[发明专利]最短路径确定中的打破平局

说明书

技术领域

本发明涉及在诸如以太网的分组转发通信网络中在多种可能性中一致地选择路径，诸如等开销最短路径。

背景技术

在分组转发通信网络中，节点可以得知有关网络的拓扑结构的情况，并且可以基于它获取的关于该拓扑结构的信息决定它将如何向其它网络节点中的每一个传递业务(traffic)。选择路径的主要根据是路径开销，其可以按照节点之间的跳跃(hop)的数量或者通过诸如连接节点的链路的带宽等某个其它度量来规定，或者通过这两者来规定。开放式最短路径优先(OSPF)和中间系统到中间系统(IS-IS)是被广泛使用的链路状态协议，它们基于每个节点的对路径开销的通告来建立最短路径。这些协议通常不尝试在多个等开销的路径之间打破平局(tie-break)。相反，它们通常跨若干等开销的路径传播业务。传播算法没有被规定并且可以从路由器到路由器不同。可替换地，它们可以对单个路径进行局部选择而不考虑与由其它路由器进行的选择的一致性。因此，无论发生何种情况，不能保证流的反方向(reverse direction)使用正方向(forward direction)所使用的路径。

诸如组播开放式最短路径优先协议(MOSPF)的组播(multicast)路由协议依赖于网络中的每个路由器构造相同的最短路径树。由于这个原因，MOSPF实现基于链路类型、LAN相比点对点(LAN vs.point-to-point)以及路由器标识符的打破平局方案以确保产生一样的树。但是，把打破平局决定建立在具有最大的标识符的父代(parent)之上意味着一般而言反向的流所使用的路径将不会与正向的流所使用的路径相同。

生成树协议(生成树协议(STP)、快速生成树协议(RSTP)、多生成树协议(MSTP))是在任意的拓扑结构中创建无回路的生成树的方法。生成树协议由网络中的每个节点执行。所有生成树协议都使用基于(桥标识符，端口标识符)的局部打破平局决定在等开销的路径之间进行选择。在生成树中，首选选择根节点，然后相对于那个根通过所有节点来构造树。因此，尽管所有路径对于离开和返回业务是对称的(根据定义，简单树(simple tree)使得这成为仅有可能的构造)，但是选择过程是慢的并且简单树的结构不能使用任何多余的容量。类似地，RadiaPerlman的Rbridges提议使用父节点的标识符作为决胜局(tie-breaker)。

Mick Seaman在他给IEEE 802.1工作组的“最短路径桥接”提议(http://www.ieee802.org/1/files/public/docs2005/new-seaman-shortest-path-0305-02.pdf)中描述了对快速生成树协议的简单的协议增强，其通过增加“截断矢量(cut vector)”来强制执行一致的打破平局决定。该提议使用每一节点的VID来标识每一节点的生成树。为了把需要由桥传送的所有信息放进单个合法的以太网帧，这种技术目前将以太网的大小限制为32个桥。

图1示出，即使对于普通的网络的例子，基于父节点标识符的打破平局方法如何无法产生对称路径。在这个例子中，链路被认为具有等开销并且因此路径开销的确定仅考虑跳跃的数量。首先考虑计算从A到B的路径。当计算到达节点2时，将会发现等开销的路径的存在。有第一路径(A-1-3-6)和第二路径(A-1-4-5)。如果打破平局算法基于具有最小的标识符的父节点来选择路径，则它将选择第二路径(A-1-4-5)，因为节点标识符5小于节点标识符6。但是，现在考虑计算从B到A的路径。当计算到达节点1时，将会发现等开销的路径的存在。有第一路径(B-2-6-3)和第二路径(B-2-5-4)。使用相同的打破平局标准，该打破平局算法选择第一路径(B-2-6-3)，因为节点标识符3小于节点标识符4。因此，可以看到的是由节点A和B进行的最短路径计算提供不一致的结果。

在诸如给IEEE 802.1aq的提议“供应商链路状态桥接(PLSB)”的一些新兴的协议中有为单播和未知/组播业务两者保持跨网络转发的一致性以及在流的正方向和反方向两者上都使用共同的路径的要求。因此，重要的是当在等开销的路径之间打破平局时节点可以一致地得出相同的决定。此外，理想的是节点可以用最少量的处理努力来执行打破平局。

发明内容