」，其中「T」可代表需重新選出另一溝通代表；「2」可代表將第二個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)為溝通代表。假設(shè)設(shè)定參數(shù)為「F」則可代表維持使用當(dāng)前的溝通代表。

以下配合「圖4」至「圖6」以實(shí)施例的方式進(jìn)行如下說(shuō)明，請(qǐng)先參閱「圖4」，「圖4」為應(yīng)用本發(fā)明的路由器作為虛擬路由器及其備份的示意圖。在此例中，環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)10中同時(shí)存在二個(gè)應(yīng)用本發(fā)明的路由器(100a、100b)以及多個(gè)交換器150。其中，這二個(gè)路由器(100a、100b)除了本身各自具有相應(yīng)的實(shí)體IP之外，還可共同視為一個(gè)虛擬路由器310，并且具有相應(yīng)的虛擬IP。對(duì)于交換器150而言，其僅需得知虛擬IP即可與虛擬路由器310相互通訊而不需得知路由器(100a、100b)的實(shí)體IP。在實(shí)際實(shí)施上，可通過虛擬路由器協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬路由器310的基本設(shè)置，例如：權(quán)重值及虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，亦可在這二個(gè)路由器(100a、100b)中選出主路由器及備份路由器，例如：路由器100a作為主路由器、路由器100b作為備份路由器。由于選出主路由器及備份路由器的方式是基于虛擬路由器協(xié)議，故在此不再多作贅述。

接下來(lái)，當(dāng)主路由器及備份路由器被選出后，將從主路由器的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)(如：VLAN V1、V2、V3……)中選擇其一作為主路由器的溝通代表，以及在備份路由器的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)(如：VLAN V1、V2、V3……)中選擇其一作為備份路由器的溝通代表。然后，被選出的主路由器的溝通代表會(huì)以第一時(shí)間間隔，如：每隔25毫秒，發(fā)送一個(gè)通告封包至備份路由器以告知其狀態(tài)為正常，并且以第二時(shí)間間隔，如：每隔10秒，發(fā)送地址解析協(xié)議表(ARP Table)至備份路由器，以便在備份路由器取代主路由器時(shí)，節(jié)省其重新建立地址解析協(xié)議表的時(shí)間。

承上所述，當(dāng)備份路由器的溝通代表未在第三時(shí)間間隔收到來(lái)自主路由器的通告封包時(shí)，表示主路由器的溝通代表已經(jīng)無(wú)法正常傳送通告封包，故判斷為異常，由于主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)皆為相同路由路徑，當(dāng)主路由器的溝通代表異常也表示主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常，因此，將根據(jù)權(quán)重值自所述備份路由器中重新選出其中之一來(lái)取代主路由器，例如：路由器100b取代路由器100a作為主路由器。特別要說(shuō)明的是，不管虛擬路由器310中哪一個(gè)路由器(100a、100b)作為主路由器，對(duì)交換器150而言皆視為同一個(gè)路由器所以并無(wú)差別。

如「圖5」所示意，「圖5」為應(yīng)用本發(fā)明傳送通告封包及地址解析協(xié)議表的示意圖。具體而言，應(yīng)用本發(fā)明的路由器與傳統(tǒng)使用虛擬路由器協(xié)議的路由器，兩者之間的差異在于傳送通告封包及傳送地址解析協(xié)議表等部分。如「圖5」所示意，主路由器410及備份路由器420傳送通告封包不再傳給每一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)(如：VLAN V1、V2、V3……)，而是僅以第一時(shí)間間隔持續(xù)傳送一個(gè)通告封包至備份路由器420中代表這些虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的其中一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)(即：溝通代表)，藉由此方式減少傳送通告封包的數(shù)量，并且為了使備份路由器420能夠在主路由器410異常后快速地進(jìn)行取代，故將第一時(shí)間間隔由每1秒調(diào)整為每25毫秒傳送一次通告封包。接著，為了避免備份路由器420取代主路由器410后，需要耗費(fèi)大量時(shí)間重新學(xué)習(xí)以建立地址解析協(xié)議表，因此，主路由器410還會(huì)以第二時(shí)間間隔，如：每隔10秒，傳送一次主路由器410的地址解析協(xié)議表至備份路由器420。如此一來(lái)，即可實(shí)現(xiàn)縮短偵測(cè)到主路由器410失效的時(shí)間、取代主路由器410后的系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間以及提高支援的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量。

請(qǐng)參閱「圖6」，「圖6」為應(yīng)用本發(fā)明于線狀網(wǎng)絡(luò)的示意圖。前面提到，只要路由器100的連接端口上的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)定一致，無(wú)論是環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)或線狀網(wǎng)絡(luò)等等皆可適用本發(fā)明。因此，在實(shí)際實(shí)施上，除了應(yīng)用在如「圖1」所示意的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)10之外，還可應(yīng)用在「圖6」所示意的線狀網(wǎng)絡(luò)20。其中，線狀網(wǎng)絡(luò)20可由至少二臺(tái)路由器100及數(shù)量不等的交換器150所組成。特別要說(shuō)明的是，本發(fā)明所述的路由器100亦可使用第三層交換器(Layer 3 Switch)取代，中間的交換器150則為第二層交換器(Layer 2 Switch)。

綜上所述，可知本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)之間的差異在于通過預(yù)先在各路由器中選出主路由器及備份路由器，所述主路由器及備份路由器包含權(quán)重值及具有相同路由路徑的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，并且在虛擬局域網(wǎng)絡(luò)中選擇其中之一作為溝通代表，使主路由器的溝通代表持續(xù)傳送通告封包到備份路由器的溝通代表，以及持續(xù)傳送地址解析協(xié)議表至備份路由器，當(dāng)備份路由器的溝通代表未收到通告封包時(shí)，即判斷為主路由器的所有虛擬局域網(wǎng)絡(luò)異常并取代主路由器，藉由此一技術(shù)手段可以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，進(jìn)而達(dá)成提升備份切換效率及虛擬局域網(wǎng)絡(luò)的可用數(shù)量的技術(shù)功效。

雖然本發(fā)明以前述的實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍須視本說(shuō)明書所附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。