一种基于分层逻辑的路由隔离技术

程亮亮，唐铭奎

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

0 引 言

常见战术窄带通信网络的拓扑主要由两个部分构成，一部分是拓扑结构不会频繁变动的骨干网，另一部分是可以根据需要灵活移动的接入子网。接入网路由如果不进行隔离，则任何一个接入子网的拓扑变动都会在全网进行扩散，造成全网的路由计算与重新收敛，这样会占用战术通信网络大量的信道开销及带宽，从而导致网络稳定性差、有效传输成功率较低。

1 现状分析

战术接入网存在频繁变动的需求，应对目前频繁的网络拓扑变化，有必要研究一种高效技术机制来保证拓扑稳定的骨干网不受接入子网拓扑变动的影响，保障接入网的拓扑变动只局限于有限的接入网自身范围而不会通过骨干网再扩散到其他接入网，可通过路由分层实现屏蔽网络特性的变化[1]。

在战术带宽较窄的通信网络里，常用的方法是特定隧道封装。作为常见解决网络路由隔离的方法，当接入子网存在频繁的入网和退网需求时，可以使拓扑稳定的骨干网不受子网拓扑变动的影响。接入子网的拓扑变动只局限于接入网自身范围不会通过骨干网再次扩散至其他接入子网。

目前，特定隧道封装技术具有在全链路上保持传输源与目的信息，为以后能承载各类复杂业务提供支撑的优点，但同时它也存在很明显的缺点，如IP传输效率有部分降低。如果包长是1 500字节，则传输效率由98.6%降为98.1%；而如果包长是100字节，则传输效率由80%降为72%，包长越短效率下降越多。由于增加一个IP头会存在报文重新组包、分包的问题，因此需要增加分组包功能[2-5]。

为此，本文提出一种基于分层逻辑的高效战术，即IP路由隔离技术，通过设计路由分层接入控制、路由计算、路由管理等技术，有效解决窄带通信中接入终端业务传输效率低的问题。

2 技术设计

为了实现接入子网及终端与骨干网路由隔离，设计了全新的路由技术方案。通过设计随遇接入、名址分离等功能，设计实现接入控制、映射计算以及移动管理3个子模块，分别部署在子网中的接入路由器、映射路由器、名址路由器，完成网络的有效路由隔离。

2.1 接入控制服务

接入控制主要是在不改变接入网设备的配置情况下实现接入网的灵活移动。接入控制协议需要动态检测接入的名址路由器，并把接入路由器的默认路由自动修改为实际的名址路由器，把名址路由器的默认路由也正确修改为实际的接入路由器，完成接入的自动管理。基于分层设计的路由隔离接入控制服务协议如图1所示。

图1 路由隔离接入控制服务协议

2.2 映射计算服务

路由映射计算主要通过映射协议完成，基于分层设计的路由隔离映射计算服务协议如图2所示，其主要实现新型映射表A的产生、维护以及更新。接入网通过接入路由器接入时，接入路由器把接入网内的所有IP网段都注册到骨干网映射路由器的映射表B中。当这个接入子网有网段的增加和减少时，协议同时触发接入映射表的增加和删除；当接入网离开骨干网时，超时5 s将会把这个子网的映射表项删除；当接入网用新的接入点接入时，要更新这个子网内所有网段的映射表项[6-8]。映射计算主要是维护这个集中的映射表A的完备性和正确性。

图2 路由隔离映射计算服务协议

2.3 移动管理服务

移动管理主要是维护骨干网上名址路由器需要使用的上述映射表A的正确性和时效性。当有需要名址分离的数据包到达时，需要查询源名址路由器是否有路由映射表项，如果存在则直接使用，如果不存在则向映射路由器申请，申请成功后直接向目的名址路由器转发，同时映射路由器保存使用这条映射项的名址路由器。当映射路由器这条映射项因为映射管理模块发生变化时，则需要使受影响的名址路由器保持一致[9,10]。基于分层设计的路由隔离路由管理服务协议如图3所示。

图3 路由隔离路由管理服务协议

3 实现运用

在战术通信一种典型的移动接入场景下，本文将分析设计路由隔离业务流程，假设192.169系列网段的接入网1由于位置发生了移动，在骨干网中的接入节点从A1变为B1，业务需求是192.169.1.0到192.170.1.0的网段业务，具体通信网络规划如图4所示。

图4 通信网络规划

步骤1：192.170.1.0这个网段在接入网1中发现没有可以寻径的路由，所以直接转到默认路由网管192.169.5.0设备，即转给接入节点A2，再由接入节点A2转发给骨干网的接入节点A1。

步骤2：接入节点A1查询有没有192.170.1.0网段的映射项，如果有则直接在接入点A1进行隧道封装。第一层IP地址为源地址172.168.1.0，目的地址为172.168.3.0，内层IP地址的源地址为192.169.1.0，内层IP地址的目的地址为192.170.1.0。根据A1的路由表项直接转发到接入点C1，C1发现已经到达目的地并且IP协议是IP封装IP类型的，需要剥掉第一层IP，投递给接入点C2，这时数据IP地址的源地址为192.169.1.0，目的地址为192.170.1.0，再根据接入网的路由表直接进行转发达到最终目的地。

步骤3：如果步骤2中的映射关系不存在，则接入点A1向核心映射管理设备172.168.6.0申请映射关系，核心设备收到申请后查询目的为192.170.1.0的映射地址是172.168.3.0，然后A1直接与C1联系确认通信、映射正常后，A1在本地的映射表中保存192.170.1.0的映射关系，当有相同业务时不需要再向核心路由设备申请，后续转步骤2继续。

步骤4：如果接入网从A1接入变为从B1接入，接入网通过协议信令，在核心映射设备上删除接入网所有网段对应的映射，添加接入网与B1的映射关系。

3 结 论

本文研究战术窄带通信网络路由隔离IP移动技术，通过路由分层方式实现网络相对固定的骨干网和拓扑频繁变化的接入网之间的路由隔离，完成接入子网路由变化范围的限定以及对骨干网的屏蔽，实现接入网终端在移动过程中的网络稳定，保持数据业务的持续高效传输，从而为用户应用服务提供统一的通信资源管理控制以及接入调度支撑。