一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统和方法
【专利摘要】一种同时支持IPv4和IPv6主备切换系统及方法，是由IPv4地址和IPv6址共存互联网、主控与备份设备等部分组成，其中主控设备与备份设备中的VRRP报文装置由VRRP基本配置模块及IP地址复合模块构成，所述的IP地址复合模块包含IP地址字段和由其生成的标志字段。本发明通过改进VRRP报文结构，可以把IPv4或IPv6等多种类型的虚拟IP包含到一个VRRP报文中，从而可以将它视为一个备份组，大幅减少了网络配置的复杂度，同时也减少VRRP报文数量，降低了对网络资源的占用。
【专利说明】-种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及网络应用交付控制领域，特别涉及一种同时支持IPv4和IPv6主备切 换的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 虚拟路由冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)是由网络 工程任务小组（IETF)提出的解决局域网中配置静态网关出现单点失效现象的路由协议，其 中VRRPv2版本于1998年正式发布。VRRP将局域网中的一组路由器(包括一个Master即主 控路由器和若干个Backup即备份路由器）组织成一个虚拟路由器，称之为一个备份组。这 个虚拟路由器拥有自己的IP，通常把这些IP称为虚拟IP。在一个备份组中，各个真实路由 器也有自己的IP地址，其IP地址一般是用于真实路由器之间通讯。
[0003] 在一个备份组中，各个路由器需要通过协商，选举一个路由器作为主控路由器，并 由主控路由器处理所有需要虚拟路由器处理的报文，其它的路由器则处于备份状态。协商 的方法是通过发送一种称为VRRP数据包的组播报文。这种报文是承载在IP层之上，报文 中需要包含有很多的配置信息，这些信息包括版本、类型、备份组ID、报文发送的间隔时间、 认证数据、虚拟路由器上全部的虚拟IP等用这些配置信息来标识唯一的一个备份组。
[0004] 在上述的协商完成之后，将选举出一个主控路由器，这个主控路由器需要定时发 送VRRP报文，而备份路由器则通过监听VRRP报文，可以得知主控路由器的状态。如果主控 路由器出现故障，则它会停止发送VRRP报文，这时，备份组中，所有的备份路由器将收不到 VRRP报文，在一段时间后，这些备份路由器将重新协商，以选举出一个新的主控路由器，继 续为局域网提供路由服务。
[0005] 由于IPv4地址枯竭，互联网从IPv4向IPv6的过渡迫在眉睫。最近几年，IPv6已 经开始大量部署，但IPv4向IPv6的过渡需要很长的时间，在此期间，两种协议将会长期共 存。在某些应用场景中，如双栈网络，或在IPv4与IPv6网络的边界，路由器则需要同时支 持 IPv4 与 IPv6。
[0006] 为顺应IPv6的发展，IETF于2010年发布了 VRRP版本3 (以下称为
[0007] VRRPv3)。在标准的VRRPv3协议中，虽然能够支持IPv4和IPv6两种地址类型，但 在实际使用中还是存在诸多限制：首先，对于一个特定的VRRP备份组，其保护的虚拟IP只 能是IPv4或者IPv6地址，所以在部署双栈VRRP路由器时，需要为IPv4和IPv6虚拟IP地 址分别配置备份组，带来网络配置上的复杂性；其次，因为对于一个特定的VRRP报文，其虚 拟IP只能为IPv4或者IPv6地址，二者不能混合，因此路由器之间协商时需要为IPv4和 IPv6分别发送VRRP报文，造成网络带宽的浪费。
【发明内容】
[0008] 为解决已有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种允许IPv4和IPv6地址 在同一个备份组，即VRRP报文中可以同时包含IPv4虚拟IP和IPv6虚拟IP的同时支持 IPv4和IPv6主备切换的系统及方法。
[0009] 本发明是一种同时支持IPv4和IPv6主备切换系统，是由IPv4地址和IPv6地址 共存的互联网、主控设备与备份设备、交换设备、以及IPv4和IPv6客户端组成，其中在主控 设备与备份设备中包括VRRP报文装置，所述的主控设备与备份设备的VRRP报文装置相互 连通，用以实现相互之间的协商通信；所述的VRRP报文装置是由VRRP基本配置模块和IP 地址复合模块构成。
[0010] 上述的IP地址复合模块至少包含两种IP地址字段和分别对应生成的两种标志字 段。
[0011] 上述的IP地址字段至少包括IPv4地址和IPv6地址。
[0012] 所述IP地址字段用于连接IPv4地址时，对应生成的标志字段数值为"0"，所述的 IP地址字段用于连接IPv6地址时，对应生成的标志字段数值为" 1"，反之亦可。
[0013] 本发明是一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一，在主控设备与备份设备中安装VRRP报文装置；
[0015] 步骤二，主控设备与备份设备协商选出工作设备；
[0016] 其中步骤一所述的安装VRRP报文装置步骤进一步包括安装VRRP基本配置模块和 安装IP地址复合模块步骤。
[0017] 上述的安装IP地址复合模块步骤，是根据系统要求，分别在主控设备与备份设备 的VRRP报文装置中安装IPv4的虚拟IP，且该虚拟IP和与其对应生成的标志字一并存入 IP地址复合模块；与此同时，分别在主控设备与备份设备的VRRP报文装置中安装IPv6的 虚拟IP，且该虚拟IP和与其对应生成的标志字一并存入上述的IP地址复合模块。
[0018] 本发明通过改进VRRP报文结构，可以把IPv4或IPv6等多种类型的虚拟IP包含 到一个VRRP报文中，从而可以将它视为一个备份组，大幅减少了网络配置的复杂度，同时 也减少VRRP报文数量，降低了对网络资源的占用。 ，【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明设备的系统结构示意图；
[0020] 图2是本发明系统中VRRP报文结构示意图；
[0021] 图3是同时包括IPv4和IPv6地址的VRRP报文装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本 领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化 和修改,也是本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0023] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 方式作进一步地详细描述。
[0024] 如图1所示，一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统，是由IPv4地址和IPv6 地址共存的互联网1、主控设备2与备份设备3、交换设备4、以及IPv4客户端5和IPv6客 户端6组成，其中在主控设备与备份设备中包括VRRP装置21，所述的主控设备与备份设备 的VRRP装置相互连通，用以实现相互之间的协商通信。
[0025] 如图2所示，所述的VRRP装置包含有VRRP基本配置模块211及IP地址复合模块 212 ;其中VRRP基本配置中"IP地址个数"表示这个报文中，包含有多少个虚拟IP，所述的 IP地址复合模块至少包含两种IP地址字段和由其对应生成的标志字段，"IP地址字段"表 示一个备份组的虚拟IP，报文中"IP地址"的个数等于VRRP基本配置中的"IP地址个数" 的值。
[0026] 本发明VRRP报文既可以使用IPv4网络发送，也可以使用IPv6网络发送。无论 使用哪种网络，其报文的内部结构可以是一样的，例如每个虚拟地址都由4字节(标志字段） +16字节（IPv4和IPv6虚拟IP地址构成的IP地址字段)组成。标志字段长度为4个字节， 由至少2个不同数值分别代表IPv4和IPv6,例如，当标志字段的值为" 1"时，当前IP地址 表示的是一个IPv6的虚拟IP，地址保存在标志字段之后的16字节的"IP地址字段"中；当 标志字段的值为"〇"时，当前IP地址表示的是一个IPv4的虚拟IP，地址保存在标志字段之 后的4个字节中，反之亦可。为了保证每个IP地址占用空间的大小一致，可分配IPv4地址 也是16字节，剩余部分以零填充，即所述的VRRP报文，一个IP地址长度为：4字节+16字 节=20字节。
[0027] -种同时支持IPv4和IPv6主备切换的方法，包括在主控设备与备份设备中安装 VRRP报文装置以及主控设备与备份设备的协商步骤，其中安装VRRP报文装置步骤中还包 括安装VRRP基本配置模块和安装IP地址复合模块步骤，如图3所示，所述的IP地址复合 模块包含IP地址字段和由其对应生成的标志字段；所述的IP地址字段至少包括IPv4地址 和IPv6地址，对应地，所述的标志字段由至少两种不同数值组成。
[0028] 本发明方法具体包括以下步骤：
[0029] 步骤一，在主控设备与备份设备中安装VRRP报文装置；
[0030] 步骤二，主控设备与备份设备协商选出工作设备；
[0031] 其中步骤一所述的安装VRRP报文装置步骤进一步包括安装VRRP基本配置模块和 安装IP地址复合模块步骤。
[0032] 上述的安装IP地址复合模块步骤，是根据系统要求，分别在主控设备与备份设备 的VRRP报文装置中安装IPv4的虚拟IP，且该虚拟IP和与其对应生成的标志字一并存入 IP地址复合模块；与此同时，分别在主控设备与备份设备的VRRP报文装置中安装IPv6的 虚拟IP，且该虚拟IP和与其对应生成的标志字一并存入上述的IP地址复合模块。
[0033] 以下是本发明的一种典型实施例，以两台ArrayNetworks APV8600的负载均衡器 作为主控设备与备份设备为例，配置如下：
[0034] 分别在APV8600接口上配置一个ID (账号）为100的VRRP报文装置；
[0035] 配置发送VRRP报文的间隔时间为3秒；
[0036] 配置一台APV8600的优先级为200,另一台的优先级为100 ;
[0037] 为该VRRP报文装置配置两个虚拟IP :10· 8. 1. 1和2012:1081:1。
[0038] 上述系统配置后其工作过程如下：
[0039] --备份状态：当启动VRRP功能时，路由器会首先切换到备份状态；
[0040] --判断VRRP的定时器是否超时：定时器的超时时间设置为3个间隔时间，如果 在3个间隔时间之内没有收到合适的VRRP报文，则该定时器就会超时，该路由器需要切换 到主控状态；
[0041] --是否接收到VRRP报文：如果未接收到任何报文，则返回处理流程；如果接收 到了 VRRP报文，则进行下一步的检验；
[0042] --报文中版本号等是否与本机相符：判断报文的基本信息是否与本机的配置相 同，如果不相同，则丢弃该报文并重新开始处理流程；如果相同，则进一步判断报文中的虚 拟IP列表；
[0043] --报文中的虚拟IP是否与本机配置相同：报文的虚拟IP列表中，即包含IPv4 的虚拟地址，也包含IPv6的虚拟地址，需将它们与本机的配置作比较，只有完全相同，才进 行下一步流程，否则将丢弃该报文，重新开始处理流程；
[0044] --报文中的优先级是否比本机高：如果报文中的优先级高于本机配置中的优先 级，则更新VRRP定时器，并保持在备份状态；如果报文中的优先级低于本机配置，则切换到 主控状态，并使能处理备份组中，所有配置的虚拟IP地址。
[0045] 需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上， 一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理 单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实 现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新 部分，本发明没有引入上述各设备实施方式以及与解决本发明所提出的技术问题关系不太 密切的单元，但这并不表明不存在上述设备实施方式以及其它有关实施单元。
[0046] 虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但 本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发 明的精神和范围。
【权利要求】
1. 一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统，是由IPv4地址和IPv6地址共存的互 联网、主控设备与备份设备、交换设备、以及IPv4和IPv6客户端组成，其中在主控设备与备 份设备中包括VRRP报文装置，所述的主控设备与备份设备的VRRP报文装置相互连通，用以 实现相互之间的协商通信；其特征是所述的VRRP报文装置是由VRRP基本配置模块和IP地 址复合模块构成。
2. 根据权利要求1所述的一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统，其特征是所述 的IP地址复合模块至少包含两种IP地址字段和分别对应生成的两种标志字段。
3. 根据权利要求1所述的一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统，其特征是所述 的IP地址字段至少包括IPv4地址和IPv6地址。
4. 根据权利要求1所述的一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的系统，其特征是所述 的IP地址字段用于连接IPv4地址时，对应生成的标志字段数值为"0"，所述的IP地址字段 用于连接IPv6地址时，对应生成的标志字段数值为"1"，反之亦可。
5. -种同时支持IPv4和IPv6主备切换的方法，包括以下步骤： 步骤一，在主控设备与备份设备中安装VRRP报文装置； 步骤二，主控设备与备份设备协商选出工作设备； 其特征是： 步骤一所述的安装VRRP报文装置步骤进一步包括安装VRRP基本配置模块和安装IP 地址复合模块步骤。
6. 根据权利要求5所述的一种同时支持IPv4和IPv6主备切换的方法，其特征在于所 述的安装IP地址复合模块步骤是根据系统要求，分别在主控设备与备份设备的VRRP报文 装置中安装IPv4的虚拟IP，且该虚拟IP和与其对应生成的标志字一并存入IP地址复合模 块；与此同时，分别在主控设备与备份设备的VRRP报文装置中安装IPv6的虚拟IP，且该虚 拟IP和与其对应生成的标志字一并存入上述的IP地址复合模块。
【文档编号】H04L12/713GK104104599SQ201310123660
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2013年4月10日
【发明者】陈永亮, 欧夕晨, 吴明飞 申请人:华耀(中国)科技有限公司