[发明专利]基于多源AS 最大连通度的覆盖网Relay 选择方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及大规模网络环境下的保障VoIP业务QoS属性的路由转发技术，特别是涉及应用于多源自治域网络中中继转发路径的选择提供了技术方案。 

背景技术

VoIP是一个在Internet上应用较为广泛的网络服务。VoIP传递的是实时业务，在传递过程中会发生延迟、丢包和抖动等影响用户的体验。现今的互联网对于传送数据包来讲都是尽力而为，并不能够满足VoIP的服务质量要求，这就严重制约了VoIP业务的开展。 

QoS是一种根据描述网络服务质量参数来对网络数据包进行分级控制的机制。其中网络服务质量的参数包括丢失数据包数、网络延迟和传输抖动等。然而，在Internet上保障端到端的QoS依然是一个非常有挑战的任务。其中一个非常重要的原因就是现今的Internet已经发展成为一个由大量独立运行的自治网络所组成的大网络。这些自治网称为autonomous systems（ASs）。AS之间的连接是遵从两两之间的自由协议，各不相同，然而端到端的QoS则是需要端到端路径上所有的ASs一起协同的保障业务数据流的质量。因此，为了达到QoS要求，在网络层上统一地改变现有Internet的网络结构还是难以实现。 

为了不改变现有网络架构，解决端到端QoS问题，P2P overlay 网络被提出来。P2P overlay网络的关键之处在于网络的转发路径与网络层的路径是不同的。这个网络被部署于网络层之上，属于应用层的机制。Overlay路由的目的是为了控制或去改善网络上数据传送转发的路径。与传统的IP路由相比较，Overlay路由并不改变源节点和目的节点，只是改变数据分组可能通过的路径。Internet上存在一种反三角路由现象，即从源到目的经过中继的两条路径时延之和比其直连路径更短，常被称为反三角现象（TIV)。TIV是由于多个不同自治域的存在而造成的一种自然而且稳定的Internet上的现象。TIV使得存在一种潜在的路由改进可能。VoIP业务成为TIV现象改进的对象。 

当前针对VoIP QoS的应用层路由改进问题，国内外主要有基于路径时延，基于路径差异度和基于同心环结构时延路由表等方法。例如： 

(1)根据自治域的信息将网络划分为不同的群组，每个群组中都有一个小组代理和引导节点。然后在源节点所在群组和目的节点之间找到一个中继节点的交集，通过测量源节点和目的节点到交集中各中继节点的时延和，找出满足VoIP时延要求150ms的中继节点，并选择最小的一个为应用层路由的中继节点。 

(2)根据路由源点的周边路径信息做出路由决策。源节点发送traceroute探测针来获取周围AS级别的路径延迟信息。算法需要知道源节点到中继节点的时延和AS路径，无需其他中央服务器。在最早出现分叉的节点中，选择从源节点到这些中继节点中延迟最大的k个节点作为可能的第一跳节点。这样的选择方法就有可能获得和默认路 径的差异度较大的中继路径。 

(3)用源节点到中继节点的时延作为尺度，发觉最优中继节点的分布规律。该方法发现，50%最优中继节点与源节点的RTT分布在[0，50]ms区域，20%RTT分布在[50，100]ms区域，其他分布在大于100ms区域。因此，在确定候选节点的数量时，也按照这种比例分布在不同时延区域挑选不同数量的节点作为中继节点的候选者。 

(4)以meridian做为基础构建路由表来查找中继。该方法里，每个节点都会构建一个同心环状结构的时延路由表。路由表中成员都是基于AS拓扑信息被选取。在中继节点选择过程中，源节点会在自己维护的环里查找离目的节点最近的点，之后继续查找到的点又会在自己的meridian环中查找离目的节点最近的点，这个过程一直持续直到查找到的节点离目的节点距离是最近的。这个最后查找到的节点即为所选中的中继节点。 

然而，上述几种VoIP应用层路由改进存在着如下的不足：1）只是单一考虑了时延特性而没有考虑其他性能的提升；2）只是单一考虑了能够获得和默认路径差异度较大的中继路径，没有考虑时延、丢包率方面的性能；3）只有单一的一跳中继节点来完成应用层路由，没有寻找两跳中继路径的存在性。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多源AS最大连通度的覆盖网Relay（中继）选择方法。 

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。 

一种基于多源AS最大连通度的覆盖网Relay选择方法，该选择方法包括以下步骤：