一種覆蓋網(wǎng)路由方法【專利摘要】一種覆蓋網(wǎng)路由方法，包括操作步驟：(1)構(gòu)建覆蓋網(wǎng)；(2)候選中繼節(jié)點(diǎn)的選取；(3)中繼節(jié)點(diǎn)的選??；(4)流量切割等步驟；本發(fā)明的方法在端系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)路由中繼，以恢復(fù)失效的物理路徑，避免了物理層路由匯聚時(shí)延過長(zhǎng)的缺陷，且不改變物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也不需要改變物理網(wǎng)絡(luò)路由算法，是一種失效后快速選擇的一跳覆蓋網(wǎng)路由機(jī)制，不需要備份路由路徑，減少了路由負(fù)載，具有高效，快捷的優(yōu)點(diǎn)?！緦＠f明】一種覆蓋網(wǎng)路由方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種覆蓋網(wǎng)路由方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】，特別是屬于下一代互聯(lián)網(wǎng)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】。【
背景技術(shù)：
】[0002]現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)或鏈路的故障（如斷裂或擁塞）不可避免，且隨著基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增加，這種故障更加頻繁發(fā)生。由于IP網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議（如開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議0SPF，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP)的特點(diǎn)，目前IP網(wǎng)絡(luò)為解決此類故障而進(jìn)行的路由匯聚需花費(fèi)幾十秒，甚至十幾分鐘，其間常出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失現(xiàn)象。[0003]為了解決這一技術(shù)問題，許多IP路徑失效恢復(fù)方法被提出，它們大致可以分為三種類型：（1)無環(huán)替代法（LFA-based:loop-freealternatebasedscheme);(2)基于隧道法（Tunnel-based:tunnelingbasedscheme);(3)路由表備份法（BRT_based:backuproutingtablebasedscheme)。在無環(huán)替代法中，當(dāng)路由失效發(fā)生后，與失效鏈路相鄰的路由器轉(zhuǎn)移被影響的流量到一個(gè)預(yù)先定義的替代路由器節(jié)點(diǎn)，確保重路由路徑處于無環(huán)狀態(tài)。研究表明無環(huán)替代法效率低下，很難預(yù)測(cè)失效的故障點(diǎn)，且為其提供備份鏈路需花費(fèi)較大的維護(hù)代價(jià)。在基于隧道法中，當(dāng)一個(gè)路由器檢測(cè)到與其連接的鏈路發(fā)生失效故障后，隨機(jī)選擇一個(gè)路由器作為中繼節(jié)點(diǎn)，重定向受影響的流量。這是一種故障發(fā)生后的應(yīng)急機(jī)制，不需要預(yù)先提供備份鏈路或備份節(jié)點(diǎn)，但臨時(shí)改變路由方向，以及對(duì)數(shù)據(jù)包的重新封裝與解封裝帶來的時(shí)延給節(jié)點(diǎn)帶來額外的負(fù)擔(dān)，甚至可能造成數(shù)據(jù)流在該節(jié)點(diǎn)二次擁塞。路由表備份法是另一種提供備份路由路徑機(jī)制，它在每個(gè)路由器中為每一個(gè)路由路徑轉(zhuǎn)發(fā)提供備份路徑，然而維護(hù)和更新這些備份路由需很大的開銷。因此如何有效地解決IP網(wǎng)絡(luò)路由恢復(fù)的問題，成為下一代網(wǎng)絡(luò)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】急需解決的一個(gè)技術(shù)難題?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是發(fā)明一種IP網(wǎng)絡(luò)路由恢復(fù)機(jī)制，它采用基于覆蓋網(wǎng)的應(yīng)用層路由技術(shù)，并使用覆蓋網(wǎng)多路徑機(jī)制以保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和效率，且具有負(fù)載均衡的功能。[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種覆蓋網(wǎng)路由方法，所述方法包括下列操作步驟：[0006](1)構(gòu)建覆蓋網(wǎng)：將覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互連接形成全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是一種全網(wǎng)狀邏輯連接；[0007](2)候選中繼節(jié)點(diǎn)的選取：當(dāng)某條覆蓋網(wǎng)路由路徑出現(xiàn)故障時(shí)，計(jì)算覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在物理網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的介數(shù)中心，選取介數(shù)中心較高的指定數(shù)量個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)集；[0008](3)中繼節(jié)點(diǎn)的選?。涸垂?jié)點(diǎn)對(duì)所述的候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，并最終選擇能通過該中繼節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)并且使得網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)延最小的k個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成中繼節(jié)點(diǎn)集合R，構(gòu)建k條一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑；其中k為大于1的自然數(shù)；[0009](4)流量切割：源節(jié)點(diǎn)按照設(shè)定的流量切割方法把流量分配到所述的k條一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑上，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞率的最小化。[0010]所述步驟（2)中節(jié)點(diǎn)v的介數(shù)中心BC(v)的計(jì)算按照下式進(jìn)行：[0011]【權(quán)利要求】1.一種覆蓋網(wǎng)路由方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步驟：(1)構(gòu)建覆蓋網(wǎng)：將覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互連接形成全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是一種全網(wǎng)狀邏輯連接；(2)候選中繼節(jié)點(diǎn)的選?。寒?dāng)某條覆蓋網(wǎng)路由路徑出現(xiàn)故障時(shí)，計(jì)算覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在物理網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的介數(shù)中心，選取介數(shù)中心較高的指定數(shù)量個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)集；(3)中繼節(jié)點(diǎn)的選?。涸垂?jié)點(diǎn)對(duì)所述的候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，并最終選擇能通過該中繼節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)并且使得網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)延最小的k個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成中繼節(jié)點(diǎn)集合R，構(gòu)建k條一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑；其中k為大于1的自然數(shù)；(4)流量切割：源節(jié)點(diǎn)按照設(shè)定的流量切割方法把流量分配到所述的k條一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑上，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞率的最小化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋網(wǎng)路由方法，其特征在于：所述步驟（2)中節(jié)點(diǎn)v的介數(shù)中心BC(v)的計(jì)算按照下式進(jìn)行：上式中V是物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，〇st是指從節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)t的最短路徑的數(shù)量，〇st(v)是指從節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)t的最短路徑中經(jīng)過中繼節(jié)點(diǎn)v的數(shù)量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋網(wǎng)路由方法，其特征在于：所述步驟⑶中所述的網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)延的計(jì)算方法是按照下式進(jìn)行：上式中t表示網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,ρ表示覆蓋網(wǎng)中的源節(jié)點(diǎn)，q表示覆蓋網(wǎng)中的目的節(jié)點(diǎn),m表示一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑中的中繼節(jié)點(diǎn)，二_表示鏈路指示器，是一個(gè)布爾變量，當(dāng)一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑P-m-q包含鏈路e時(shí)，=1，否則為〇;dM表示源節(jié)點(diǎn)p到目的節(jié)點(diǎn)q的流量需求，即在源節(jié)點(diǎn)P到目的節(jié)點(diǎn)q之間計(jì)劃傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；?心是鏈路e的總負(fù)載；Ce是鏈路e的容量；E表示底層物理鏈路的集合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋網(wǎng)路由方法，其特征在于：所述步驟⑷中所述的流量切割方法的具體內(nèi)容是：將流量切割即流量分配問題定義為一個(gè)線性規(guī)劃問題，其目標(biāo)函數(shù)是最小化最壞情況下網(wǎng)絡(luò)的擁塞率μ，即：上式中Ε表示底層物理鏈路的集合；（i，j)表示一條底層物理鏈路，表示底層物理鏈路（i，j)上的載荷，Cu表示底層物理鏈路（i，j)的容量；所述上式要在滿足下述的約束條件下進(jìn)行最優(yōu)化求解：上式中δ表示待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量在k條一跳覆蓋網(wǎng)絡(luò)路徑上的分配比例，即流量切割率；表示分配到源節(jié)點(diǎn)P到目的節(jié)點(diǎn)q且經(jīng)中繼節(jié)點(diǎn)m構(gòu)成的一跳覆蓋網(wǎng)路由路徑p-m-q上的流量占總流量的比；集合R是指由所述的中斷節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合，R的規(guī)模是k;(u，j)表示一條底層物理鏈路；（i，u)表示一條底層物理鏈路；表示鏈路指示器，是一個(gè)布爾變量，當(dāng)覆蓋網(wǎng)路由路徑P-m包含物理鏈路（i，j)時(shí)，^"=1，否則為0;表示鏈路指示器，是一個(gè)布爾變量，當(dāng)覆蓋網(wǎng)路由路徑m-q包含物理鏈路（i，j)時(shí)，=1，否則為0;表示鏈路指示器，是一個(gè)布爾變量，當(dāng)覆蓋網(wǎng)路由路徑ρ-q包含物理鏈路（u,j)時(shí)，=1，否則為〇;<,表示鏈路指示器，是一個(gè)布爾變量，當(dāng)覆蓋網(wǎng)路由路徑P-q包含物理鏈路（i，u)時(shí)，<=1，否則為0;βij是物理鏈路（i，j)上的背景流量；E+(u)和『(u)分別表示節(jié)點(diǎn)u的出口和入口鏈路集合；Q是所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集和；b+(m)和F(m)分別表示節(jié)點(diǎn)m的額定出口和入口帶寬；d胃表示從節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)q的流量；dpm表示從節(jié)點(diǎn)p到節(jié)點(diǎn)m的流量?！疚臋n編號(hào)】H04L12/803GK104301214SQ201410531789【公開日】2015年1月21日申請(qǐng)日期:2014年10月10日優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日【發(fā)明者】廖建新,徐童,田生文,沈奇威,王玉龍,戚琦,王敬宇申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)