[发明专利]动态网络条件下的服务质量路由选择方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及数据网络，特别是互连网动态多约束服务质量 路由的选择方法。

背景技术

随着Internet的迅猛发展和用户数量的急速增长，各种形式的网络应用不断出 现，人们对主要的网络互联设备的性能、网络安全性及稳定性的期望越来越高。作 为IP网络的核心设备，路由器技术，特别是高性能路由器技术已经成为当前网络 领域研究的热点和重点，越来越多的研究机构和商业团体开始重视路由器的发展。

路由器工作在OSI/RM的网络层，主要是完成不同网络间的数据存贮、分组 和转发功能，决定在网络之间传输数据时的路由去向，因此它是实现网间网互联必 须使用的设备。路由器的基本用途是连接多个逻辑上分开的网络，必须具有判断网 络地址和选择路径的功能，能够在多个网络互联环境中建立灵活的连接，并可用完 全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。路由器只接收源站或其他路由器 的路由信息，属于网络层的一种互联设备。虽然路由器可以支持多种协议，例如 TCP/IP、IPX/SPX和AppleTalk等协议，但是大多数路由器运行TCP/IP，网络层的 协议为IPV4或IPV6。

路由器通常连接两个或多个由IP子网或点到点协议标识的逻辑端口，至少拥 有一个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层地址和路由器内部维护的路由 表决定输出端口以及下一跳地址，并且重写链路层数据帧头实现转发数据包。

路由器通常由动态维护路由表来反映当前的网络拓扑，通过与网络上其他路 由器交换路由和链路信息来维护路由表。一个典型的路由器主要由5部分组成：输 入端口、输出端口、存贮器、交换结构和网络处理器，如图1所示。其中，输入端 口是物理链路的连接点也是报文的接收点；输出端口的主要功能是队列和缓冲管 理，通常使用复杂的调度算法实现服务质量功能等；存贮器主要是进行数据存贮功 能；交换结构完成输入端口和输出端口之间的互联功能；路由处理器主要是运行系 统软件和各种路由协议，实现维护路由表和计算转发表等功能，其功能既可以软件 实现，也可以硬件实现。

路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳的传输路 径，并将该数据有效地传送到目的节点。可见，选择最佳路径的方法是路由器的关 键所在。在路由器中保存着各种传输路径的相关数据一路由表，供路由选择时使 用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字。

目前，TCP/IP网络全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个 IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网 络，形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中，路由器不仅负责对 IP分组的转发，还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的路由选 择和维护路由表。

路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路 径，由路由选择方法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择方法，要 相对复杂一些。为了判定最佳路径，路由选择方法必须启动并维护包含路由信息的 路由表，其中路由信息因依赖于所用的路由选择方法而不尽相同。路由选择方法将 收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站的关系告诉路 由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑 变化，并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议，例如路由信息 协议RIP、开放式最短路径优先协议OSPF和边界网关协议BGP等。转发即沿寻 径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将 分组发送到下一个站点即路由器或主机，如果路由器不知道如何发送分组，通常将 该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目的网 络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上，这就是路由转发协 议。路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念，前者使用后者维 护的路由表，同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。

路由算法是指路由问题的求解方法与步骤，在路由协议中起着至关重要的作 用，采用何种算法往往决定了最终的寻径结果。基于网络处理器的路由器软件可以 分为控制平面、数据平面和管理平面三部分，控制平面的软件运行在网络处理器的 内核中，主要负责网络路由协议的运行，维护路由表。