[发明专利]一种IP分片报文的重组方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种IP分片报文的重组方法 和装置。

背景技术

IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及 IGMP数据都以IP数据报格式传输，用IP协议封装的数据单元叫做IP报文。 IP协议的下层协议是链路层协议，对于大多数链路层协议来说，所能传输的 数据帧长度都有一个上限，比如以太网和802.3对所能传输的长度其最大值 分别为1500和1492字节，链路层的这个特性称作MTU，即最大传输单元。

如果IP层有一个数据报文需要传递，而且数据的长度比链路的MTU还 大，那么IP层就需要对IP报文进行分片，使每个报文的长度都不大于链路 层的MTU，然后才能在链路上发送报文。

在接收端，为了还原发送端发出来的原始报文，必须将收到的属于同一 个原始报文的各个IP分片进行重组，重组成一个完整的报文之后再交由上 层协议处理。重组一般由目的主机完成，但是对于一般特殊的情况，比如说 NAT(网络地址转换)过程需要重新计算整个报文的校验和，路由器等中间 节点也需要对分片报文进行重组。

RFC791描述了对IP报文进行分片和重组的过程。该协议指出，IP头中 的IP_ID、源IP地址、目的IP地址以及协议号四个字段用于标识属于同一 原始IP报文的各个分片。如果这些字段相同，则认为它们是由同一个报文 分片成的多个报文，需要将其重组成一个报文。

图1是重组表的基本结构图

在系统初始化阶段，重组模块首先在内存中分配两片内存，其中一片内 存用于重组表，另外一片内存用于重组表对应的冲突表。重组表用于保存在 后续的重组过程中每个分片报文的必要信息，需要保存的信息包括IP_ID、 协议号、源IP地址、目的IP地址。这样一个数据结构叫做重组表，除了能 够保存以上信息之外，每个重组表的表项还需要保存两个指针，分别指向重 组表的冲突表项，以及一个叫做“分片报文链表”的数据结构。在重组模块 寻找每个分片报文对应的重组表项时，对IP_ID、协议号、源IP地址、目的 IP地址这四个值进行哈希，当不同报文的哈希结果相同时，就需要使用冲突 表项(冲突的重组表项)。冲突表项与重组表表项一样，都保存在内存中， 其结构与重组表表项结构完全相同，在某些系统实现中，并不区分重组表表 项和冲突表项，因此在后面的描述中，可能会将冲突表项直接描述为重组表 表项。所谓“分片报文链表”，是指网络设备所接收到的一串相同特征的IP 分片报文，所谓相同特征是指IP_ID、协议号、源IP地址、目的IP地址这 四个字段完全相同。事实上，当IP分片报文被接收到网络设备之中时，它 已经保存在了网络设备的内存中，重组模块只是使用“分片报文链表”将属 于同一原始IP报文的多个分片报文链接起来，以完成对报文的重组。图中 分别画出了前面所提到的重组表项、冲突表项、分片报文链表。在这个重组 表中，重组表项2和表项n被使用，并且每个表项后面还链接有冲突表项， 每个表项还有一个指针指向分片报文链表。

在IP网络运行了多年之后，VPN出现了，VPN的出现改变了一个事实， 互联网由原来平面结构变成了立体结构，由于VPN之间相互隔绝，不同VPN 内的主机可以具有相同的IP地址。

由于IPv4报文的IP头内没有携带VPN信息，而且IPv4的出现远远早 于VPN，因此IPv4报文的重组流程没有考虑到VPN因素，这样一来，IPv4 报文的重组过程就不再具有完备性。如果分别属于VPN1和VPN2的主机 A1和主机A2发出去的IP分片报文的源IP地址、目的IP地址、IP_ID、协 议号相同，报文到达路由器R之后，由于路由器R的重组模块不区分VPN 信息，因此在其重组时就会认为来自主机A1和主机A2的分片报文属于同 一个原始IP报文，就可能会将来自主机A1和主机A2的分片报文重组到一 起，显然这样重组出来的是一个错误的报文。虽然IPv6协议出现时间要晚 于IPv4协议，但是IPv6报文的重组流程依然是只考虑了IP头本身的内容， 并未考虑VPN，因此IPv6报文的重组流程也有与IPv4重组流程相同的问题。

发明内容

本发明的目的是，针对上述IP重组方法的现状，改进IP重组流程，使 不同VPN内需要重组的IP报文相互之间不受影响。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种IP分片报文的重组方法，具 体包括：