一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法及装置；上述流量工程方法，包括：获取分段路由网络的网络拓扑以及流量矩阵；通过多次迭代运算，确定分段路由网络的最小化的最大链路利用率；其中，在每次迭代运算中，根据网络拓扑和流量矩阵，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵和分段路由节点集合，根据本次搜索得到的网络链路权重矩阵和分段路由节点集合，确定本次运算中分段路由网络的最小化的最大链路利用率、流量矩阵中每条流的可用路径以及在可用路径上的最佳分流比。本申请能够实现最小化分段路由网络的最大链路利用率。

A Traffic Engineering Method and Device Based on Partially Deployed Sectional Routing Network

This application discloses a traffic engineering method and device for a partially deployed piecewise routing network. The above traffic engineering method includes: obtaining the network topology and traffic matrix of the piecewise routing network; determining the minimum maximum link utilization rate of the piecewise routing network through multiple iterations; and in each iteration operation, according to the network topology and traffic moments. Matrix, determine the network link weight matrix and the set of segment routing nodes. According to the network link weight matrix and the set of segment routing nodes, determine the minimum maximum link utilization, the available path of each flow in the flow matrix and the optimal shunt ratio on the available path. This application can minimize the maximum link utilization of the piecewise routing network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法及装置
本申请涉及但不限于流量工程
，尤指一种基于部分部署的分段路由(SR，SegmentRouting)网络的流量工程方法及装置。
技术介绍
随着互联网飞速发展，互联网出现了网络流量爆炸式增长等问题。另外，音视频业务的不断发展也对互联网提出了服务质量的要求。受限于路由算法和调度策略，网络流量极易在链路上分配不均，从而导致网络拥塞和网络服务质量下降。如何充分利用有限的网络资源，通过对网络流量的合理调度和分配，避免网络拥塞，同时满足流量可靠传输和服务质量等方面的要求，是一个亟待解决的问题。流量工程(TE，TrafficEngineering)是一种优化网络流量分配的技术，可以对网络流量优化调度，从而实现网络流量负载均衡，减少拥塞，提高网络资源的利用率。在传统网络协议(IP，InternetProtocol)网络中，路由器通常运行OSPF(OpenShortestPathFirst，开放式最短路径优先)或IS-IS(IntermediateSystemtoIntermediateSystem，中间系统到中间系统)等分布式内部网关协议。这类路由协议，根据每条链路的权重计算出任意两个节点之间的最短路，数据包沿着源点到目的点的最短路进行路由。网络管理员通过对链路权重的合理配置优化流量路径，实现流量工程目标。然而，由于IP网络的路由方式过于简单，IP网络并不能为流量工程提供最佳的解决方案。软件定义网络(SoftwareDefineNetwork，SDN)的出现为流量工程提供了更加灵活的方式。SDN的架构分为数据平面层、控制平面层和应用层三层，实现了控制和转发的分离。数据平面层只具有数据包的转发功能，控制平面层为一个SDN集中控制器，应用层是一些SDN业务应用。SDN集中控制器通过南向接口与数据平面层建立连接，SDN业务应用调用SDN集中控制器提供的北向接口实现相关功能。SDN的流量工程应用位于应用层，通过SDN集中控制器下发流表到数据平面层的交换机，实现对数据平面层转发行为和流量路径的控制。然而，在网络规模较大的情况下，交换机的流表数目极易超过流表容量限制，可扩展性较差。分段路由(SR，SegmentRouting)是一种最新出现的源路由机制，它仅需要对现有IGP(InteriorGatewayProtocol，内部网关协议)进行简单的扩展便可应用在IP/MPLS(MultiprotocolLabelSwitching，多协议标签交换)或IPv6(InternetProtocolVersion6，互联网协议第6版)网络中。在SR网络中，每条流的状态仅存储在SR域的入口节点中，中间节点不需要存储流的状态信息，因此具有极高的可扩展性。考虑到SR的简单、易部署、可扩展等优点，基于SR的流量工程算法已经成为流量工程研究中的热点问题。然而，从纯IP网络直接迁移到全SR网络是困难甚至不可行的。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种基于部分部署的SR网络的流量工程方法及装置，可以最小化SR网络的最大链路利用率。一方面，本申请实施例提供一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法，包括：获取分段路由网络的网络拓扑以及流量矩阵；通过多次迭代运算，确定所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；其中，每次迭代运算中分别进行以下处理：根据所述网络拓扑、之前搜索到的最优的网络链路权重矩阵以及预设的重置比例，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵；根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及分段路由节点的部署率，确定本次选择的分段路由节点集合；根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及本次选择的分段路由节点集合，确定本次运算中所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率、所述流量矩阵中每条流的可用路径以及在所述可用路径上的最佳分流比；当迭代次数等于预设次数，则将多次迭代运算中得到的最大链路利用率的最小值确定为所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；当所述迭代次数小于所述预设次数，则执行下一次迭代运算。另一方面，本申请实施例提供一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程装置，包括：获取模块，适于获取分段路由网络的网络拓扑以及流量矩阵；处理模块，适于通过多次迭代运算，确定所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；其中，所述处理模块包括：网络链路权重矩阵搜索单元，适于在每次迭代运算中进行以下处理：根据所述网络拓扑、之前搜索到的最优的网络链路权重矩阵以及预设的重置比例，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵；分段路由节点集合选择单元，适于在每次迭代运算中进行以下处理：根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及分段路由节点的部署率，确定本次选择的分段路由节点集合；线性规划优化单元，适于在每次迭代运算中进行以下处理：根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及本次选择的分段路由节点集合，确定本次运算中所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率、所述流量矩阵中每条流的可用路径以及在所述可用路径上的最佳分流比；迭代判断单元，适于当迭代次数等于预设次数，则将多次迭代运算中得到的最大链路利用率的最小值确定为所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；当所述迭代次数小于所述预设次数，则通知所述网络链路权重矩阵搜索单元、所述分段路由节点集合选择单元以及所述线性规划优化单元执行下一次迭代运算。再一方面，本申请实施例提供一种终端，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有基于部分部署的分段路由网络的流量工程程序，所述流量工程程序被所述处理器执行时实现上述基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法的步骤。再一方面，本申请实施例提供一种计算机可读介质，存储有基于部分部署的分段路由网络的流量工程程序，所述流量工程程序被处理器执行时实现上述基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法的步骤。在本申请实施例中，在部分部署的SR网络中，综合优化网络链路权重矩阵、部署的SR节点集合、流量矩阵中每条流的可用路径以及在可用路径上的最佳分流比，从而最小化SR网络的最大链路利用率。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为SR路由过程的一个示例图；图2为本申请实施例提供的基于部分部署的SR网络的流量工程方法的流程图；图3为散点式部署的部分部署的SR网络的示例图；图4为节点的最大链路利用率的计算示例图；图5为本实施例中的线性规划优化算法的阶段示意图；图6为本实施例中的子路径的计算示例图；图7为本实施例中的可用路径的示例图；图8为采用本实施例提供的流量工程方法的应用示例效果图；图9为本实施例提供的基于部分部署的SR网络的流量工程装置的示意图；图10为本实施例提供的终端的示意图。具体实施方式下面将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法，其特征在于，包括：获取分段路由网络的网络拓扑以及流量矩阵；通过多次迭代运算，确定所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；其中，每次迭代运算中分别进行以下处理：根据所述网络拓扑、之前搜索到的最优的网络链路权重矩阵以及预设的重置比例，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵；根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及分段路由节点的部署率，确定本次选择的分段路由节点集合；根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及本次选择的分段路由节点集合，确定本次运算中所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率、所述流量矩阵中每条流的可用路径以及在所述可用路径上的最佳分流比；当迭代次数等于预设次数，则将多次迭代运算中得到的最大链路利用率的最小值确定为所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；当所述迭代次数小于所述预设次数，则执行下一次迭代运算。

【技术特征摘要】
1.一种基于部分部署的分段路由网络的流量工程方法，其特征在于，包括：获取分段路由网络的网络拓扑以及流量矩阵；通过多次迭代运算，确定所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；其中，每次迭代运算中分别进行以下处理：根据所述网络拓扑、之前搜索到的最优的网络链路权重矩阵以及预设的重置比例，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵；根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及分段路由节点的部署率，确定本次选择的分段路由节点集合；根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及本次选择的分段路由节点集合，确定本次运算中所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率、所述流量矩阵中每条流的可用路径以及在所述可用路径上的最佳分流比；当迭代次数等于预设次数，则将多次迭代运算中得到的最大链路利用率的最小值确定为所述分段路由网络的最小化的最大链路利用率；当所述迭代次数小于所述预设次数，则执行下一次迭代运算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络拓扑、之前搜索到的最优的网络链路权重矩阵以及预设的重置比例，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵，包括：通过弗洛伊德函数，计算出在之前搜索到的最优的网络链路权重矩阵下所述分段路由网络中任意两节点间的最短路；根据计算得到的最短路以及所述流量矩阵，计算每条链路的利用率；将所述分段路由网络中的链路按照所述利用率从大到小的顺序进行排序；根据所述重置比例，将排序后的链路分成三个集合；分别调整所述三个集合中的链路的权重，确定本次搜索得到的网络链路权重矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别调整所述三个集合中的链路的权重，包括：将第一集合中的链路的权重分别升高[0，x]间的一个随机整数值；将第二集合中的链路的权重分别降低[0，x]间的一个随机整数值；将第三集合中待重置权重的链路的权重按照均等概率随机升高[0，x]间的一个随机整数值，或者，降低[0，x]间的一个随机整数值；其中，x为正整数；所述第一集合中的链路的利用率大于所述第三集合中的链路的利用率，所述第三集合中的链路的利用率大于所述第二集合中的链路的利用率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络拓扑、所述流量矩阵、本次搜索得到的网络链路权重矩阵以及分段路由节点的部署率，确定本次选择的分段路由节点集合，包括：通过弗洛伊德函数，计算出在本次搜索得到的网络链路权重矩阵下所述分段路由网络中任意两节点间的最短路；根据计算得到的最短路以及所述流量矩阵，计算每条链路的利用率；针对每个节点，计算以所述节点为起点的链路的利用率的最大值，作为所述节点的最大链路利用率；将所述分段路由网络中的节点按照各自的最大链路利用率从大到小的顺序进行排序；按照所述节点的最大链路利用率从大到小的顺序，选择目标数目的节点加入分段路由节点集合，其中，所述目标数据大于或等于待部署分段路由节点总数，所述待部署分段路由节点总数根据所述分段路由网络的节点总数与所述分段路由节点的部署率确定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络拓扑、所述流量矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之梁，田莹，尹霞，施新刚，郭迎亚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11