[发明专利]用于ESP在overlay层实现源路由的报文封装方法及发送方法

说明书

本发明涉及用于ESP在overlay层实现源路由的报文封装方法及发送方法，基于ESP封装，对其SPI字段做语义扩展，结合现有的SR技术，实现IPv4中Overlay层的分段路由，并具体设计了MPLS标签栈分段路由与基于IP分段路由的两种SR的实现方式，同时通过在SR头中使用认证尾，结合控制器下发节点间的密钥，对Segment List进行认证，防止中间人篡改，保障了SR路径的安全，能够有效提高报文传输的安全性；此外本发明设计中，IPsec隧道端点之间只需要加解密一次，即不用因为分段路由选路的原因导致中间路径分段加解密而引起性能下降。

技术领域

本发明涉及用于ESP在overlay层实现源路由的报文封装方法及发送方法，属于IP网络技术领域。

背景技术

当前网络中，为实现网络的TE功能，目前比较流行的是Segment Routing（分段路由）技术，在此技术中，又分为SR-MPLS技术与SRv6技术。其中SR-MPLS复用了原有的MPLS的转发面流程，通过在源节点上压入MPLS标签栈指导路由转发；SRv6则是通过新定义IPv6的扩展头来指导IPv6转发。

在SR-MPLS中，由于使用了传统的MPLS标签栈，因此仅适用于underlay网络，对于overlay的网络，由于overlay节点之间可能存在多个underlay节点，因此无法使用SR-MPLS（SR-MPLS通过2.5层来实现，即要求相邻节点都要支持SR-MPLS），在当前实现overlay的主流隧道协议中，也没有对应的标签栈的定义，因此无法实现overlay网络的SR能力。

在SRv6中，由于指导转发的信息在IP扩展头中，可以方便地实现underlay层和overlay层的分段路由，但由于其方案针对的是IPv6网络，无法适用于IPv4网络中，也就无法解决IPv4网络中的overlay网络的SR能力。

为实现IPv4 overlay网络的TE能力，目前常用的技术为隧道拼接技术，即将overlay网络中的节点连接抽象成多段隧道，通过拼接的方式来实现选择不同的路径。但这种技术，在需要保证overlay网络流量安全的要求时（多采用IPsec来保证），会造成端点之间的多段隧道需要频繁地加密和解密，会增大overlay中间节点的负担，并增大流量的延迟。同时，隧道拼接需要大量繁琐的配置，中间节点也需要保存状态，当调度频繁时，会给维护工作带来很大困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供用于ESP在overlay层实现源路由的报文封装方法及发送方法、系统、设备、存储介质，基于ESP封装，对其SPI字段做语义扩展，实现IPv4中Overlay层的分段路由，并对Segment List进行认证，能够有效提高报文传输的安全性。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于ESP在overlay层实现源路由的封装报文，封装报文由头至尾依次包括MAC头、IP头、UDP头、标志位字段、中转路由栈、ESP报文；

其中，IP头中的目的IP指向下一跳节点；

设定标志位字段大于0，其中，基于标志位字段构成SPI字段，SPI字段用于指向安全关联，定义标志位字段大于255；或者基于标志位字段构成SR-Flag，实现分别与不同分段路由操作之间的对应，定义定义标志位字段对应1至255范围中各个不同数值；

基于标志位字段分别对应不同分段路由操作，中转路由栈分别构成相应分段路由操作下的栈结构，中转路由栈中由头至尾依次包括节点数、顺序各个节点、以及认证尾；其中，节点数表示预设报文发送路径下，IP头中目的IP所指向下一跳节点之后至目的节点所经过节点的个数；顺序各个节点表示预设报文发送路径下，IP头中目的IP所指向下一跳节点之后至目的节点顺序所经过的各个节点；认证尾用于实现对中转路由栈中节点数与顺序各个节点进行认证；

伴随ESP报文从源节点到目的节点发送过程中所依次经过的各个节点，依次分别针对ESP隧道封装数据格式中的中转路由栈实现更新。