本发明涉及一种基于一体化身份域和位置域分离的路由方法及系统,属于计算机网络技术领域。该方法将地址中的身份域和位置域分离,使用身份域标识主机身份,使用位置域标识具体网口位置。该方法中用户选择默认网口地址作为主机的身份域,并使用每个网口的地址作为该网口的位置域。在发包过程中,用发送端身份域填充IP包头的源地址,用接收端的身份域填充IP包头的目的地址,路由器收到数据包后,读取数据包IP包头中的目的地址,将目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中根据比较准则选取一个最佳路由条目,路由器根据最佳路由条目转发数据包。本发明在不改变传输层和应用层的条件下,使网络支持多路径传输,提高了网络性能。
1.基于一体化身份域和位置域分离的路由方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:地址构建步骤:构建主机身份域和位置域分离的网口地址;所述地址构建步骤为,主机网口地址由身份域和位置域构成,主机网口地址的身份域均为主机默认网口地址,主机网口地址的位置域为各自网口的地址;身份认证步骤:认证中心验证主机身份,决定是否允许其接入网络;所述身份认证步骤包括:要求认证步骤,认证中心向用户发送认证要求,要求其回复认证信息;认证信息回复步骤,用户所在主机接收到认证要求后,通过位置域与身份域相等的默认地址回复认证信息;认证确认步骤,认证中心接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等;如果相等,允许用户所在主机的新地址接入网络,如果不相等或未收到回复信息,则禁止接入网络;数据包建立步骤:验证通过后,根据发送端和接收端地址信息建立数据包;所述数据包建立步骤包括,用发送端身份域填充IP包头的源地址字段,用接收端身份域填充IP包头的目的地址字段;路由匹配步骤:路由器收到数据包后,读取数据包中的目的地址,并与路由表中地址进行匹配,确定最佳路由条目;所述匹配步骤包括,路由器读取数据包IP包头中的目的地址,将该目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目;数据包转发步骤:路由器根据最佳路由条目转发数据包。
2.根据权利要求1所述的基于一体化身份域和位置域分离的路由方法,其特征在于,所述身份域和位置域选用IPv4地址。
3.基于一体化身份域和位置域分离的路由系统,其特征在于,该系统包括:地址构建模块,用于构建主机身份域和位置域分离的网口地址;所述地址构建模块,用于构建身份域和位置域分离的主机网口地址,主机网口地址的身份域均为主机默认网口地址,主机网口地址的位置域为各自网口的地址;身份认证模块,用于验证主机身份,决定是否允许其接入网络;所述身份认证模块包括:认证要求单元,用于向用户发送认证要求,要求其回复认证信息;认证信息回复单元,用于接收到认证要求后,通过位置域与身份域相等的默认地址回复认证信息;认证确认单元,用于接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等;如果相等,允许用户所在主机新地址接入网络,如果不相等或未收到回复信息,则禁止接入网络;数据包建立模块,验证通过后,用于根据发送端和接收端地址信息建立数据包;所述数据包建立模块,该模块用发送端身份域填充IP包头的源地址字段,用接收端身份域填充IP包头的目的地址字段;路由匹配模块,用于收到数据包后,用于读取数据包中的目的地址,并与路由表中地址进行匹配,确定最佳路由条目;所述路由匹配模块,用于读取数据包IP包头中的目的地址,将该目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目;数据包转发模块,用于根据最佳路由条目转发数据包。技术领域
本发明涉及一种基于一体化身份域和位置域分离的路由方法及系统,属于计算机网络技术领域。
背景技术
由于多宿主机的普遍使用,多路径传输的优势得到广泛的支持。现有的多路径传输方案主要是通过修改传输层协议和应用层程序来实现。然而协议和应用程序修改的工作量很大,很难做到针对每个应用程序,都通过修改程序和其使用协议的方式使其支持多路径。因此现有的多路径实现方案存在很大的局限性,难以大规模使用。
发明内容
本发明是针对多宿主机环境,提出了一种基于一体化身份域和位置域分离的路由方法及系统,该方法能够在维持原有传输层和应用层的情况下,通过改动地址结构,使得在路由选择时满足多路径传输的要求,从而避免修改协议和应用的大量工作,实现多路径传输的大规模应用。本发明中的身份域和位置域分离的路由方法基于如下地址结构:该地址结构由身份域和位置域分构成,使用身份域标识主机身份,使用位置域标识具体网口位置,所述身份域等于主机默认网口,身份域和位置域选用IPv4地址。具体方法包括如下步骤:地址构建步骤:构建主机身份域和位置域分离的网口地址;身份认证步骤:认证中心验证主机身份,决定是否允许其接入网络;数据包建立步骤:验证通过后,根据发送端和接收端地址信息建立数据包;路由匹配步骤:路由器收到数据包后,读取数据包中的目的地址,并与路由表中地址进行匹配,确定最佳路由条目;数据包转发步骤:路由器根据最佳路由条目转发数据包。所述地址构建步骤为,主机网口地址由身份域和位置域构成,所述各网口的身份域均为主机默认网口地址,所述各网口的位置域为各自网口的地址。所述身份认证步骤包括:要求认证步骤,认证中心向用户发送认证要求,要求其回复认证信息;认证信息回复步骤,用户所在主机接收到认证要求后,通过位置域与身份域相等的默认地址回复认证信息;认证确认步骤,认证中心接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等;如果相等,允许该新地址接入网络,如果不相等或未收到回复信息,则禁止接入网络。所述数据包建立步骤包括,用发送端身份域填充IP包头的源地址字段,用接收端身份域填充IP包头的目的地址字段。所述匹配步骤包括,路由器读取数据包IP包头中的目的地址,将该目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目。基于一体化身份域和位置域分离的路由系统,该系统包括:地址构建模块,用于构建主机身份域和位置域分离的网口地址;身份认证模块,用于验证主机身份,决定是否允许其接入网络;数据包建立模块,验证通过后,用于根据发送端和接收端地址信息建立数据包;路由匹配模块,用于收到数据包后,用于读取数据包中的目的地址,并与路由表中地址进行匹配,确定最佳路由条目;数据包转发模块,用于根据最佳路由条目转发数据包。所述地址构建模块,用于构建身份域和位置域分离的主机网口地址,所述各网口的身份域均为主机默认网口地址,所述各网口的位置域为各自网口的地址。所述身份认证模块包括:认证要求单元,用于向用户发送认证要求,要求其回复认证信息;认证信息回复单元,用于接收到认证要求后,通过位置域与身份域相等的默认地址回复认证信息;认证确认单元,用于接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等;如果相等,允许该新地址接入网络,如果不相等或未收到回复信息,则禁止接入网络。所述数据包建立模块,该模块用发送端身份域填充IP包头的源地址字段,用接收端身份域填充IP包头的目的地址字段。所述路由匹配模块,用于读取数据包IP包头中的目的地址,将该目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目。相对于现有技术而言,本发明具有如下优点:1)本发明中的地址结构将主机网口地址中的身份域和位置域分离,使地址同时具有标识主机身份和位置的功能。2)本发明主要适用于通过多宿主机实现多路径传输。在使用身份域和位置域分离的地址结构后,在路由层就可以实现多路径传输,避免了大量修改各种传输层协议和应用层协议。3)身份域的认证提升了传输的安全性,避免了攻击者身份伪造。
附图说明
图1为本发明中的基于一体化身份域和位置域分离的路由方法流程图;图2为身份认证方法流程图;图3为本发明中的基于一体化身份域和位置域分离的路由系统结构示意图;图4为根据本发明中地址结构的示意图;图5为根据本发明数据包结构的示意图;图6为根据本发明路由查询过程的示意图;图7为根据本发明路由地址认证过程的示意图;图8为本发明的应用实例示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例1:本实施例中的身份域和位置域分离的路由方法基于如下地址结构,该地址结构由身份域和位置域分构成,使用身份域标识主机身份,使用位置域标识具体网口位置,身份域等于主机默认网口,身份域和位置域选用IPv4地址。具体方法如图1所示,包括如下步骤:地址构建步骤S101,构建主机身份域和位置域分离的网口地址。身份认证步骤S102,认证中心验证主机身份,决定是否允许其接入网络。数据包建立步骤S103,验证通过后,根据发送端和接收端地址信息建立数据包。路由匹配步骤S104,路由器收到数据包后,读取数据包中的目的地址,并与路由表中地址进行匹配,确定最佳路由条目。数据包转发步骤S105,路由器根据最佳路由条目转发数据包。实施例2:本实施例中的路由方法与实施例1基本相同,不同之处在于本实施例中的地址构建步骤采用的具体方法为:主机网口地址由身份域和位置域构成,各网口的身份域均为主机默认网口地址,各网口的位置域为各自网口的地址。实施例3:本实施例中的路由方法与实施例2基本相同,不同之处仅在于本实施例对身份认证采用了如图2所示的方法,具体包括:要求认证步骤S201,认证中心向用户发送认证要求,要求其回复认证信息。认证信息回复步骤S202,用户所在主机接收到认证要求后,通过位置域与身份域相等的默认地址回复认证信息。认证确认步骤S203,认证中心接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等,如果相等,允许该新地址接入网络,如果不相等或未收到回复信息,则禁止接入网络。实施例4:本实施例中的路由方法与实施例3基本相同,不同之处仅在于本实施例中的数据包建立步骤包括,用发送端身份域填充IP包头的源地址字段,用接收端身份域填充IP包头的目的地址字段。本实施例中的匹配步骤包括,路由器读取数据包IP包头中的目的地址,将该目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目。实施例5:本实施例为基于一体化身份域和位置域分离的路由系统,其结构如图3所示,该系统包括:地址构建模块301,用于构建主机身份域和位置域分离的网口地址。身份认证模块302,用于验证主机身份,决定是否允许其接入网络。数据包建立模块303,验证通过后,用于根据发送端和接收端地址信息建立数据包。路由匹配模块304,用于收到数据包后,用于读取数据包中的目的地址,并与路由表中地址进行匹配,确定最佳路由条目。数据包转发模块305,用于根据最佳路由条目转发数据包。实施例6:本实施例中的路由方法与实施例5基本相同,不同之处仅在于本实施例中的地址构建模块,用于构建身份域和位置域分离的主机网口地址,各网口的身份域均为主机默认网口地址,各网口的位置域为各自网口的地址。实施例7:本实施例中的路由方法与实施例6基本相同,不同之处仅在于本实施例中的身份认证模块包括:认证要求单元,用于向用户发送认证要求,要求其回复认证信息。认证信息回复单元,用于接收到认证要求后,通过位置域与身份域相等的默认地址回复认证信息。认证确认单元,用于接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等;如果相等,允许该新地址接入网络,如果不相等或未收到回复信息,则禁止接入网络。实施例:8:本实施例中的路由方法与实施例7基本相同,不同之处仅在于本实施例中的数据包建立模块,该模块用发送端身份域填充IP包头的源地址字段,用接收端身份域填充IP包头的目的地址字段。路由匹配模块,用于读取数据包IP包头中的目的地址,将该目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配,在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目。实施例9:本实施例提供了一种基于一体化身份域和位置域分离的新型地址结构,利用128位的地址空间,将身份域和位置域分离,使用地址的身份域标识主机身份,使用地址的位置域标识具体网口位置。其中,地址的位置域沿用原有的IPv4地址,地址的身份域使用该主机的首选地址(默认网口地址)。此处的首选地址也可是主机第一个接入网络的地址。新地址结构中的身份域和位置域都沿用了现有IPv4的地址结构,在收发包、路由选择过程中都不需对程序做过多的修改,并且拥有很好的兼容性。在路由器中,路由条目存储的为128位全部地址,而在路由选择时,仅基于地址的32位身份域进行选路。此方法使得路由更新过程等同于IPv6地址,而路由选匹配方式相似于IPv4地址。因此路由更新算法无需进行任何的修改,而路由匹配算法仅需要添加一个128位地址到32位身份域的缩减过程。并且利用这种路由方式,能够在路由层实现多路径。在数据包发送和接收过程中,数据包头的源和目的填充地址中的身份域字段。仅标明数据包发送或接收的主机身份,而不标明具体发送或接收的网口位置。此方法使得数据包格式完全等同于使用IPv4地址,并且多条路径中的数据包格式完全相同,在不改变原有包格式的条件下,实现了多路径传输。在一个地址加入网络前,主机需要通过身份域和位置域相同的默认地址,为其该地址向认证服务器发送认证信息。若无法发送认证信息,则说明该地址位置域描述的网口不属于其身份域描述的主机,其伪造了主机的身份域,不允许接入到网络中。此方法能有效的避免地址身份域被伪造。在传输过程中,数据包的源地址和目的地址字段使用双端主机的身份域填充,而非整个地址。在路由过程中,路由条目仍然记录整个地址,但仅依据地址中的身份域进行路由选择。若地址在加入网络前,不能通过身份域和位置域相同的地址发送认证信息,则该地址不能加入网络。本实施例提出了一种兼容IPv4的新型地址结构。在图4所示,本实施例中的总地址长度为128比特,其中身份域和位置域分别占用32比特,剩余的64比特为地址的预留空间。推荐实现方法是:身份域和位置域的32比特信息,沿用原来的IPv4地址。32比特位置域沿用该网口的原有IPv4地址。每台主机开机后选择一个默认网口,该主机所有地址的身份域设置为默认网口的原有IPv4地址。按照以上方式构成新地址后,每台主机将拥有一个默认地址,该地址的身份域等于位置域。该主机其他地址的身份域都等于此默认地址的身份域,而位置域即为原来的IPv4地址。在数据包的传输过程中,将数据包IP包头的源、目的地址进行修改,改为源、目的地址中的身份域字段,仍然为32比特。如图5所示,多路径传输过程中,无论选择哪条路径,无论使用哪个网口发包,数据包IP包头中填写的源、目的地址都为发送、接收主机的身份域标识。因此,通信过程中即使使用了多路径并行传输,其数据包格式也不会发生改变,IP包头中填写的值与单路径传输完全一样,从上层看没有任何区别。所以,此方法能够避免修改上层程序实现多路径并行传输。在使用本发明的地址结构后,路由查询过程将从原有的全匹配变换为部分匹配,如图6所示。路由器中存储的路由条目仍然按照原有的格式,其中的地址为整体的128比特地址,路由更新机制也沿用原有的方式。而在路由算法中,首先修改了地址匹配的方式。使用数据包IP包头中目的地址字段,与路由条目中地址的身份域字段进行匹配。其次修改了比较准则。由于仅匹配地址中的身份域字段,因此对于多宿目的主机,将出现多个路由条目同时满足匹配,此时可以通过现有的任意比较准则(例如跳数最小)来从中选择一个最佳路由条目。路由器的后续操作不变,从路由条目中读取出下一跳和转发网口,然后将数据包转发出路由器。每个数据包在路由器中的转发步骤如下:读取数据包IP包头中的目的地址;使用该32比特目的地址与路由表中地址的身份域进行匹配;在匹配结果中,根据比较准则选取一个最佳路由条目;读取最佳路由条目中的下一跳和转发网口信息;转发数据包。本实施例为防止攻击者通过伪造主机身份来截获信息,采用了一种认证系统。一个新地址在接入网络前,认证中心将对该地址发送认证要求,主机在接收到认证要求后,通过身份域与位置域相等的默认地址,回复认证信息,从而验证该新地址确实属于其身份域中描述的主机。任何地址在加入网络前,主机需要通过身份域和位置域相同的地址,为主机的所有网口,向认证服务器发送认证信息。本实施例并不需要同时认证每个网口,通过认证的网口即可接入网络,不需其它网口也通过认证。认证步骤如下:新地址准备接入网络;认证中心向该地址发送认证要求,要求其回复认证信息;该地址所在主机接收到认证要求后,通过身份域与位置域相等的默认地址回复认证信息;认证中心接收到回复信息后,验证发送回复信息的地址身份域和位置域是否相等;验证相等后,允许此新地址接入网络;验证不相等或未收到回复信息,则认为该新地址伪造了身份域,禁止接入网络。具体应用如图8所示,两个网络终端A、B都分别具有2块网口,并且两个终端都使用SCTP以支持多家乡特性。用户A,B都选择有线网口作为主机的默认网口。步骤1:用户A,选择默认网口地址IP1作为其身份域,得到ID1=IP1;步骤2:用户A生成新地址结构0-ID1-IP1和0-ID1-IP2,准备接入网络;步骤3:认证中心向0-ID1-IP1和0-ID1-IP2分别发送认证要求;步骤4:用户A收到认证要求后,统一通过0-ID1-IP1回复认证信息;步骤5:认证中心收到认证回复后,认证0-ID1-IP1和0-ID1-IP2的ID1身份,允许加入网络;步骤6:用户B,选择默认网口地址IP3作为其身份域,得到ID2=IP3;步骤7:用户B生成新地址结构0-ID2-IP3和0-ID2-IP4,准备接入网络;步骤8:认证中心向0-ID2-IP3和0-ID2-IP4分别发送认证要求;步骤9:用户B收到认证要求后,统一通过0-ID2-IP3回复认证信息;步骤10:认证中心收到认证回复后,认证0-ID2-IP3和0-ID2-IP4的ID2身份,允许加入网络;步骤11:路由器针对0-ID1-IP1、0-ID1-IP2、0-ID2-IP3、0-ID2-IP4在网络中进行路由条目更新;步骤12:用户A、B通过协议握手建立连接;步骤13:用户A、B通信发包过程中,通过身份域ID1、ID2填充IP包头的源、目的地址字段;;步骤14:路由器收到数据包后,使用目的地址和路由条目中的身份域字段进行匹配;步骤15:路由器根据跳数最小准则,在匹配的路由条目中选择一个最佳路由条目;步骤16:路由器根据最佳路由条目转发数据包;步骤17:用户A、B接收和自身身份域相同的数据包。以上对本发明所提供的基于一体化身份域和位置域分离的路由方法及系统进行详细介绍,本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。