專利名稱：一種基于覆蓋網(wǎng)絡環(huán)境的快速備選路由分配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信技術領域，尤其涉及一種基于覆蓋網(wǎng)絡環(huán)境的快速備選路由 分配方法。
背景技術：
覆蓋網(wǎng)絡技術是指通過在基礎網(wǎng)絡的關鍵位置上設立智能的節(jié)點，以單播路由方 式連接起來構成的虛擬應用層網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡位于用戶終端與物理網(wǎng)絡之間，可以用于實 現(xiàn)特定的應用。相對于底層基礎網(wǎng)絡而言，覆蓋網(wǎng)絡層能夠監(jiān)測底層網(wǎng)絡上的路由走向、傳 輸延時、流量分布、擁塞狀況、異常故障以及病毒感染流行等狀態(tài)信息。覆蓋網(wǎng)絡層一方面 依靠覆蓋節(jié)點(Overlay Node)相互交換這些信息，另一方面基于這些信息實施智能的控制 和管理手段，如路由探測選擇、消滅病毒、流量控制以及內容檢索、分類和管理等等。覆蓋網(wǎng)絡QoS容錯路由技術可以解決流式應用的容災管理問題。由于hternet網(wǎng) 絡并不穩(wěn)定，經(jīng)常發(fā)生中斷阻塞的故障，并且一旦發(fā)生網(wǎng)絡異常，恢復的周期也較長(IP網(wǎng) 絡采用全網(wǎng)式的路由表重構，收斂較慢)，這對于分布式多媒體應用的影響是非常巨大的， 因此研究高效率的抗毀容錯管理機制非常必要。而覆蓋網(wǎng)絡可以對在線服務提供及時的保 護措施，一旦節(jié)點或鏈路失效，能夠通過應用層的檢測機制迅速定位問題，并基于容錯路由 技術恢復被損毀的服務路徑。QoS容錯路由的方法主要分為兩種預計算備選路由與實時 計算備選路由。1)預計算備選路由類似于IP網(wǎng)絡的資源預留模式，通過預置重路由方式 預先計算并建立多條備選路由，本地路由發(fā)現(xiàn)失效后，通過本地切換到備選路由的方式實 現(xiàn)路由的本地修復。2)實時計算備選路由方法則是根據(jù)網(wǎng)絡擁塞狀態(tài)實時重構路由表，自 適應的計算當前有效的備選路徑，并采用“路由重構”的方法將會話遷移到安全的路徑上。 預計算備選路由方法雖然恢復周期短，可靠性高，但由于覆蓋網(wǎng)絡是應用層網(wǎng)絡，不能像底 層路由器一樣真正預留服務資源，因此當路由切換的時候，往往會出現(xiàn)預置路由已無法滿 足當前的QoS需求的問題，從而造成服務路徑重建失敗。而實時備選路由方法能夠準確地 根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境狀況尋找有效備選路由，更適用于網(wǎng)絡性能變化頻繁的分布式應用，但其恢 復效率要比預計算方式低，這是因為備選路由的計算和路由重構過程都需要耗費大量的時 間，這些延遲必然影響恢復效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于覆蓋網(wǎng)絡環(huán)境的快速QoS備選路由分配方法，能夠 提高分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)中失效路由恢復的時間效率。達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案設在某覆蓋網(wǎng)絡空間G = (V, E)中存在失效單播服務路徑P，其中V表示G中所 有點的集合，E表示G中所有邊的集合，其中失效單播服務路徑P中發(fā)生失效而中斷的鏈路 組成失效鏈路集合L (P)；需要求一條支持失效單播服務路徑P快速恢復傳輸?shù)膫溥x單播服 務路徑戶，則具體路由分配步驟如下，4
步驟1，根據(jù)失效鏈路集合L(P)將失效單播服務路徑P上所有的失效鏈路進行失 效區(qū)域歸并，構成所有失效區(qū)域的集合N ；步驟2，根據(jù)集合N中所有失效區(qū)域的位置，將失效單播服務路徑P分解為m條 只含有一個失效區(qū)域的單區(qū)域失效服務路徑
權利要求
1.一種基于覆蓋網(wǎng)絡環(huán)境的快速備選路由分配方法，其特征在于設在某覆蓋網(wǎng)絡空間G= (V, E)中存在失效單播服務路徑P，其中V表示G中所有點 的集合，E表示G中所有邊的集合，其中失效單播服務路徑P中發(fā)生失效而中斷的鏈路組成 失效鏈路集合L (P)；需要求一條支持失效單播服務路徑P快速恢復傳輸?shù)膫溥x單播服務路 徑β，則具體路由分配步驟如下，步驟1，根據(jù)失效鏈路集合L (P)將失效單播服務路徑P上所有的失效鏈路進行失效區(qū) 域歸并，構成所有失效區(qū)域的集合N ；步驟2，根據(jù)集合N中所有失效區(qū)域的位置，將失效單播服務路徑P分解為m條 只含有一個失效區(qū)域的單區(qū)域失效服務路徑瓦1 ^ i ^ m,組成單區(qū)域失效路徑集合 F(P) = {巧,1 <i<mj;步驟3，逐一對單區(qū)域失效路徑集合F(P)中的單區(qū)域失效服務路徑進行路由修復，修 復步驟如下，步驟3. 1，針對單區(qū)域失效路徑集合F(P)，設定其中某條單播覆蓋服務路徑巧形式為 P11 P2i ^...... -^Pni, 為單區(qū)域失效服務路徑巧中的每跳節(jié)點，共η跳節(jié)點，1彡j彡η ；設單區(qū)域失效服務路徑巧中第k跳節(jié)點到第q跳節(jié)點的鏈路艮出現(xiàn)服務異常狀況，造 成單區(qū)域失效服務路徑月無法提供傳輸服務，則從覆蓋網(wǎng)絡空間G的拓撲中刪除民— ，步驟3· 2,在覆蓋網(wǎng)絡空間G中搜索{民P,,}、{民—巧,.}、{民—Pm.}和低—四 個鏈路區(qū)間內的有效傳輸路徑，如果找到有效傳輸路徑，則分別對應于戊-虎,^ }}、 {Pr{Pw —I 、戊-{民Ρ ,}}、厭-{民鏈路區(qū)間組合成支持單區(qū)域失效服務路徑 巧恢復的備選路徑，獲得備選路徑集合PATHS(巧)，如果四個鏈路區(qū)間內都無法找到有效 傳輸路徑則說明恢復失敗，中斷失效服務路徑P的連接；步驟3. 3，基于備選路徑集合PATHS(巧),計算每條備選路徑重構過程所需的延遲代 價 DELAY ；步驟3. 4，選擇具有最低延遲代價的備選路徑為最優(yōu)備選路徑結果；步驟4，將對單區(qū)域失效路徑集合F(P)中的所有m條單區(qū)域失效服務路徑分別找到的 最優(yōu)備選路徑結果，按原失效單播服務路徑P的傳輸方向依順序組合成所需支持快速恢復 傳輸?shù)膫溥x單播服務路徑P。
2.根據(jù)權利要求1所述的快速備選路由分配方法，其特征在于步驟1中所述失效區(qū) 域歸并實現(xiàn)方式如下，設失效單播服務路徑P上有K條失效鏈路，則首先計算每鄰近兩條失效鏈路間的距離 D，該距離D通過失效鏈路間正常鏈路的跳數(shù)進行計算，然后將D <= 1的鄰近兩條失效鏈 路合并構成一個獨立的失效區(qū)域N。，失效鏈路集合L(P)中所有D<= 1的鄰近兩條失效鏈 路并構所得失效區(qū)域組成集合N。
3.根據(jù)權利要求2所述的快速備選路由分配方法，其特征在于步驟2中所述路徑分 裂實現(xiàn)方式如下，設失效單播服務路徑P的所有失效區(qū)域的集合{N。，1彡c彡m}，N。是集合N 中的失效區(qū)域，m為N中失效區(qū)域的個數(shù)，設按失效單播服務路徑P的傳輸方向，失效區(qū)域位置排列順序依次為N1, N2,......Nffl ；如果m = 1則認為分割完成，單區(qū)域失效路徑集合F (P)所含有的這個單區(qū)域失效服務路徑就是失效單播服務路徑P，否則繼續(xù)執(zhí)行分裂，執(zhí)行實現(xiàn) 過程如下，步驟2. 1，取集合N中前兩個失效區(qū)域，設為Nx，Ny, Nx和Ny中的間隔鏈路設為I ； 步驟2. 2，以間隔鏈路I的中心節(jié)點q為切割點，將當前路徑分開成為兩條路徑，則前一 條路徑只包含了一個失效區(qū)域Nx，則認定這條路徑是單區(qū)域失效服務路徑并加入到單失效 區(qū)域路徑集合F(P)中，然后將失效區(qū)域Nx從集合N中移除；返回步驟2. 1按新的集合N中 所有失效區(qū)域的位置對后一條路徑繼續(xù)切割；直到最后集合N中只剩一個失效區(qū)域時，直 接將包含有最后一個失效區(qū)域Nm的那條路徑加入到單失效區(qū)域路徑集合F (P)中，路徑分 裂完成。
4.根據(jù)權利要求1所述的快速備選路由分配方法，其特征在于步驟2. 3中所述備選 路徑重構過程所需的延遲代價DELAY采用如下方法計算，設屬于F(P)的某單區(qū)域失效服務路徑巧所包含的鏈路集合為Q，某個能支持單區(qū)域失 效服務路徑巧恢復的備選路徑片所包含的鏈路集合為0，單區(qū)域失效服務路徑巧中失效區(qū)域 所包含的局部路徑鏈路集合為g = {lc\lceQ,\<c<\Q\}, IQ |表示Q中的鏈路個數(shù)； 首先計算備選路徑與原單區(qū)域失效服務路徑巧間相重疊的相交鏈路集合Q' Q' = {sc\sceQnQ,l<c<\QnQ\}根據(jù)相交鏈路集合Q'，計算備選路徑重構后需要重建連接的新鏈路集合。 Q = {/:\f^Q-Q' = Q-\Qr,Q\,l<c<\Q\-\QnQ\}然后根據(jù)原單區(qū)域失效服務路徑巧與備選路徑不相交的完好鏈路集，計算需要斷開連 接的鏈路集合。以鏈路的往返時延RTT作為每個新連接建立時延和每個舊連接斷開時延，則通過備選 路徑恢復單區(qū)域失效服務路徑巧所需的延遲代價DELAY如下計算DELAYiPl,P1) = RTT(Q) + RTT{Q) = RTT(Q) + RTT(Q) - 2RTT(Qη Q)- RRT(Q)。
全文摘要
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信技術領域，尤其涉及一種基于覆蓋網(wǎng)絡環(huán)境的快速備選路由分配方法，該方法針對傳統(tǒng)覆蓋網(wǎng)絡備選路由分配方法恢復時間效率低的問題，引入路徑重建時的時延約束作為備選路徑的選擇條件，有利于選出恢復速度快的備選路徑，通過擴展失效區(qū)域，將選出單一的備選路徑過程轉化為選出備選路徑的集合，可提高選出高質量備選路徑的成功概率。應用本發(fā)明能夠降低失效路由恢復的延遲時間，提高路徑的修復成功率。
文檔編號H04L12/56GK102055664SQ20091027273
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權日2009年11月10日
發(fā)明者曹雪松, 王朝萍, 胡瑞敏, 陳軍 申請人:武漢大學