CN101005500A - 一种基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，包括：在自治***中，获取运行边界网关协议的路由器的路由信息库信息，根据该信息构建拓扑图，并针对拓扑图中两个自治***的关系生成推测路由集合；分析边界网关协议网络实际运行中的Update数据包信息，构建实际路由集合；将推测路由集合和实际路由集合进行比较，得到所有在实际路由集合中出现，但是未包含在推测路由集合中的宣告，这些宣告被认为是潜在的错误宣告。本发明能够更加有效的进行BGP路由策略验证，在准确性和易用性上都有很大的提高。

Description

一种基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法

技术领域

本发明涉及到计算机网络技术，特别涉及一种基于自治***(AS)的边界网关协议(BGP)路由策略验证方法。

背景技术

在Internet体系结构中，人们把众多的路由器划分成一个个的自治***(AS)，在一个自治***内部运行单独的策略，在本领域中，所述的策略反映了网络中路由的选路规则。AS内部运行内部网关协议(IGP)，在AS之间运行外部网关协议(EGP)。当前，边界网关协议(BGP)是自治***之间进行路由的事实上的标准协议，因此，BGP协议本身运行的好坏程度会影响整个Internet的运行状况和服务质量。BGP协议的一个关键特性就是允许AS采用不同的路由策略去控制路径的选择和向其它AS传递路径可达信息，但是这种灵活的配置策略很容易在配置中出现错误，影响整个网络的稳定性和服务质量。

目前对BGP的研究，主要集中在BGP行为分析、验证网络协议及改进路由器配置上。其中有关路由策略验证的研究还很少，Nick Feamster和Hari Balakrishnan在《Verifying the Correctness of Wide-Area Internet Routing》中对AS内路由器的配置命令进行了分析，并用模拟的方法对Internet路由进行了验证。但是这种模拟的方法是基于静态的对路由器配置文件的分析，本身具有很大的局限性，并不能真实的反映各AS间的行为，例如，当一个自治***中某个路由器连接的子网由于故障，发生了可达性丢失事件，这个时候该路由器的配置文件由于没有发生任何变化，因此使用这种方法并不会及时反映网络运行状况，同样不能对网络中的错误进行及时的验证。我们在深入研究自治***(AS)策略以后，提出了一种基于自治***(AS)关系的BGP路由策略验证方法，更好的达到了BGP路由策略验证的目的。

发明内容

本发明的目的是克服现有的路由验证方法不能及时反映网络运行状况，不能对网络中的错误进行及时验证的缺陷，从而提供一种能够有效解决BGP路由策略验证的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，包括以下步骤：

步骤10)、在自治***中，获取运行边界网关协议的路由器的路由信息库信息，根据该信息构建拓扑图，并针对拓扑图中两个自治***的关系生成推测路由集合；

步骤20)、分析边界网关协议网络实际运行中的Update数据包信息，构建实际路由集合；

步骤30)、将步骤10)中得到的推测路由集合和步骤20)中得到的实际路由集合进行比较，得到所有在实际路由集合中出现，但是未包含在推测路由集合中的宣告，这些宣告被认为是潜在的错误宣告。

上述技术方案中，在所述的步骤10)中具体包含以下步骤：

步骤11)、提取自治***中各个运行边界网关协议的路由器的路由信息库信息；

步骤12)、根据步骤11)中取得的路由信息库信息，构建自治***间的拓扑图；

步骤13)、对拓扑图中的两个自治***Vi和Vj的关系进行分析，所述关系为“提供者_到_顾客”或“顾客_到_提供者”或“对等体_到_对等体”；如果Vi和Vj间的关系为是提供者_到_顾客，则执行下一步；如果Vi和Vj间的关系是顾客_到_提供者，则执行步骤15)；如果Vi和Vj间的关系是对等体_到_对等体，则执行步骤18)；

步骤14)、将Vi中的前缀添加到推测路由集合中，结束操作；

步骤15)、如果Vj是Vi的导出路由，执行步骤16)，否则，结束操作；

步骤16)、如果前缀来自于Vi的顾客或是Vi本身，则执行步骤17)，否则。结束操作；

步骤17)、将前缀添加到推测路由集合中，结束操作；

步骤18)、如果前缀来自于Vi的顾客或是Vi本身，执行步骤19)，否则，结束操作；

步骤19)、将前缀添加到推测路由集合中，结束操作。

所述的路由信息库信息包括前缀信息(Prefix)，下一跳地址信息(Nhop)和所经过自治***的路径信息(AsPath)。

所述的“提供者_到_顾客”关系表示该关系中的前一个自治***是后一个自治***的上级。

所述的“顾客_到_提供者”关系表示该关系中的前一个自治***是后一个自治***的下级。

所述的“对等体_到_对等体”关系表示该关系中的两个自治***间的级别是相等的。

上述技术方案中，在所述的步骤20)中，所述的构建实际路由集合的方法为：分析在实际网络中接收到的每一个边界网关协议Update数据包，对于每一个来自于自治***Vi，到达自治***Vj的前缀，将这个前缀信息添加到从Vi到Vj的实际路由集合中。

上述技术方案中，在所述的步骤30)中，所述的对比推测路由集合为Inferprefixset，所述的实际路由集合为realprefixset，则潜在的错误宣告的集合为PEP[Vi，Vj]＝realprefixset[Vi，Vj]-(realprefixset[Vi，Vj]∩Inferprefixset[Vi，Vj])

本发明的优点在于：

1、本发明的方法提出了一种新的基于AS关系的BGP路由策略验证方法，能够更加有效的进行BGP路由策略验证。

2、本发明的方法实用性强，克服传统的使用BGP路由器的配置文件进行静态策略验证的局限性，在易用性和准确性上都有了很大的提高。

附图说明

图1为本发明的方法中生成推测的路由集合的流程图；

图2为本发明的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法的流程图；

图3-图7为本发明的一个实施例中创建拓扑图的过程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本发明的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法包含以下步骤：

步骤10、在自治***(AS)中，获取运行边界网关协议(BGP)的路由器的路由信息库(RIB)信息，然后根据路由信息库信息(RIB)构建一个自治***(AS)拓扑图，最后针对每两个自治***(AS)的关系生成“推测的路由集合Inferprefixset”。步骤10的具体实现过程如图1所示，包括以下步骤：

步骤11、使用简单网络管理协议(SNMP)取得自治***(AS)中各个运行边界网关协议(BGP)的路由器的路由信息库(RIB)信息；路由信息库中的信息主要包含前缀信息(Prefix)，下一跳地址信息(Nhop)和所经过自治***的路径等信息(AsPath)。其中的前缀信息表示一个网段，例如192.168.100.0/24这样的一个前缀，下一跳地址信息表示一个节点到达子网需要走的路径中的第一个节点，所经过自治***的路径信息表示节点在到达同前缀所途径的所有的AS的编号。例如，“1 i”的AsPath表示一个路由设备的路由路径包括自治***1，其中“i”表示当前路有器所能到达的前缀在AS1中，“i”是协议自动添加的。

步骤12、根据步骤11中取得的路由信息库(RIB)的信息，构建自治***(AS)间的拓扑图G；

在本实施例中，假设北京网通为一个自治***(AS)，称其为AS1，假设天津网通为一个自治***，称其为AS2；假设在北京网通和天津网通上有一个共同的上级组织北方网通，北方网通的自治***设定为AS3。AS3为AS2和AS1提供业务上的服务。下面对上述各个自治***中如何构建拓扑图进行说明。

首先假设在北方网通的自治***AS3中有一个路由器Vi，取出该路由器的路由信息库中的信息，这些信息如表1所示：

Prefix	Nhop	AsPath
			P6	Vj	1i
P7	Vj	1i
			P1	directly connected	i
P2	directly connected	i
			P3	directly connected	i
P4	directly connected	i
			P5	directly connected	i
P8	Vj	12i
			P9	Vj	12i

表1

由上述路由信息可知，前缀P6、P7的AsPath为“1 i”表示路由器由自治***1到达前缀P6和P7。因此路由器Vi可到达的前缀P6、P7属于自治***1，前缀P6、P7所通过的下一跳路径为路由器Vj。因此如图3所示的拓扑图，前缀P6，P7在自治***1中，连接在节点Vj上。

由表1中的路由信息还可以知道，P1、P2、P3、P4、P5的Nhop都为directlyconnected，表示它们都是与路由器Vi直接连接，根据该信息，对图3中的拓扑图作相应修改，得到如图4所示的拓扑图，在该拓扑图中，P1、P2、P3、P4、P5都与路由器Vi直接相连。

然后取出北京网通AS1上的路由器Vj中的路由信息库中的路由信息，这些路由信息如表2所示。

Prefix	Nhop	Aspath
			P1	Vi	3i
P2	Vi	3i
			P3	Vi	3i
P4	Vi	3i
			P5	Vi	3i
P6	directly connect	i
			P7	AS1中的某个节点	i

表2

由上述的路由信息可知，对于P7，是通过自治***AS1中的另外一个节点到达的，因此可知P7是AS1的一个子网，图4所示的拓扑图变为如图5所示。

接着，再取得天津网通AS2中的路由器Vm的路由信息库信息，该信息如表3所示。

Prefix	Nhop	Aspath
			P8	Vk	1i
P9	Vk	1i

表3

根据表3中的路由信息，可知节点Vm可以到达前缀P8和P9，他们到达这两个前缀的路径是1 i(internal)，说明这两个前缀应该是在AS1中，图5中的拓扑图可进一步修正为图6所示的拓扑图。

最后，提取AS1中的路由器Vk的路由信息库信息，假如其中的路由信息库信息如表4所示。

Prefx	Nhop	Aspath
			P8	directly connected	i
P9	AS1中的另外一个节点	i

表4

由上述路由信息可知：P8是节点Vk直接连接的节点，而前缀P9是AS1中的一个子网，最后得到的拓扑图如图7所示。

步骤13、对拓扑图G中的任意两个自治***(AS)Vi和Vj，分析它们的关系，如果是提供者_到_顾客(provide_to_customer)，则转入步骤14；如果是顾客_到_提供者(customer_to_provider)，则转入步骤15；如果是对等体_到_对等体(peer_to_peer)，则执行步骤18。

在步骤12所创建的拓扑图中，每个节点代表一个自治***，任意两个相邻的自治***间的关系可以分为三种情况：提供者_到_顾客(provide_to_customer)、顾客_到_提供者(customer_to_provider)、对等体_到_对等体(peer_to_peer)。其中，提供者_到_顾客(provide_to_customer)关系表示该关系中的前一个自治***是后一个自治***的上级，顾客_到_提供者(customer_to_provider)表示该关系中的前一个自治***是后一个自治***的下级，对等体到_对_等体(peer_to_peer)关系表示该关系中的两个自治***间的级别是相等的。

以前述的实施例为例：北方网通的自治***AS3是北京网通和天津网通的业务提供者，但是北京网通和天津网通是彼此独立的业务实体。因此，北方网通的AS3和北京网通AS1、天津网通AS2的关系为提供者_到_顾客(provide_to_customer)；相反的，北京网通AS1、天津网通AS2和北方网通AS3的关系是顾客_到_提供者(customer_to_provider)；而北京网通AS1和天津网通AS2的关系则是对等体_到_对等体(peer_to_peer)。

步骤14、将Vi中的前缀(Prefix)添加到推测路由集合Inferprefixset中，结束操作。

步骤15、如果Vj是Vi的导出路由，执行步骤16，否则结束操作。

步骤16、如果前缀来自于Vi的顾客(Customer)或是Vi本身，则执行步骤17，否则结束操作。

步骤17、将前缀(Prefix)添加到推测路由集合Inferprefixset中，结束操作。

步骤18、如果前缀来自于Vi的顾客(Customer)或是Vi本身，执行步骤19，否则，结束操作。

步骤19、将前缀(Prefix)添加到推测路由集合Inferprefixset中，结束操作。

在本实施例中，假设自治***AS3中的节点Vi和自治***AS1中的节点Vj建立了边界网关协议的邻居关系，由于自治***AS3是自治***AS1的上级，因此Vi-Vj的关系是提供者_到_顾客(provide_to_customer)，那么Vi节点中的所有的前缀{P1，P2...P5}都要添加到推测集合Inferprefixset中；同时，由于Vj-Vi的关系是顾客_到_提供者(customer_to_provider)，那么Vj节点中的来自于它自己本身的前缀P6和它的顾客(Customer)的前缀P7应该添加到推测集合Inferprefixset中。假设自治***AS1中的节点Vk和自治***AS2中的节点Vm建立了边界网关协议的邻居关系，由于自治***AS1与自治***AS2是对等的关系，因此Vk-Vm的关系是对等体_到_对等体(peer_to_peer)，Vk-Vm的推测路由集合就是来自于Vk本身的前缀P8和来自于Vk顾客的前缀P9。

在该实施例中，最后得到的推测集合分别为：

Inferprefixset[i，j]＝{P1，P2...P5}；

Inferprefixset[j，i]＝{P6，P7}；

Inferprefixset[k，m]＝{P8，P9}。

步骤20、分析边界网关协议(BGP)网络实际运行中的Update数据包信息，构建实际路由集合realprefixset。在构建实际路由集合时，分析在实际网络中接收到的每一个BGP Update数据包，对于每一个来自于自治***Vi，到达自治***Vj的前缀，将这个前缀信息添加到从Vi到Vj的实际路由集合realprefixset中。

在本实施例中，假设所接收到的从节点Vj发送到节点Vi的边界网关协议(BGP)Update数据包中，宣告了三个前缀{P6，P7，P10}，那么就可以得到从节点Vj到节点Vi的实际路由集合：realprefixset[j，i]＝{P6，P7，P10}。

同样的，假设所接收到的从节点Vi发送到节点Vj的边界网关协议(BGP)Update数据包中，宣告了六个前缀{P1，P2...P5，P10}，那么就可以得到Vi-Vj的实际路由集合realprefixset：{P1，P2...P5，P10}。

步骤30、对比步骤10得到的推测路由集合Inferprefixset和步骤20得到的实际路由集合realprefixset，所有在实际路由集合realprefixset中出现，但是未包含在推测路由集合Inferprefixset中的宣告被认为是潜在的错误宣告。潜在的错误宣告的计算如公式(1)所示：

PEP[Vi，Vj]＝realprefixset[Vi，Vj]-(realprefixset[Vi，Vj]∩Inferprefixset[Vi，Vj])(1)

在本实施例中，将Vi-Vj的实际路由集合realprefixset{P1，P2...P5，P10}与Vi-Vj的推测路由集合进行比较，可知在Vi-Vj的关系上，前缀的错误宣告就是P10；同样，将Vj-Vi的实际路由集合realprefixset{P6，P7，P10}，与推测路由集合{P6，P7}，发现P10应该是潜在的错误宣告。

Claims (8)

1、一种基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，包括以下步骤：

步骤10)、在自治***中，获取运行边界网关协议的路由器的路由信息库信息，根据该信息构建拓扑图，并针对拓扑图中两个自治***的关系生成推测路由集合；

步骤20)、分析边界网关协议网络实际运行中的Update数据包信息，构建实际路由集合；

步骤30)、将步骤10)中得到的推测路由集合和步骤20)中得到的实际路由集合进行比较，得到所有在实际路由集合中出现，但是未包含在推测路由集合中的宣告，这些宣告被认为是潜在的错误宣告。

2、根据权利要求1所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，在所述的步骤10)中具体包含以下步骤：

步骤11)、提取自治***中各个运行边界网关协议的路由器的路由信息库信息；

步骤12)、根据步骤11)中取得的路由信息库信息，构建自治***间的拓扑图；

步骤13)、对拓扑图中的两个自治***Vi和Vj的关系进行分析，所述关系为“提供者_到_顾客”或“顾客_到_提供者”或“对等体_到_对等体”；如果Vi和Vj间的关系为是提供者_到_顾客，则执行下一步；如果Vi和Vj间的关系是顾客_到_提供者，则执行步骤15)；如果Vi和Vj间的关系是对等体_到_对等体，则执行步骤18)；

步骤14)、将Vi中的前缀添加到推测路由集合中，结束操作；

步骤15)、如果Vj是Vi的导出路由，执行步骤16)，否则，结束操作；

步骤16)、如果前缀来自于Vi的顾客或是Vi本身，则执行步骤17)，否则。结束操作；

步骤17)、将前缀添加到推测路由集合中，结束操作；

步骤18)、如果前缀来自于Vi的顾客或是Vi本身，执行步骤19)，否则，结束操作；

步骤19)、将前缀添加到推测路由集合中，结束操作。

3、根据权利要求2所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，所述的路由信息库信息包括前缀信息(Prefix)，下一跳地址信息(Nhop)和所经过自治***的路径信息(AsPath)。

4、根据权利要求2所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，所述的“提供者_到_顾客”关系表示该关系中的前一个自治***是后一个自治***的上级。

5、根据权利要求2所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，所述的“顾客_到_提供者”关系表示该关系中的前一个自治***是后一个自治***的下级。

6、根据权利要求2所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，所述的“对等体_到_对等体”关系表示该关系中的两个自治***间的级别是相等的。

7、根据权利要求1所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，在所述的步骤20)中，所述的构建实际路由集合的方法为：分析在实际网络中接收到的每一个边界网关协议Update数据包，对于每一个来自于自治***Vi，到达自治***Vj的前缀，将这个前缀信息添加到从Vi到Vj的实际路由集合中。

8、根据权利要求1所述的基于自治***关系的边界网关协议路由策略验证方法，其特征在于，在所述的步骤30)中，所述的对比推测路由集合为Inferprefixset，所述的实际路由集合为realprefixset，则潜在的错误宣告的集合为

PEP[Vi，Vj]＝realprefixset[Vi，Vj]-(realprefixset[Vi，Vj]∩Inferprefixset[Vi，Vj])。

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