CN109510766A - 一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法及*** - Google Patents

一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明适用于网络技术改进领域，提供了一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，包括：S1、对应用场景的结构体进行定义描述；S2、定义路由策略里的单元组数据结构；S3、在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；S4、将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；S5、在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。终端根据不同场景，对多网络接口做出不同的IP路由，以完成不同的业务需求。

Description

一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法及***
技术领域
本发明属于网络技术改进领域，尤其涉及一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法。
背景技术
智能移动终端已经越来越普及，如个人消费者使用的智能手机、平板，行业领域里使用的智能设备终端以及各种智能家居设备、机器人等物联网设备，都具备一种或多种网络通信接口，可以连接互联网。但目前的智能设备，即使有多种网络通信接口，如WiFi和移动蜂窝网络（3G/4G以及后面的5G数据）接口，同一时刻也只能打开其中一种。比如打开WiFi的时候，默认会关闭数据流量。要使用数据流量需要先关闭WiFi连接。即便同时打开了两种网络，也不具备根据不同场景路由到不同目标的功能。
在LTE专网应用领域，支持专网的终端一般会同时支持公网，专网LTE和公网LTE两个网络理论上可以同时打开激活，但是因为操作***默认的路由策略，App在使用的时候只能连接到其中的一个网络，即要么在专网环境下通信，要么连接到公网环境下。并不具备同时连接两个独立的网络，根据不同业务将数据包路由到不同网络目标地址的功能。
这种情况将极大限制智能设备的业务功能。比如一种使用场景：智能设备需要通过WiFi连接到一个网络摄像头，同时需要将获取的视频流实时通过4G远程传输到其它平台进行直播或存储；再比如专网和公网同时激活存在下，有一些安全考虑的数据存放在专网，但这些数据可能需要加工后在公网传输，或者是专网和公网同时进行不同的数据业务。
Linux服务器很早就有多网卡的支持，但是服务器一般是多网卡连接到同一网络环境，用来做负载均衡分担带宽。或者是做冗余备份，当一个网卡失效时启用另一个网卡。因此跟我们这里的不同网卡连接到不同的网络有差异。
路由器虽然具备连接多个不同网络和路由的功能，但是因操作***差异，其功能是将某一个网络接口来源的数据包，通过判断目标IP查找路由表路由到对应的端口出去，功能单一、路由表相对固定。而智能终端本身就是数据源，不同的数据和业务可能路由到不同的目标。此外，智能终端一般都具有移动性，这样接入的网络IP段随时会发生变化，因此需要根据不同的场景做出不同的路由策略，而不是简单查询固定的路由表就可以完成。
专利H04L29/06(2006.01)I 提到了利用设备通信资源提高带宽的方法，主要是不同的进程使用不同的网卡接口。但我们这里的目的不是提高带宽，而是根据不同的场景，IP包路由到不同的网络。而且专利H04L29/06(2006.01)I同一App或进程同一时刻只能访问一个网卡，而这里一个App会同时访问不同的网卡接口。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，终端根据不同的业务需求场景动态做出不同的路由设置。使得不同的数据包可以到达不同的网络目标，或者将某个网络的私有数据，经加工或未加工转发共享到另一网络，达到网络桥接的目的。当然，如果是为了到达同一目标有不同的网络路由路径，有些场景需要选择A路径，其它场景要选择B路径的问题。
本发明是这样实现的，一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，所述动态路由方法包括以下步骤：
S1、对应用场景的结构体进行定义描述；
S2、定义路由策略里的单元组数据结构；
S3、在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；
S4、将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；
S5、在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S3中还包括以下步骤:
S31、将新增的应用场景Sm***应用场景列表中，对应用场景Sm的成员sIndex和sName赋值，其中需要保证sIndex在列表中唯一，成员isWorking默认为false；
S32、对于新增的应用场景，App或者用户需要给出相应的路由信息，路由进程根据此信息，在kernel里新增一个或多个路由表，同时在路由策略里新增对应的三元组。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S32中多增加多个路由表相应地增加多个三元组。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中在构建应用场景的结构体描述中至少包括三个成员，sIndex为场景的唯一标识，对应各种场景索引，sName为对应场景的名称，isWorking指示是否当前时刻终端正工作于此种场景。
本发明的进一步技术方案是：所述三元组的数据结构<sIndex, rIndex, pValue>，表示如果场景为sIndex，则需要查找路由表rIndex，其优先级为pValue。
本发明的另一目的在于提供一种智能终端多网络连接环境下的动态路由***，所述动态路由***包括
结构体构建模块，用于对应用场景的结构体进行定义描述；
定义策略模块，用于定义路由策略里的多元组数据结构；
添加模块，用于在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；
排序模块，用于将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；
匹配模块，用于在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。
本发明的进一步技术方案是：所述添加模块中还包括
新增场景单元，用于将新增的应用场景Sm***应用场景列表中，对应用场景Sm的成员sIndex和sName赋值，其中需要保证sIndex在列表中唯一，成员isWorking默认为false；
路由表与策略增加单元，用于对于新增的应用场景，App或者用户需要给出相应的路由信息，路由进程根据此信息，在kernel里新增一个或多个路由表，同时在路由策略里新增对应的三元组。
本发明的进一步技术方案是：所述路由表与策略增加单元中多增加多个路由表相应地增加多个三元组。
本发明的进一步技术方案是：所述结构体构建模块中在构建应用场景的结构体描述中至少包括三个成员，sIndex为场景的唯一标识，对应各种场景索引，sName为对应场景的名称，isWorking指示是否当前时刻终端正工作于此种场景。
本发明的进一步技术方案是：所述三元组的数据结构<sIndex, rIndex, pValue>，表示如果场景为sIndex，则需要查找路由表rIndex，其优先级为pValue。
本发明的有益效果是：不同数据路由到不同目标单独处理，两个网卡同时独立工作，相当于完成两个终端的网络通信功能；数据从一个网卡路由转发到另一网卡出去，实现把某个网络的私有数据共享到另一网络。相当于实现路由器的功能；到达同一目标可以有多个路径，根据场景动态选择。比如网络链路1在某时间段比较拥塞，而链路2在同样时间段较好。而其它时间段反过来，网络链路1比网络链路2顺畅。那么就可以根据时间段做不同场景，做出不同的路由。网络拥塞只是其中一个方面，基于网络安全性等考虑也可以选择不同路由。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能终端多网络连接环境下的动态路由方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的App数据包路由架构框图。
图3是本发明实施例提供的双网卡同时工作示意图。
图4是本发明实施例提供的双网卡转发工作示意图。
图5是本发明实施例提供的双网卡到达同一目标顺畅工作示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，其详述如下：
罗列终端各种网卡资源，如WiFi、以太网、LTE公网和LTE专网等，对这些网卡进行编号，为了简单起见，本文用N1、N2到Nn表示各网卡资源。
罗列终端可能应用到的各种业务场景，如业务需求：“通过WiFi连接到网络摄像头，将获取的视频流实时通过LTE公网传输到远程服务器”可以定义成1种使用场景。再比如“企业内部专网的数据需要通过公网共享给其它目标”可定义成另一种使用场景。如果连接专网的网络IP地址段更改了，则需要定义另一种场景。这样，我们把客户可能碰到的各种应用场景用S1、S2到Sm分别表示。
操作***内核支持的路由表分别用R0，R1到Rn表示。路由表定义了不同的目标IP从不同的网卡或网关接口路由出去。每个路由表定义一个优先级，用整数表示。所有路由表按优先级从高到低排序，路由时先从优先级最高的路由表开始查找。这里假设优先级R0>R1>...>Rn，那么路由时先和首个路由表R0匹配，如果找不到就匹配下个路由表R1，直至最后一个路由表Rr。
路由策略定义了路由的匹配规则和优先级。路由的匹配规则和优先级定义成一个三元组<S, R, P>，S为场景，R为路由表，P为优先级。即这个三元组表示对于场景S，可以选择路由表R，其优先级为P。同一种场景，可以选择不同的路由表，路由表的优先应用顺序就由优先级P来决定。
当App需要通信时，App本身就知道现在所处于的应用场景，其可以将这个应用场景通知或广播到路由进程，当路由进程接收到应用场景更新时，其到路由策略结构中搜索对应的路由表，并且将这些路由表按照优先级调整排序。
步骤S1，对应用场景的结构体进行定义描述；定义应用场景的结构体描述，其至少包含三个成员，sIndex为场景的唯一标识，对应各种场景索引，sName为对应场景的名称，isWorking指示是否当前时刻终端正工作于此种场景。
步骤S2，定义路由策略里的单元组数据结构；定义路由策略里包含的三元组数据结构<sIndex, rIndex, pValue>，表示如果场景为sIndex，则需要查找路由表rIndex，其优先级为pValue。
步骤S3，在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；终端初始使用，没有应用场景，路由策略为空时，需要添加路由策略及路由表：将新增的应用场景Sm***应用场景列表中，对应用场景Sm的成员sIndex和sName赋值，其中需要保证sIndex在列表中唯一，成员isWorking默认为false。对于新增的应用场景，App或者用户需要给出相应的路由信息，路由进程根据此信息，在kernel里新增一个或多个路由表，同时在路由策略里新增对应的三元组。这里假设需要新增路由表Rr，那么路由策略里新增一个三元组<Sm, Rr, P>。如果有多个路由表，相应地增加多个三元组。
步骤S4，将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；App要应用某一种场景时，首先将对应的场景sIndex通知到路由进程。路由进程在路由策略里搜索匹配场景为sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并且根据优先级排序。然后在Kernel中将对应的路由表按优先顺序移到最前端。
S5、在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。当App开始传送IP包时，IP包经过内核先匹配第1个路由表，如果匹配则应用路由，如果没有匹配，则继续查找第2个路由表。直到最后一个路由表。
不同数据路由到不同目标单独处理，两个网卡同时独立工作，相当于完成两个终端的网络通信功能；数据从一个网卡路由转发到另一网卡出去，实现把某个网络的私有数据共享到另一网络。相当于实现路由器的功能；到达同一目标可以有多个路径，根据场景动态选择。比如网络链路1在某时间段比较拥塞，而链路2在同样时间段较好。而其它时间段反过来，网络链路1比网络链路2顺畅。那么就可以根据时间段做不同场景，做出不同的路由。网络拥塞只是其中一个方面，基于网络安全性等考虑也可以选择不同路由。
应用场景用一个结构体表示，三个成员分别为sIndex，sName和isWorking。多个应用场景用数组数据结构存储。
路由策略可以定义成一个数组，数组的每个元素是一个三元组，可以定义成结构体，包括成员sIndex表示一个场景，rIndex表示路由表索引和pValue为选择的优先级。
1. 当增加一个应用场景时
1.1 在应用场景数组中，对数组元素的三个成员赋值。sIndex为上一个值加1，如果是第一个元素，sIndex可以为1，isWorking赋值为false。定义变量sNum表示总场景数。sNum赋值为最新的sIndex。
1.2 对于增加的应用场景，用户需要给出路由信息。路由进程收到后，在kernel原有的路由表中选择一个路由表，增加路由规则。如果有多条路由规则，需要***多个路由表。则选择对应的路由表***更新。记录这些路由表对应的rIndex。
1.3对于增加的应用场景，用户给出的路由信息包括优先等级。路由进程往路由策略数组元素三个成员赋值。在1.2中更新了几个路由表，这里就对应***几个元素<sIndex,rIndex,pValue>。定义变量tNum，表示该数组实际的元素个数，初始值为0。这里添加几个元素，tNum就相应增加几。这里我们规定，同一个sIndex，***的元素，按照pValue优先级递增排序。
2. 当再有应用场景需要增加时，参照1完成。
以上操作完成后，能够保证应用场景链表和路由策略链表的成员sIndex是递增或不变的。这有利于后续场景的查找。
3. 当App需要应用某种场景时
3.1 App将此场景索引sIndex通知到路由进程
3.2 路由进程获得sIndex后，在路由策略里搜索场景为sIndex的所有元素。路由策略用T表示，Ti表示第i个元素。搜索时可以从路由策略数组下标为(sIndex/sNum)*tNum的元素开始搜索。即让i=(sIndex/sNum)*tNum。
如果Ti.sIndex刚好等于sIndex，则找到一个目标。继续往此元素的相邻两边继续查找场景为sIndex的所有元素。如果Ti.sIndex<sIndex，则另i=(sIndex/sNum)*tNum+1；如果Ti.sIndex>sIndex，则另i=(sIndex/sNum)*tNum-1；重复判断和计算，直到找到所有目标为止。
4. 对路由表排序
根据3步找到的目标，提取对应的rIndex。把对应rIndex的路由表移到最前，路由时会最先匹配。如果有多个目标，则重复执行多次。因为1.3规定：同一个sIndex，***的元素，按照pValue优先级递增排序。所以能够保证优先级最高的路由表，总是在最前面。
5. 路由表查找和执行路由
App最终的IP数据包，在内核里的路由表进行匹配。从优先级最高的路由表开始匹配，如果匹配到则结束匹配，并按照对应的路由表进行路由。如果没有匹配到，继续匹配下一个路由表，直到找到匹配的路由。如果所有的路由表都不匹配，则丢弃此IP包。
本发明的另一目的在于提供一种智能终端多网络连接环境下的动态路由***，所述动态路由***包括
结构体构建模块，用于对应用场景的结构体进行定义描述；
定义策略模块，用于定义路由策略里的多元组数据结构；
添加模块，用于在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；
排序模块，用于将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；
匹配模块，用于在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。
所述添加模块中还包括
新增场景单元，用于将新增的应用场景Sm***应用场景列表中，对应用场景Sm的成员sIndex和sName赋值，其中需要保证sIndex在列表中唯一，成员isWorking默认为false；
路由表与策略增加单元，用于对于新增的应用场景，App或者用户需要给出相应的路由信息，路由进程根据此信息，在kernel里新增一个或多个路由表，同时在路由策略里新增对应的三元组。
所述路由表与策略增加单元中多增加多个路由表相应地增加多个三元组。
所述结构体构建模块中在构建应用场景的结构体描述中至少包括三个成员，sIndex为场景的唯一标识，对应各种场景索引，sName为对应场景的名称，isWorking指示是否当前时刻终端正工作于此种场景。
所述三元组的数据结构<sIndex, rIndex, pValue>，表示如果场景为sIndex，则需要查找路由表rIndex，其优先级为pValue。
终端根据不同场景，对多网络接口做出不同的IP路由，以完成不同的业务需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，其特征在于，所述动态路由方法包括以下步骤：
S1、对应用场景的结构体进行定义描述；
S2、定义路由策略里的单元组数据结构；
S3、在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；
S4、将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；
S5、在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。
2.根据权利要求1所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括以下步骤:
S31、将新增的应用场景Sm***应用场景列表中，对应用场景Sm的成员sIndex和sName赋值，其中需要保证sIndex在列表中唯一，成员isWorking默认为false；
S32、对于新增的应用场景，App或者用户需要给出相应的路由信息，路由进程根据此信息，在kernel里新增一个或多个路由表，同时在路由策略里新增对应的三元组。
3.根据权利要求2所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，其特征在于，所述步骤S32中多增加多个路由表相应地增加多个三元组。
4.根据权利要求3所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，其特征在于，所述步骤S1中在构建应用场景的结构体描述中至少包括三个成员，sIndex为场景的唯一标识，对应各种场景索引，sName为对应场景的名称，isWorking指示是否当前时刻终端正工作于此种场景。
5.根据权利要求4所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由方法，其特征在于，所述三元组的数据结构<sIndex, rIndex, pValue>，表示如果场景为sIndex，则需要查找路由表rIndex，其优先级为pValue。
6.一种智能终端多网络连接环境下的动态路由***，其特征在于，所述动态路由***包括
结构体构建模块，用于对应用场景的结构体进行定义描述；
定义策略模块，用于定义路由策略里的多元组数据结构；
添加模块，用于在终端初始时将路由策略及路由表进行添加；
排序模块，用于将对应场景sIndex通知到路由进程并在路由策略里搜寻匹配场景sIndex的三元组，找到对应的rIndex，并根据优先级排序；
匹配模块，用于在传送IP包时，判断IP包经过内核是否匹配路由表，如匹配，则应用该路由传送IP包，如不匹配，则查找下一个路由表直至最后一个路由表。
7.根据权利要求6所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由***，其特征在于，所述添加模块中还包括
新增场景单元，用于将新增的应用场景Sm***应用场景列表中，对应用场景Sm的成员sIndex和sName赋值，其中需要保证sIndex在列表中唯一，成员isWorking默认为false；
路由表与策略增加单元，用于对于新增的应用场景，App或者用户需要给出相应的路由信息，路由进程根据此信息，在kernel里新增一个或多个路由表，同时在路由策略里新增对应的三元组。
8.根据权利要求7所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由***，其特征在于，所述路由表与策略增加单元中多增加多个路由表相应地增加多个三元组。
9.根据权利要求8所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由***，其特征在于，所述结构体构建模块中在构建应用场景的结构体描述中至少包括三个成员，sIndex为场景的唯一标识，对应各种场景索引，sName为对应场景的名称，isWorking指示是否当前时刻终端正工作于此种场景。
10.根据权利要求9所述的智能终端多网络连接环境下的动态路由***，其特征在于，所述三元组的数据结构<sIndex, rIndex, pValue>，表示如果场景为sIndex，则需要查找路由表rIndex，其优先级为pValue。
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