一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法技术

本发明专利技术特别涉及一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法。该NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，将连接主、备两台NAT网关的下行交换机的接口都配置成trunk mode，并确保这两个下行交换机接口允许的VLAN list设置完全相同；将连接主、备两台NAT网关的上行交换机的接口也置成trunk mode，并确保这两个上行交换机接口允许的VLAN list设置完全相同；从而在没有添加任何额外的设备的情况下实现主、备两台NAT网关数据包的状态同步。该NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，无须增加硬件投入和支出，使用廉价的方式实现了TCP连接不间断的NAT网关切换，能够保证主NAT网关宕机时正在使用的TCP服务不受任何影响，既改善了NAT网关的用户体验，又降低了网关维护的运维成本。

A method to avoid the interruption of TCP connection when NAT gateway is switched between primary and secondary

【技术实现步骤摘要】
一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法
本专利技术涉及NAT网关高可用部署
，特别涉及一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法。
技术介绍
NAT(NetworkAddressTranslation，网络地址转换)，即通过把私网IP地址转换成公网IP地址来实现内网/私网物理机或虚拟机对外网/公网的访问。一对一NAT即每个私网IP对应一个公网IP，这样IP包只做IP地址转换，不做端口转换。Conntrack(ConnectionTrack)，即连接状态跟踪机制，它是Linux实现防火墙，SNAT，NAT的基础。它为所有的网络连接维护了一个连接状态表，每一个表项跟踪一个特定的连接的状态。它不仅仅用于TCP，UDP，ICMP等都可以用它来跟踪。在目前的NAT网关高可用部署中，如果主NAT网关坏了，备NAT网关将激活扮演做主NAT网关，但是原来的TCP连接将全部被中断，客户端必须重新建立TCP连接才能正常工作。一些现存的实现TCP连接不间断的方案极其复杂，它要求各NAT网关之间需要专门的网络接口来做包的状态同步。但是，这无疑会增加部署成本，同时严重影响NAT网关自身的性能，而且实现的复杂性极其高。因此，当一个NAT网关出现问题后，TCP连接的稳定性和可靠性都无法得到保证。基于上述情况，本专利技术提出了一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法。
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，将连接主、备两台NAT网关的下行交换机的接口都配置成trunkmode(中继模式)，并确保这两个下行交换机接口允许的VLANlist设置完全相同；下行来的流量都将进入主、备两台NAT网关，从而在没有添加任何额外的设备的情况下实现主、备两台NAT网关数据包的状态同步；第二步，将连接主、备两台NAT网关的上行交换机的接口也置成trunkmode(中继模式)，并确保这两个上行交换机接口允许的VLANlist设置完全相同；上行来的流量同时进入主、备两台NAT网关，从而实现了主、备两台NAT网关数据包的状态同步。所述主、备两个NAT网关使用Conntrack(连接状态跟踪机制)来建立连接状态表，不需要借助任何额外的网络或硬件设备，仅利用交换机现有的trunkmode(中继模式)，主、备两个NAT网关即可接收所有TCP连接上收发的数据包，从而实现精确的连接状态同步。所述主、备两台NAT网关中，备用NAT网关在状态同步完后就将数据包丢弃，从而保证主、备两台NAT网关的TCP连接实现状态同步；当主NAT网关宕机时，备用NAT网关能立刻切换为主NAT网关，处理原来的TCP连接，完全不影响客户端业务，TCP连接不会中断，也无须重新建立TCP连接。所述主NAT网关用于处理TCP连接上收发的数据包，实现NAT网关功能；而所述备用NAT网关仅用于实现同步连接状态，然后就把数据包扔掉。当主NAT网关宕机时，备用NAT网关将立刻反备为主；变成主NAT网关后，NAT网关不再扔掉数据包，而是处理TCP连接上收发的数据包，实现真正的NAT功能。所述主、备两台NAT网关使用软件keepalived实现主NAT网关与备用NAT网关的切换。所述主、备两台NAT网关的openflow流表项中，主NAT网关为outputaction，备用NAT网关为dropaction，除此以外其他项设定完全相同。所述NAT网关功能使用虚拟交换机OpenvSwitch实现；当主、备NAT网关发生切换时，原备用NAT网关利用软件keepalived调用脚本来修改OpenvSwitch的openflow流表，将原来的dropaction修改为outputaction，从而切换为主NAT网关，开始行使真正的NAT网关功能。当宕机的主NAT网关修复后又能重新实现在线服务时，宕机的主NAT网关利用软件keepalived调用脚本修改OpenvSwitch的openflow流表，将原来的outputaction修改为dropaction，从而切换为备用NAT网关，并与正在实现NAT功能的主NAT网关实现TCP连接状态同步。本专利技术的有益效果是：该NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，无须增加硬件投入和支出，使用廉价的方式实现了TCP连接不间断的NAT网关切换，能够保证主NAT网关宕机时正在使用的TCP服务不受任何影响，既改善了NAT网关的用户体验，又降低了网关维护的运维成本。附图说明附图1为本专利技术NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。该NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，包括以下步骤：第一步，将连接主、备两台NAT网关的下行交换机的接口都配置成trunkmode(中继模式)，并确保这两个下行交换机接口允许的VLANlist设置完全相同；下行来的流量都将进入主、备两台NAT网关，从而在没有添加任何额外的设备的情况下实现主、备两台NAT网关数据包的状态同步；第二步，将连接主、备两台NAT网关的上行交换机的接口也置成trunkmode(中继模式)，并确保这两个上行交换机接口允许的VLANlist设置完全相同；上行来的流量同时进入主、备两台NAT网关，从而实现了主、备两台NAT网关数据包的状态同步。所述主、备两个NAT网关使用Conntrack(连接状态跟踪机制)来建立连接状态表，不需要借助任何额外的网络或硬件设备，仅利用交换机现有的trunkmode(中继模式)，主、备两个NAT网关即可接收所有TCP连接上收发的数据包，从而实现精确的连接状态同步。所述主、备两台NAT网关中，备用NAT网关在状态同步完后就将数据包丢弃，从而保证主、备两台NAT网关的TCP连接实现状态同步；当主NAT网关宕机时，备用NAT网关能立刻切换为主NAT网关，处理原来的TCP连接，完全不影响客户端业务，TCP连接不会中断，也无须重新建立TCP连接。所述主NAT网关用于处理TCP连接上收发的数据包，实现NAT网关功能；而所述备用NAT网关仅用于实现同步连接状态，然后就把数据包扔掉。当主NAT网关宕机时，备用NAT网关将立刻反备为主；变成主NAT网关后，NAT网关不再扔掉数据包，而是处理TCP连接上收发的数据包，实现真正的NAT功能。所述主、备两台NAT网关使用软件keepalived实现主NAT网关与备用NAT网关的切换。所述主、备两台NAT网关的openflo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，将连接主、备两台NAT网关的下行交换机的接口都配置成trunk mode，并确保这两个下行交换机接口允许的VLAN list设置完全相同；/n下行来的流量都将进入主、备两台NAT网关，从而在没有添加任何额外的设备的情况下实现主、备两台NAT网关数据包的状态同步；/n第二步，将连接主、备两台NAT网关的上行交换机的接口也置成trunk mode，并确保这两个上行交换机接口允许的VLAN list设置完全相同；/n上行来的流量同时进入主、备两台NAT网关，从而实现了主、备两台NAT网关数据包的状态同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将连接主、备两台NAT网关的下行交换机的接口都配置成trunkmode，并确保这两个下行交换机接口允许的VLANlist设置完全相同；
下行来的流量都将进入主、备两台NAT网关，从而在没有添加任何额外的设备的情况下实现主、备两台NAT网关数据包的状态同步；
第二步，将连接主、备两台NAT网关的上行交换机的接口也置成trunkmode，并确保这两个上行交换机接口允许的VLANlist设置完全相同；
上行来的流量同时进入主、备两台NAT网关，从而实现了主、备两台NAT网关数据包的状态同步。


2.根据权利要求1所述的NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，其特征在于：所述主、备两个NAT网关使用Conntrack来建立连接状态表，不需要借助任何额外的网络或硬件设备，仅利用交换机现有的trunkmode，主、备两个NAT网关即可接收所有TCP连接上收发的数据包，从而实现精确的连接状态同步。


3.根据权利要求1或2所述的NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，其特征在于：所述主、备两台NAT网关中，备用NAT网关在状态同步完后就将数据包丢弃，从而保证主、备两台NAT网关的TCP连接实现状态同步；当主NAT网关宕机时，备用NAT网关能立刻切换为主NAT网关，处理原来的TCP连接，完全不影响客户端业务，TCP连接不会中断，也无须重新建立TCP连接。


4.根据权利要求3所述的NAT网关主备切换时避免TCP连接中断的方法，其特征在于：所述主NAT网关用于处理TCP连接上收发的数据包，实现NAT网关功能；而所述备用NAT网关仅用于实现同步连接状态，然后就把数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燚，张晖，孙思清，李彦君，
申请(专利权)人：浪潮云信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37