[1]Область техники, к которой относится изобретение
[2]Предлагаемое изобретение относится к цифровым сетям передачи данных с коммутацией пакетов (IP) и, в частности, к способам выбора маршрутов, получаемых по протоколу DHCP (dynamic host configuration protocol).
[4]В современных цифровых сетях передачи данных, имеющих тысячи узлов, сложную топологию и отдельные участки (подсети), которые содержат клиентские компьютеры (клиентские сети), большое значение имеет рациональная маршрутизация потоков данных (трафика), обеспечивающая минимальный физический путь и время прохождения потоков.
[5]Маршрутизация (англ. routing) - это процесс определения маршрута следования информации в сетях передачи данных. Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты) либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).
[6]Известны способы (протоколы) динамической маршрутизации (RIP, OSPF, BGP и др.), позволяющие управлять потоками данных (трафика) в цифровых сетях передачи данных.
[7]Протокол DHCP используется для обеспечения автоматического получения IP-адреса и других параметров (в том числе маршрутов в удаленные сети), необходимых для работы в сетях передачи данных с коммутацией пакетов (IP). При этом маршруты, получаемые через DHCP, являются, по существу, динамическими - они формируются и удаляются без прямого указания пользователя, их нельзя настроить локально. Представляется целесообразным считать автоматическое получение маршрутов в клиентские сети псевдо-протоколом динамической маршрутизации и обращаться с маршрутами, полученными таким образом, аналогично маршрутам, полученным с помощью «настоящих» протоколов динамической маршрутизации.
[8]Так, известен способ перенаправления DHCP трафика [1], содержащий следующие этапы:
[9]• получение промежуточным DHCP ретранслятором, соединенным по сети со множеством удаленных DHCP ретрансляторов и множеством DHCP серверов, DHCP сообщения (запроса) от одного из упомянутого множества удаленных DHCP ретрансляторов для связи с этим упомянутым промежуточным DHCP ретранслятором через упомянутую сеть, причем:
[10]
DHCP сообщение включает запрос, по крайней мере, для одного из множества DHCP серверов предоставить информацию о конфигурации клиента; и
[11]
DHCP сообщение также включает информацию, которая содержит, по крайней мере, идентификатор одного из упомянутого множества удаленных DHCP ретрансляторов и, по крайней мере, один элемент конфигурационных данных;
[12]• обеспечение доступа, с помощью указанного промежуточного DHCP ретранслятора БД сопоставления адресов, к конфигурационным данным, относящимся к упомянутому множеству DHCP серверов, логически полученному упомянутым промежуточным DHCP ретранслятором, причем:
[13]
упомянутые записи БД сопоставления адресов дают возможность каждому из множества удаленных DHCP ретрансляторов быть связанным с одним из множества DHCP серверов; и
[14]
упомянутые конфигурационные данные получены, по крайней мере, частично, от множества DHCP серверов и объединены в упомянутой БД сопоставления адресов;
[15]• перенаправление DHCP-сообщения на соответствующий DHCP сервер из множества DHCP серверов, основываясь на информации DHCP сообщения и конфигурационных данных, относительно множества DHCP серверов; и
[16]• обновление БД сопоставления адресов с помощью сервера накопления, когда сервер накопления получает обновленный конфигурационный файл, по крайней мере, от одного из множества DHCP серверов.
[17]Известный способ может быть реализован в цифровой сети передачи данных, содержащей связанные между собой DHCP ретрансляторы, DHCP серверы, и промежуточный DHCP ретранслятор, через который осуществляется перенаправление DHCP трафика для всех остальных DHCP ретрансляторов и DHCP серверов.
[18]Для обеспечения процесса перенаправления промежуточный DHCP ретранслятор, представляющий собой компьютер (отдельный сервер), содержит БД сопоставления адресов и сервер накопления, который получает обновленные конфигурационные файлы от множества DHCP серверов. Промежуточный DHCP ретранслятор содержит несколько сетевых интерфейсов и работает под управлением операционной системы (ОС) и прикладного программного обеспечения (ПО).
[19]Известный способ принят за прототип.
[20]Известный способ может объединять только маршруты в разные клиентские сети от разных DHCP серверов. Также он позволяет осуществлять передачу только DHCP маршрутов, что является его недостатком.
[21]В известном способе также не обеспечивается возможность объединения маршрутов в одну определенную клиентскую сеть от разных серверов и использования DHCP маршрутов совместно с маршрутами, полученными от других протоколов динамической маршрутизации (RIP, OSPF, BGP и т.д.).
[22]Раскрытие изобретения
[23]Техническим результатом является обеспечение возможности получения маршрутов по протоколу DHCP совместно с другими протоколами динамической маршрутизации, а также обеспечение возможности объединения всех маршрутов, полученных от различных DHCP серверов, в том числе маршрутов в одни и те же клиентские сети.
[24]Заявленный результат достигается за счет применения способа выбора маршрутов, получаемых по протоколу DHCP в сети с коммутацией пакетов, включающей
[25]• по крайней мере, один основной сервер,
[26]• клиентские компьютеры, расположенные в клиентских сетях,
[27]• удаленные DHCP серверы, имеющие данные о клиентских сетях, причем основной сервер работает под управлением операционной системы и содержит
[28]• совокупность средств первичной обработки протоколов динамической маршрутизации,
[29]• средство первичной обработки протокола DHCP,
[30]• средство выбора наилучших маршрутов;
[31]при этом средство первичной обработки протокола DHCP выполнено с возможностью
[32]• получать таблицы маршрутов от удаленных DHCP серверов по протоколу DHCP;
[33]• формировать первичную таблицу маршрутов из полученных таблиц маршрутов;
[34]• выбирать наилучшие маршруты из первичной таблицы маршрутов с учетом первичной метрики;
[35]• передавать выбранные наилучшие маршруты в средство выбора наилучших маршрутов;
[36]при этом средство выбора наилучших маршрутов выполнено с возможностью
[37]• получать таблицы выбранных маршрутов от средств первичной обработки;
[38]• формировать вторичную таблицу маршрутов из полученных таблиц маршрутов;
[39]• выбирать наилучшие маршруты из вторичной таблицы маршрутов с учетом вторичной метрики;
[40]• передавать финальную таблицу маршрутов в операционную систему основного сервера;
[41]способ заключается в том, что
[42]• запрашивают и получают сетевые адреса и сетевые маршруты от удаленных DHCP серверов по протоколу DHCP;
[43]• обрабатывают полученные таблицы маршрутов в средстве первичной обработки протокола DHCP, выполняя следующие действия:
[44]
назначают каждому маршруту первичную метрику;
[45]
записывают маршруты в первичную таблицу маршрутов;
[46]
выявляют маршруты с одинаковым адресом клиентской сети;
[47]
для каждого существующего в первичной таблице маршрутов адреса клиентской сети выбирают наилучший маршрут в данную клиентскую сеть с учетом первичных метрик;
[48]
передают наилучшие маршруты для каждой клиентской сети в средство выбора наилучших маршрутов;
[49]• обрабатывают наилучшие маршруты, полученные от средств первичной обработки протоколов динамической маршрутизации, включая DHCP, в средстве выбора наилучших маршрутов, выполняя следующие действия:
[50]
сопоставляют вторичную метрику для каждого из используемых протоколов динамической маршрутизации, включая DHCP;
[51]
сопоставляют вторичные метрики маршрутов, исходя из протокола, с помощью которого маршрут был передан в средство выбора наилучших маршрутов;
[52]
сохраняют таблицу наилучших маршрутов со вторичными метриками;
[53]
выявляют наилучшие маршруты с одинаковым адресом клиентской сети;
[54]
выбирают наилучшие маршруты в каждую клиентскую сеть из таблицы наилучших маршрутов, с учетом вторичных метрик;
[55]
формируют финальную таблицу маршрутов;
[56]• передают финальную таблицу маршрутов в операционную систему основного сервера.
[57]В реальной сети, например корпоративной, компьютеры отдельных пользователей (клиентов) или клиентские компьютеры расположены в сегментах сети, имеющих выход во внешнюю сеть, например Интернет, через отдельный сервер (маршрутизатор). Данный сервер (маршрутизатор) может быть подключен к сети Интернет по нескольким (например, трем) каналам от разных провайдеров услуг сети Интернет. При этом он может являться DHCP клиентом в двух сетях провайдеров (и получает от них адреса и маршруты по DHCP) и иметь статический адрес (и возможность использовать протоколы динамической маршрутизации, например OSPF) у третьего провайдера. Одновременно он является DHCP сервером для клиентских компьютеров, расположенных в сегментах своей сети (выдает им адреса и маршруты для доступа в Интернет).
[58]Таким образом, маршруты, получаемые по DHCP и другим протоколам динамической маршрутизации (например, OSPF), добавляются в таблицу маршрутизации сервера (маршрутизатора) и далее передаются на клиентские компьютеры.
[59]Сервер (маршрутизатор), например, представляет собой программно-аппаратный комплекс (ПАК) на базе ОС (Linux) и содержит совокупность средств первичной обработки протоколов динамической маршрутизации (RIP, OSPF, BGP и др.). Обычно такие средства являются программными средствами.
[60]Для реализации предложенного способа в состав средств первичной обработки протоколов динамической маршрутизации включается средство первичной обработки протокола DHCP, которое также является программным средством.
[61]Маршруты, получаемые по DHCP (а так же РРР), автоматически добавляют в таблицу маршрутизации, когда DHCP (или РРР)-клиент получает эти маршруты от удаленного сервера, и удаляют оттуда, когда маршруты становятся неактуальными (например, сетевой интерфейс выключается, переводится в режим статической конфигурации, происходит перезагрузка, и т.п.), т.е. маршруты, получаемые через DHCP или РРР, ведут себя и анализируются аналогично маршрутам, получаемым через протоколы динамической маршрутизации.
[62]Средство первичной обработки протокола DHCP (который выступает в этом случае как протокол динамической маршрутизации), запущено постоянно и держит соединение со средством выбора наилучших маршрутов, передавая в него маршруты DHCP/PPP и удаляя их по мере необходимости. Сами маршруты в средство первичной обработки протокола DHCP поступают из текстового файла, в котором их, в свою очередь, сохраняют скрипты, запускаемые из DHCP- или РРР-клиента (этот файл будем в дальнейшем называть файлом таблиц маршрутов). Файл таблиц маршрутов периодически считывается средством первичной обработки протокола DHCP, его содержимое сравнивается с ранее считанным, и если есть изменения, то производится добавление или удаление маршрутов средством выбора наилучших маршрутов.
[63]Каждому DHCP-маршруту при его записи в файл таблиц маршрутов присваивается метрика, с помощью которой средство первичной обработки протокола DHCP выбирает наилучшие маршруты, и которая позволяет пользователю настраивать предпочтения по маршрутизации через тот или иной интерфейс, где используется DHCP. Метрика является характеристикой сетевого интерфейса, и все маршруты, полученные DHCP-клиентом на данном сетевом интерфейсе, получают метрику, заданную для этого интерфейса. Каждая метрика задается целым положительным числом в определенном диапазоне, например от 1 до 255. По умолчанию для всех интерфейсов установлено одинаковое значение первичной метрики 70. Это значение может изменяться администратором системы для установки предпочтения (чем меньше метрика, тем предпочтительнее) маршрутов с тех или иных интерфейсов.
[64]Предпочтения могут быть вызваны, например, следующими факторами:
[65]1) более дешевым по стоимости трафиком через определенный интерфейс, подключенный к сети выбранного провайдера,
[66]2) большая средняя скорость передачи данных через определенный интерфейс,
[67]3) больший уровень защищенности канала передачи данных через определенный интерфейс и др.
[68]Средство первичной обработки протокола DHCP устанавливает для каждого маршрута, при передаче маршрутов в средство выбора наилучших маршрутов, вторичную метрику (число от 1 до 255), заданную в настройках этого средства (по умолчанию для маршрутов, полученных по протоколу DHCP, назначается, например, вторичная метрика, равная 70, для маршрутов, полученных по другим протоколам, могут устанавливаться другие значения метрики, например, с учетом известных рекомендаций [2]). Это значение может изменяться администратором системы для установки предпочтения (чем меньше метрика, тем предпочтительнее) маршрутов, полученных по протоколам того или иного типа.
[69]Вторичная метрика используется в дальнейшем средством выбора наилучших маршрутов для выбора наилучшего маршрута (с наименьшей метрикой) среди всех доступных (включая маршруты других протоколов и статические).
[70]В заключении, финальная таблица маршрутов передается в ОС основного сервера (маршрутизатора) и может быть передана на клиентские компьютеры своей сети.
[71]В результате, обеспечивается возможность получения маршрутов по протоколу DHCP совместно с другими протоколами динамической маршрутизации.
[72]Таким образом, отличительными особенностями предложенного способа являются следующие.
[73]Во-первых, сведение воедино таблиц маршрутов, полученных от нескольких DHCP-серверов через различные сетевые интерфейсы.
[74]Во-вторых, автоматический выбор наилучшего маршрута в каждую клиентскую сеть среди всего множества маршрутов, полученных от DHCP-серверов, с учетом первичной метрики.
[75]В-третьих, автоматический финальный выбор наилучшего маршрута среди маршрутов, полученных через различные протоколы динамической маршрутизации, включая протокол DHCP, с учетом вторичной метрики.
[76]Осуществление изобретения
[77]Рассмотрим осуществление предложенного способа в сети с коммутацией пакетов. Это может быть корпоративная сеть, имеющая выход в сеть Интернет через один основной сервер (маршрутизатор).
[78]Помимо основного сервера, в рассматриваемую сетевую конфигурацию входят
[79]• клиентские компьютеры, расположенные в клиентских сетях,
[80]• удаленные DHCP-серверы провайдеров сети Интернет, имеющие данные о клиентских сетях,
[81]• клиентские компьютеры, расположенные в своей сети.
[82]Количество клиентских компьютеров и клиентских сетей может быть значительным, например несколько сотен клиентских сетей, в каждой из которых несколько сотен клиентских компьютеров. Количество удаленных DHCP-серверов, провайдеров сети Интернет, измеряется единицами (количество каналов доступа к сети Интернет).
[83]В качестве основного сервера (маршрутизатора) используется высокопроизводительный ПАК HW1000Q6 на базе Intel Core i3-4360 с тактовой частотой 3,7 ГГЦ, объемом оперативной памяти 2 ГБ, объемом жесткого диска 500 Мб, с установленной ОС Linux Debian 7 (ядро 3.10.92) и специализированным ПО, в состав которого входят модули, отвечающие за маршрутизацию и выбор наилучших маршрутов [3]. ПАК HW1000Q6 содержит несколько сетевых интерфейсов (4 проводных Ethernet и 2 оптических SFP+).
[84]В качестве основы для доработки был взят пакет свободно распространяемого прикладного ПО Quagga [4], поддерживающий протоколы динамической маршрутизации:
[85]• Routing Information Protocol (RIP): v1, v2, v3;
[86]• Open Shortest Path First (OSPF): v2, v3;
[87]• Border Gateway Protocol (BGP): v4;
[88]• Intermediate System to Intermediate System (IS-IS);
[89]• Protocol Independent Multicast (только PIM-SSM).
[90]После доработки, основной сервер ПАК HW1000Q6, включающий доработанный пакет ПО Quagga, должным образом настроенный, становится способен использовать протокол DHCP наравне с перечисленными выше протоколами динамической маршрутизации и позволяет обеспечить выбор наилучшего маршрута, учитывая все протоколы динамической маршрутизации и маршруты, полученные по протоколу DHCP.
[91]Несмотря на то, что в предложенном способе используется комплекс ПАК HW1000Q6, доработанный пакет Quagga может быть установлен на любую Linux-подобную ОС.
[92]Доработку ПО может выполнить специалист по программированию (программист) на языке программирования С, зная выполняемые ПО функции:
[93]• получать таблицы маршрутов от удаленных DHCP серверов по протоколу DHCP;
[94]• формировать первичную таблицу маршрутов из полученных таблиц маршрутов;
[95]• выбирать наилучшие маршруты из первичной таблицы маршрутов с учетом первичной метрики;
[96]• передавать выбранные наилучшие маршруты в средство выбора наилучших маршрутов.
[97]Перед реализацией предложенного способа необходимо также сформировать средство выбора наилучших маршрутов, обеспечивающее возможность
[98]• получать таблицы выбранных маршрутов от средств первичной обработки;
[99]• формировать вторичную таблицу маршрутов из полученных таблиц маршрутов;
[100]• выбирать наилучшие маршруты из вторичной таблицы маршрутов с учетом вторичной метрики;
[101]• передавать финальную таблицу маршрутов в операционную систему основного сервера.
[102]Формирование программного средства выбора наилучших маршрутов также может выполнить специалист по программированию (программист) на языке программирования С, зная выполняемые ПО функции.
[103]После проведенной предварительной подготовки можно непосредственно реализовать предложенный способ.
[104]Для этого основной сервер запускается в рабочем режиме.
[105]Через сетевые интерфейсы в средство первичной обработки протокола DHCP и средства первичной обработки протоколов динамической маршрутизации основного сервера получают таблицы маршрутов от удаленных DHCP серверов по протоколу DHCP и от других серверов (маршрутизаторов) по другим протоколам динамической маршрутизации.
[106]Затем все средства первичной обработки протоколов
[107]• формируют первичную таблицу маршрутов из полученных таблиц маршрутов;
[108]• выбирают наилучшие маршруты из первичной таблицы маршрутов с учетом первичной метрики;
[109]• передают выбранные наилучшие маршруты в средство выбора наилучших маршрутов.
[110]После этого в средстве выбора наилучших маршрутов обрабатывают наилучшие маршруты, полученные от средств первичной обработки протоколов динамической маршрутизации, включая DHCP, выполняя следующие действия:
[111]• сопоставляют вторичную метрику для каждого из используемых протоколов динамической маршрутизации, включая DHCP;
[112]• сопоставляют вторичные метрики маршрутов, исходя из протокола, с помощью которого маршрут был передан в средство выбора наилучших маршрутов;
[113]• сохраняют таблицу наилучших маршрутов со вторичными метриками;
[114]• выявляют наилучшие маршруты с одинаковым адресом клиентской сети;
[115]• выбирают наилучшие маршруты в каждую клиентскую сеть из таблицы наилучших маршрутов, с учетом вторичных метрик;
[116]• формируют финальную таблицу маршрутов.
[117]Финальную таблицу маршрутов передают из средства выбора наилучших маршрутов в ОС основного сервера.
[118]В результате, обеспечивается возможность получения маршрутов по протоколу DHCP совместно с другими протоколами динамической маршрутизации.
[119]Необходимо отметить, что возможны и другие варианты реализации предложенного способа, отличающиеся от описанного выше и зависящие от личных предпочтений при программировании отдельных действий и функций.
[120]Источники информации
[121]1. Патент США №9300627, приоритет от 14.03.2013 г.
[122]2. What Is Administrative Distance? - статья по адресу:
[123]http://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/ip/border-gateway-protocol-bgp/15986-admin-distance.html
[124]3. ViPNet Coordinator HW1000 v2 - статья по адресу:
[125]http://www.infotecs.ru/products/catalog.php?SECTION_ID=&ELEMENT_ID=190
[126]4. Quagga Routing Software Suite - статья по адресу:
[127]http://www.nongnu.org/quagga/
