[发明专利]一种快速路由收敛方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体说是一种快速路由收敛方法。

背景技术

现有的路由算法可以分为两大类：基于距离矢量路由算法和基于链路状态路由算法。

基于距离矢量路由算法中，每个路由节点（简称为节点）从其邻居处获得路由信息，并在每一条路由信息上叠加从自己到这个邻居的距离矢量，从而形成自己的路由信息，如路由信息协议（Routing Information Protocol，RIP）。

基于链路状态路由算法中，每个路由节点将自己与邻居节点的链路信息通告给网络中的其他所有路由节点，然后每个路由节点执行最短路径优先（Shortest Path First,SPF）算法，找出自己到其他所有节点的最优路由。典型的链路状态路由协议有中间系统到中间系统(Intermediate System to Intermediate System，ISIS)协议和开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）协议。虽然ISIS和OSPF在功能上有些差异，但其基本原理算法都是一样的。OSPF是为IP协议簇而开发的，而ISIS是针对开放系统互联（Open System Interconnect，OSI）参考模型开发的，随后才被扩展支持IP。

链路状态路由协议必须发现邻居，分发学习路由地址、链路开销（与带宽、时延等有关）等。这些信息都包含在链路状态分组（Link State Packet，LSP）中。不同节点产生的LSP都有自己唯一的标识（Identification，ID），使用递增的序列号来区分LSP的新旧。ID相同的LSP，序列号大的表示最近生成的，将用于路由计算。LSP在网络中洪泛，生成链路状态信息库（Link State Database，LSDB）。然后每个路由节点启用一种广泛应用的称作Dijkstra的SPF算法（简称为Dijkstra算法，迪杰斯特拉算法），计算出到达所有其他路由节点的最短路径。该算法（指称作Dijkstra的SPF算法）是一个迭代的构造最短路径树（Shortest Path Tree，SPT）的过程，其基本思路是根据节点链路状态信息库中描述的拓扑信息构建最短路径树，然后将链路状态信息库中描述的路由信息作为树上的叶子生成最终路由。

现有的路由计算对CPU（中央处理器单元）要求很高。对于链路状态路由协议来说，一旦网络中有链路状态发生变化（链路UP、DOWN或者开销改变等），网络中的所有路由节点都会重新计算路由，执行Dijkstra算法。重新计算路由的过程对于小网络而言，影响不大。但是随着网络IP化进程的加剧，网络规模不断扩大，一个网络中可能有成千上万的节点。对于网络拓扑比较复杂、路由节点数量也很大的现代网络而言，每进行一次全部路由的计算都会占用大量系统资源，对系统造成很大冲击，同时，由于处理工作量太大造成耗时太长而无法满足路由快速收敛的需求。

目前已经有一些减少SPF计算次数的方法提出来，如设置指数增长的连续SPF计算间隔，防止过度频繁的路由计算，这种方法虽然降低了CPU的占用率，却又导致路由节点无法对链路变化立即做出反应，从而降低了路由收敛速度。

Dijkstra算法涉及到两个重要的数据结构。一个是PATH，即路由节点执行计算之后的最短路径，是一个方向图。另一个是TENT，一个临时数据库，表示候选节点，当TENT为空时，路由计算即结束。

大的网络拓扑中，网络总是在动态变化的，可能有链路的断开，有节点离开这个网络，也有可能有新的节点加入，链路状态信息库也会随之更新，从而路由也重新计算和安装。对于基于链路状态路由算法，只要有链路发生了改变，网络中的每个节点必须要对整个网络拓扑重新计算路由，以自身为根节点执行Dijkstra算法，这导致了少数节点的变化会触发全网所有节点的路由重新计算，占用大量系统资源，对系统造成很大冲击。实际上大多数情形是没有必要的，因为有一部分的链路并不会在SPT上，网路中实际链路的数目通常都比SPT上的多。另外，大多链路都是靠近叶子节点的，即远离根节点，只会影响少数的节点。现有的技术在进行路由计算的过程中，其中大多数重新计算是不必要的，由于不能有选择性的处理，从而浪费了大量的CPU，降低了收敛速度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种快速路由收敛方法，对路由算法本身的计算和更新进行了优化，既可以快速响应拓扑变化，又可以减少CPU负载。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种快速路由收敛方法，其特征在于，包括以下步骤：