基于多下一跳和備份路徑的混合鏈路保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，設(shè)及一種基于多下一跳和備份路徑的混 合鏈路保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今，互聯(lián)網(wǎng)在人們的日常生活和商業(yè)活動中扮演著越來越重要的角色。隨著一 些例如電子商務(wù)、視頻聊天W及一些緊急任務(wù)等新型應(yīng)用的出現(xiàn)，人們對于網(wǎng)絡(luò)的延遲和 可用性提出了更高的要求，同時也給互聯(lián)網(wǎng)帶來了一定的挑戰(zhàn)。
[0003] 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的時候，當(dāng)前部署的域內(nèi)路由協(xié)議需要一個全局的收斂過程。在 路由收斂的過程中，網(wǎng)絡(luò)可能會出現(xiàn)中斷，從而導(dǎo)致通信報文的丟失。國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù) 組（The Internet Engineering Task Force, IETF)提出 了利用IP快速重路由FRR和Not-Via框架來提高網(wǎng)絡(luò)的可用性，從而解決上述問題。然而相關(guān)的研究表明，利用IPFR財匡架僅 僅保護(hù)了網(wǎng)絡(luò)中50%左右的鏈路，因此該算法的網(wǎng)絡(luò)可用性大打折扣，并且IPFRR的實(shí)現(xiàn)方 式比較復(fù)雜，算法的時間復(fù)雜度比較高。而Not-Via框架由于其盡可能的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中所有的 鏈路，導(dǎo)致Not-Via框架計(jì)算復(fù)雜度比較高，會消耗大量的路由器CPU資源，給路由器增加了 額外的負(fù)擔(dān)。
[0004] 因此，亟需一種能夠解決在提高網(wǎng)絡(luò)可用性的同時又不增加額外負(fù)擔(dān)的混合鏈路 保護(hù)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于多下一跳和備份路徑的混合鏈路保護(hù)方法，W解 決現(xiàn)有的鏈路保護(hù)方法無法在提高網(wǎng)絡(luò)可用性的同時又不增加網(wǎng)絡(luò)額外負(fù)擔(dān)的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種基于多下一跳和備份路徑的混合鏈路保護(hù)方法，該方法包括：
[0007] 根據(jù)設(shè)定規(guī)則構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn)的W自身為根結(jié)點(diǎn)、W其他所有結(jié)點(diǎn)為目的結(jié) 點(diǎn)的下一跳的集合；
[0008] 在所述下一跳的集合中選擇出所述結(jié)點(diǎn)的所有關(guān)鍵鏈路；
[0009] 計(jì)算所述關(guān)鍵鏈路對網(wǎng)絡(luò)可用性的貢獻(xiàn)值；
[0010] 根據(jù)所述貢獻(xiàn)值和網(wǎng)絡(luò)可用性目標(biāo)從網(wǎng)絡(luò)中所有的所述關(guān)鍵鏈路中選擇出需要 保護(hù)的所述關(guān)鍵鏈路；
[0011] 構(gòu)造需要保護(hù)的所述關(guān)鍵鏈路的備份路徑。
[0012] 在選擇出所述結(jié)點(diǎn)的所有關(guān)鍵鏈路的步驟中包括：
[0013] 若所述根結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)有且只有最優(yōu)下一跳，則所述根結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)之間的 鏈路為關(guān)鍵鏈路。
[0014] 在計(jì)算所述關(guān)鍵鏈路對網(wǎng)絡(luò)可用性的貢獻(xiàn)值的步驟中包括：
[0015] 所述關(guān)鍵鏈路對網(wǎng)絡(luò)可用性的貢獻(xiàn)值為網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過所述關(guān)鍵鏈路的所有路徑在 被保護(hù)后的可用性與被保護(hù)前的可用性的差值。
[0016] 在選擇出需要保護(hù)的所述關(guān)鍵鏈路的步驟中包括：
[0017] 基于關(guān)鍵鏈路的所述貢獻(xiàn)值由大到小對網(wǎng)絡(luò)中所有關(guān)鍵鏈路進(jìn)行排序；
[0018] 從所述排序中根據(jù)所述貢獻(xiàn)值由大到小逐一選出關(guān)鍵鏈路，每當(dāng)選出一個關(guān)鍵鏈 路，根據(jù)已經(jīng)選出的所有關(guān)鍵鏈路的貢獻(xiàn)值計(jì)算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可用性；
[0019] 當(dāng)所述當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可用性大于等于所述網(wǎng)絡(luò)可用性目標(biāo)時，停止從所述排序中選出 關(guān)鍵鏈路，此時，已經(jīng)選出的所有關(guān)鍵鏈路為需要保護(hù)的關(guān)鍵鏈路。
[0020] 在構(gòu)造需要保護(hù)的所述關(guān)鍵鏈路的備份路徑的步驟中包括：
[0021] 構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn)的W自身為根結(jié)點(diǎn)、W其他所有結(jié)點(diǎn)為目的結(jié)點(diǎn)且不包括所 述關(guān)鍵鏈路的備份的下一跳的集合；
[0022] 從所述備份的下一跳的集合中為所述關(guān)鍵鏈路選擇備份路徑。
[0023] 在計(jì)算所述關(guān)鍵鏈路對網(wǎng)絡(luò)可用性的貢獻(xiàn)值的步驟中包括：
[0024] 所述關(guān)鍵鏈路對網(wǎng)絡(luò)可用性的貢獻(xiàn)值為網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過所述關(guān)鍵鏈路的與所述關(guān)鍵 鏈路同根的所有路徑在被保護(hù)后的可用性與被保護(hù)前的可用性的差值。
[0025] 所述設(shè)定規(guī)則包括：
[0026] 假設(shè)W結(jié)點(diǎn)C為根的最短路徑樹中的兩個結(jié)點(diǎn)U和V互為鄰居關(guān)系，定義化(v，u) = Cc(v)-Cc(Bc(v))+L(u，v)，若化(>，11)<抗(11)成立，則稱￥對11有貢獻(xiàn)，將8(3(>)加入到根結(jié) 點(diǎn)C到目的結(jié)點(diǎn)U的下一跳的集合中，
[0027] 其中，Cc (V)和Cc (U)分別表示根結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)V和結(jié)點(diǎn)U的最小代價，Bc (V)和Bc (U) 分別表示根結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)V和結(jié)點(diǎn)U的最優(yōu)下一跳，L(u，v)表示結(jié)點(diǎn)U和結(jié)點(diǎn)V的直連代價，Cc (Be (V))和Cc (Be (U))分別表示結(jié)點(diǎn)C至IjBc (V)和Bc (U)的最小代價。
[00%]本發(fā)明提供的鏈路保護(hù)方法是一種基于多下一跳(MNP)和備份路徑(BPP)的混合 鏈路保護(hù)方法化LP)。其中，MNP方案定義了一個結(jié)點(diǎn)上的偏序關(guān)系，從而可W保證計(jì)算出的 路徑是沒有環(huán)路的。該算法僅僅需要構(gòu)造一棵W自身為根結(jié)點(diǎn)的最短路徑樹，當(dāng)該樹構(gòu)造 完畢后，運(yùn)行算法的結(jié)點(diǎn)將計(jì)算出到所有目的的下一跳集合。進(jìn)而通過BPP方案保護(hù)未被 MNP保護(hù)的鏈路，首先，根據(jù)MNP的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算出網(wǎng)路中所有結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵鏈路，然后根據(jù) 不同的關(guān)鍵鏈路對網(wǎng)絡(luò)可用性的貢獻(xiàn)值不相同，選擇必要的鏈路進(jìn)行保護(hù)，從而使網(wǎng)絡(luò)的 可用性達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HLP可W大大的提高網(wǎng)絡(luò)的可用性，同時不增加額外 負(fù)擔(dān)。
[0029] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利 要求書W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要的 附圖做簡單的介紹：
[0031 ]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的鏈路保護(hù)方法的流程示意圖；
[0032]圖2是發(fā)明實(shí)施例提供的鏈路保護(hù)方法的框架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] W下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)W實(shí)施。需要說明 的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實(shí)施例W及各實(shí)施例中的各個特征可W相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于多下一跳和備份路徑的混合鏈路保護(hù)方法，如圖1 和圖2所示，該方法包括步驟101至步驟106,在步驟101中，構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn)的W自身為 根結(jié)點(diǎn)、W其他所有結(jié)點(diǎn)為目的結(jié)點(diǎn)的下一跳的集合。
[0035] 本發(fā)明實(shí)施例提供的鏈路保護(hù)方法是一種基于多下一跳(MultipIe Next-hop Protect ion, MNP)和備份路徑（Backup PathProtect ion, BPP)兩種算法的混合鏈路保護(hù)方 法，在本發(fā)明實(shí)施例中，該鏈路保護(hù)方法首先執(zhí)行MNP算法，接著執(zhí)行BPP算法。首先在步驟 101中根據(jù)多下一跳算法獲得網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn)的最短路徑樹(Shodest Path Tree,SPT)， 最短路徑樹W自身為根結(jié)點(diǎn)、W其他所有結(jié)點(diǎn)為目的結(jié)點(diǎn)。在構(gòu)造最短路徑樹的過程中，形 成網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn)的下一跳的集合，網(wǎng)絡(luò)中一個結(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中任意一個其他結(jié)點(diǎn)可能有多 個下一跳，該集合包括一個起始節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的多個下一跳。
[0036] 假設(shè)當(dāng)前結(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)C，運(yùn)行算法的結(jié)點(diǎn)C構(gòu)造 Wc為根的SPT，在構(gòu)造 SPT的過程中 可W計(jì)算出Wc為根結(jié)點(diǎn)、W其他所有結(jié)點(diǎn)為目的結(jié)點(diǎn)的下一跳信息，我們稱運(yùn)種算法為多 下一跳保護(hù)算法（Multiple 化xt-hop Protection,MNP)。
[0037] 下面對MNP算法原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述:為了方便描述該算法，先定義一些標(biāo)記，運(yùn) 些標(biāo)記適用于整個
【發(fā)明內(nèi)容】
。我們將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄橐粋€無向連通圖G(V，E)，其中V和E分 別代表圖的頂點(diǎn)和邊，L(u，v)是結(jié)點(diǎn)U和結(jié)點(diǎn)V的直連代價，當(dāng)結(jié)點(diǎn)U和結(jié)點(diǎn)V不是鄰居時，該 值為無窮大，R(V)表示結(jié)點(diǎn)V的路由ID(Router-ID) ,Tc表示W(wǎng)結(jié)點(diǎn)C為根的最短路徑樹SPT。 在Tc中，Cc (V)表示結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)V的最小代價，Hc (V)表示結(jié)點(diǎn)V的所有孩子結(jié)點(diǎn)，Pc(V)表示 結(jié)點(diǎn)V的父結(jié)點(diǎn)，D C (V)表示結(jié)點(diǎn)V W及結(jié)點(diǎn)V的所有子孫結(jié)點(diǎn)。
[0038] 該算法的目的是為結(jié)點(diǎn)C計(jì)算到目的結(jié)點(diǎn)的多個下一跳。我們用Nc(V)表示根結(jié)點(diǎn) C到結(jié)點(diǎn)V的下一跳的集合，Bc (V)表示根結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)V的最優(yōu)下一跳，并且Bc (V) e Nc (V)。 為了方便表述，后面相關(guān)內(nèi)容或附圖也可W使用N(V)和B(V)來分別表示根結(jié)點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)V的 下一跳的集合W及根結(jié)點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)V的最優(yōu)下一跳。
[0039] 我們定義下述選取下一跳的規(guī)則：
[0040] 假設(shè)W結(jié)點(diǎn)C為根的最短路徑樹中的兩個結(jié)點(diǎn)U和V互為鄰居關(guān)系，定義化(v，u) = Cc(v)-Cc(Bc(v) )+L(u,v)，如果化(>,11)<抗(11)成立，則稱￥對11有貢獻(xiàn)，將8(3(>)加入到根 結(jié)點(diǎn)巧贈點(diǎn)U的下一跳的集合中，
[0041 ]其中，Cc(V)和Cc(U)分別表示根結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)V和結(jié)點(diǎn)U的最小代價，Bc(V)和Bc(U) 分別表示根結(jié)點(diǎn)C到結(jié)點(diǎn)V和結(jié)點(diǎn)U的最優(yōu)下一跳，L(u，v)表示結(jié)點(diǎn)U和結(jié)點(diǎn)V的直連代價，Cc (Be (V))和Cc (B