[发明专利]一种基于关键节点的域内路由保护方法

说明书

本发明公开了一种基于关键节点的域内路由保护方法，属于互联网技术领域，解决了已有路由保护方案没有兼顾执行效率和路由可用性的问题。本发明首先，建立了节点关键度模型，从而定量衡量网络中节点的重要程度；其次，建立了路由可用性模型，从而可以定量衡量路由可用性；最后，基于路由可用性模型和节点关键度模型，提出了基于关键节点的域内路由保护方案。本发明提出的方案可以极大的降低算法的计算开销，从而为ISP解决路由可用性问题提供一种全新的高效解决方案。

技术领域

本发明属于互联网技术领域，涉及域内路由保护方案，具体涉及一种基于关键节点的域内路由保护方法。

背景技术

随着互联网的普及和其规模的逐渐扩大，互联网在人们的日常生活中扮演了重要的角色，并且已经成为我们生活中必不可少的一部分。在最初阶段，互联网仅仅支持部分非实时应用，如电子邮件，传输文本文件等。然而，目前大量的实时应用数据，如VoIP，视频，在线游戏，股票交易等，在互联网上广泛传播，这些新型应用对路由可用性提出了更加苛刻的要求。

当网络出现故障时，目前互联网部署的域内路由协议采用动态路由协议应对网络故障，然而动态路由协议需要几秒甚至几十秒来完成收敛，在此过程中，将有大量报文被丢弃。然而，实时应用要求毫秒级的故障恢复时间，因此已有的动态路由协议无法满足实时应用对路由可用性的要求，实时应用对路由可用性提出了新的挑战，因此如何提高域内路由可用性成为一项亟待需要解决的重大科学问题。

学术界和工业界提出了利用路由保护方案来提高域内路由可用性。典型的路由保护方案有等价多路径(ECMP,Equal Cost Multiple Paths)，无环路备选项(LFA,Loop-FreeAlternates)和基于Not-Via地址的快速重路由方案。ECMP是一种最简单的路由保护方案，该方案为源和目的计算所有的等价最短路径，实现简单，易于部署，然而对路由可用性的贡献有限。LFA采用无环路条件(LFC,Loop Free Condition)和单节点保护条件(NPC,NodeProtection Condition)事先为节点计算备份下一跳，当网络出现故障时，利用这些备份下一跳转发报文，然而研究表明，LFA的故障保护率仅仅在50％左右，甚至更低。针对LFA故障保护率低的问题，学术界提出了基于Not-Via地址的快速重路由方案，该方案利用Not-Via地址显式的说明如何避免网络中的故障，该方案虽然可以提供100％单故障保护情形，但是该方案的计算开销较大，影响了实际部署。

通过对已有路由保护方案的研究，我们发现已有的路由保护方案都是在网络中所有的节点对路由可用性的贡献是相同的这一假设条件下设计的。然而在实际网络中，这一前提假设条件并不总是成立的。因此，本发明研究节点的特征(介数和与其相连的链路的失效概率等)和其对路由可用性贡献之间的关系。在此基础上研究基于关键节点的域内路由保护方案，从而尽可能降低计算开销和存储开销，兼顾执行效率和故障保护率。

发明内容

为了方便描述，我们先定义一些标记，这些标记适用于整个发明。网络可以表示为一个有向图G＝(V,E)，其中V表示节点(路由器)的集合，E表示边(链路)的集合。任意一条链路(i,j)，用w(i,j)表示该链路的代价，p(i,j)表示该链路的失效概率。对于任意节点v,N(v)表示该节点的邻居节点的集合，p(v)表示该节点的失效概率。假设源节点为s，目的节点为d，sp(s,d)表示节点s到节点d的最短路径经过的链路，sv(s,d)表示节点s到节点d的最短路径经过的节点，se(s,d)表示节点s到节点d的最短路径中的元素，即se(s,d)＝sp(s,d)∪sv(s,d)。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于关键节点的域内路由保护方法，包括以下步骤：

步骤1：对于网络中的节点v∈V，计算以节点v为根的最短路径树spt(v)；

步骤2：根据步骤1计算出来的最短路径树，计算出所有节点对之间的最短路径；

步骤3：根据步骤2计算出的所有节点对之间的最短路径，计算每个节点的介数；