一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法，属于互联网技术领域，解决了现有DC方法无法在提高故障保护率的同时又不增加网络额外负担的技术问题。该方案包括：节点c计算以自身为根的最短路径树spt(c)；将与其直接相连的链路的代价设置为0；根据增量最短路径优先计算新的最短路径树spt'(c)；根据spt(c)和spt'(c)计算节点c到所有目的的备份下一跳。本发明专利技术可以为运行算法的节点计算出符合DC规则的所有备份下一跳，不仅降低了DC方案的实现复杂度，并且与DC具有同样的故障保护率。

An intra domain routing protection method based on incremental shortest path priority

The invention discloses an intra domain routing protection method based on incremental shortest path first, which belongs to the Internet technology field, and solves the technical problem that the existing DC method can not improve the failure protection rate without increasing the additional burden of the network. The program includes: node C for the calculation of the shortest path tree roots with its own SPT (c); the link will be directly connected with the price set to 0; according to the incremental shortest path first calculate the shortest path tree, the new spt'(c); according to SPT (c) and spt' (c) C nodes to all the backup next hop. The invention can calculate all the backup next to the DC rule for the nodes of the operation algorithm, not only reduces the complexity of the DC program, but also has the same fault protection rate with DC.

【技术实现步骤摘要】
一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法
本专利技术属于互联网
，涉及域内路由保护方案，具体涉及一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法。
技术介绍
互联网的飞速发展使其成为全球最主要的通信基础设施。因此，越来越多的应用程序部署在互联网上，人们对互联网的依赖达到了前所未有的程度，生活在以网络为核心的时代。互联网在设计之初主要支持一些非实时应用，例如发送邮件，传送文件等。但是，现在许多实时应用程序部署在互联网上，例如VoIP(VoiceoverInternetProtocol)，电话会议，视频，远程控制等。因为实时应用对网络时延和丢包率更加敏感，所以这些应用对网络的可靠性提出了更加苛刻的要求。但是目前互联网采用的域内路由协议利用最短路径转发报文，当故障出现时，路由协议需要重新收敛，从而导致报文丢失。现在部署的域内路由协议的慢收敛速度无法满足实时应用对网络可靠性的要求，因此提高域内路由可靠性成为学术界和工业界密切关注的一个重要研究课题。为了缓解域内路由协议慢收敛和实时应用之间的矛盾，许多研究人员开始致力于提高网络可靠性的研究。业界一般采用被动恢复方案和路由保护方案来提高网络的可靠性。被动恢复方案主要通过调整路由协议的默认参数加快路由收敛速度，但是该方案可能导致路由震荡，造成网络不稳定。路由保护方案的基本思路是：给定网络拓扑结构，根据无环路规则预先计算出所有节点到达目的地址的备用下一跳，当网络出现故障时利用这些备用下一跳转发受影响的报文，从而降低网络中断时间，减少报文丢失率，进而大大提高网络可靠性。根据转发报文的方式可以将路由保护方案分为非逐跳转发和逐跳转发。非逐跳转发方式需要利用辅助机制的协助，如Not-Via、隧道和多协议标签交换(MPLS，Multi-ProtocolLabelSwitching)等，这些辅助机制需要消耗大量的存储空间并且增加了转发开销，对协议的改动较大，不容易实际部署。逐跳转发方式和目前互联网域内路由协议的转发方式是相同的，因此受到了学术界的青睐。在基于逐跳转发的路由保护方案中，DC(DownstreamCriterion)是一种较为经典并且受到关注的路由保护方案。针对DC算法复杂度较高的问题，本专利技术设计一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法，该方法不仅具有较高的计算效率，并且和DC具有同样的故障保护率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法，该方法可以快速实现DC规则，并且与DC具有相同的故障保护率。由于本专利技术为一种分布式解决方案，所有节点采用的方法是相同的，因此下面假设计算节点为c。为了方便描述，我们先定义一些标记，这些标记适用于整个专利技术。我们用图G＝(V,E)表示一个网络拓扑结构，V为该拓扑中节点的集合，E为该拓扑中边的集合。对于N(v)表示该节点的所有邻居节点，spt(v)为以该节点为根的最短路径树，D(spt(v),x)表示在spt(v)中x的所有子孙节点。对于w(i,j)为该边对应的代价；对于cost(c,d)表示这两个节点之间的最小代价，dn(c,v)表示根节点c到节点v的默认下一跳，bn(c,v)表示根节点c到节点v的备份下一跳的集合。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法，包括以下步骤：步骤S101：计算以节点c为根节点的最短路径树spt(c)，包括以下步骤：步骤11，网络中所有路由器根据开放最短路径优先(OSPF)协议获取域内拓扑结构；步骤12，创建一个优先级队列，优先级队列中节点对应的结构体由路由器标识、节点代价、父亲节点和访问标识组成；将网络中所有节点的结构体进行初始化；节点结构体包括，该节点的路由器标识、节点代价、父亲节点和访问标识；将根节点c的节点代价设置为0，将其余节点的节点代价设为无穷大，设置所有节点的父亲节点为空，设置所有节点的访问标记为未访问，路由器ID为Loopback接口(回环接口)地址；将根节点c加入到该队列中；步骤13，检查优先级队列中是否为空；如果不为空，则执行步骤14；如果为空，则执行步骤S102；步骤14，根据节点出队列规则选取一个节点出队列，将出队列的节点存储在变量v中，并且将其访问标识属性设置为已访问，所述节点出队列规则：(1)如果节点代价不同时，选择节点代价最小的节点出队列；(2)如果多个节点具有相同的节点代价时，选择路由器标识最小的节点出队列；步骤15，如果出队列的节点不是根节点c，计算出根节点c到该节点的默认下一跳；当一个节点出队列后，将该节点的节点代价t(c,v)的数值赋给节点c到该节点的最小代价cost(c,v)即cost(c,v)＝t(c,v)，其中t(c,v)表示节点v的节点代价；通过下面的方法计算根节点c到v的默认下一跳dn(c,v)：其中，p(c,v)表示节点v的父亲节点；步骤16，遍历节点v的未被访问过的邻居节点，根据更新邻居节点的节点代价和父亲节点的方法，并且将更新后的节点存储在优先级队列中；所述更新邻居节点的节点代价和父亲节点的方法：将节点v的邻居节点存储在变量u中，如果节点u的访问标识为未访问，并且节点代价满足t(c,u)＞cost(c,v)+w(v,u)，则将其节点代价更新为t(c,u)＝cost(c,v)+w(v,u)，节点u的父亲节点可以表示为p(c,u)＝v；步骤17，如果节点u是节点v的最后一个未被访问的邻居或者节点u的所有邻居都被访问过，则执行步骤13，否则继续遍历其下一个邻居节点，并且执行步骤16；步骤S102：改变与根节点c直连节点的权值，如果x∈N(c)，则将链路(c,x)和链路(x,c)的权值调整为0，即w(c,x)＝w(x,c)＝0，并且将该链路权值变化量存储在变量weight中，N(c)表示根节点c的邻居节点；步骤S103：计算新的最短路径树，包括以下步骤：步骤31，将除去根节点c的所有节点的访问标识设置为未访问，找出节点x的所有子孙节点D(spt(c),x)，如果y∈D(spt(c),x)，则将cost(c,x)＝cost(c,x)-weight，将D(spt(c),x)中所有节点的访问标记设置为已访问，对于如果该节点未被访问并且与D(spt(c),x)中的节点直接相连，根据t(c,m)＝cost(c,x)+w(x,m)计算该节点的节点代价；如果t(c,m)＜cost(c,m)，则将节点m的节点代价修改为t(c,m)，父亲节点修改为节点x；将节点m加入到优先级队列中；步骤32，检查优先级队列中是否为空，如果不为空，则执行步骤33，如果为空，则执行步骤S104；步骤33，根据节点出队列规则选取一个节点出队列，将出队列的节点存储在变量v中，并且将其访问标识属性设置为已访问；当一个节点出队列后，将该节点的节点代价t(c,v)的数值赋给节点c到该节点的最小代价cost(c,v)即cost(c,v)＝t(c,v)，其中t(c,v)表示节点v的节点代价；所述节点出队列规则：(1)如果节点代价不同时，选择节点代价最小的节点出队列；(2)如果有多个节点具有相同的节点代价时，选择路由器标识最小的节点出队列；步骤34，遍历节点v的未被访问过的邻居节点，根据更新邻居节点的节点代价和父亲节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法，包括以下步骤：步骤S101：计算以节点c为根节点的最短路径树spt(c)，包括以下步骤：步骤11，网络中所有路由器根据开放最短路径优先(OSPF)协议获取域内拓扑结构；步骤12，创建一个优先级队列，优先级队列中节点对应的结构体由路由器标识、节点代价、父亲节点和访问标识组成；将网络中所有节点的结构体进行初始化；节点结构体包括，该节点的路由器标识、节点代价、父亲节点和访问标识；将根节点c的节点代价设置为0，将其余节点的节点代价设为无穷大，设置所有节点的父亲节点为空，设置所有节点的访问标记为未访问，路由器ID为回环接口地址；将根节点c加入到该队列中；步骤13，检查优先级队列中是否为空；如果不为空，则执行步骤14；如果为空，则执行步骤S102；步骤14，根据节点出队列规则选取一个节点出队列，将出队列的节点存储在变量v中，并且将其访问标识属性设置为已访问；步骤15，如果出队列的节点不是根节点c，计算出根节点c到该节点的默认下一跳；当一个节点出队列后，将该节点的节点代价t(c,v)的数值赋给节点c到该节点的最小代价cost(c,v)即cost(c,v)＝t(c,v)，其中t(c,v)表示节点v的节点代价；通过下面的方法计算根节点c到v的默认下一跳dn(c,v)：...

【技术特征摘要】
1.一种基于增量最短路径优先的域内路由保护方法，包括以下步骤：步骤S101：计算以节点c为根节点的最短路径树spt(c)，包括以下步骤：步骤11，网络中所有路由器根据开放最短路径优先(OSPF)协议获取域内拓扑结构；步骤12，创建一个优先级队列，优先级队列中节点对应的结构体由路由器标识、节点代价、父亲节点和访问标识组成；将网络中所有节点的结构体进行初始化；节点结构体包括，该节点的路由器标识、节点代价、父亲节点和访问标识；将根节点c的节点代价设置为0，将其余节点的节点代价设为无穷大，设置所有节点的父亲节点为空，设置所有节点的访问标记为未访问，路由器ID为回环接口地址；将根节点c加入到该队列中；步骤13，检查优先级队列中是否为空；如果不为空，则执行步骤14；如果为空，则执行步骤S102；步骤14，根据节点出队列规则选取一个节点出队列，将出队列的节点存储在变量v中，并且将其访问标识属性设置为已访问；步骤15，如果出队列的节点不是根节点c，计算出根节点c到该节点的默认下一跳；当一个节点出队列后，将该节点的节点代价t(c,v)的数值赋给节点c到该节点的最小代价cost(c,v)即cost(c,v)＝t(c,v)，其中t(c,v)表示节点v的节点代价；通过下面的方法计算根节点c到v的默认下一跳dn(c,v)：其中，p(c,v)表示节点v的父亲节点；步骤16，遍历节点v的未被访问过的邻居节点，根据更新邻居节点的节点代价和父亲节点的方法，更新邻居节点的节点代价和父亲节点，并且将更新后的节点存储在优先级队列中；步骤17，如果节点u是节点v的最后一个未被访问的邻居或者节点u的所有邻居都被访问过，则执行步骤13，否则继续遍历其下一个邻居节点，并且执行步骤16；步骤S102：改变与根节点c直连节点的权值，如果x∈N(c)，则将链路(c,x)和链路(x,c)的权值调整为0，即w(c,x)＝w(x,c)＝0，并且将该链路权值变化量存储在变量weight中，N(c)表示根节点c的邻居节点；步骤S103：计算新的最短路径树，包括以下步骤：步骤31，将除去根节点c的所有节点的访问标识设置为未访问，找出节点x的所有子孙节点D(spt(c),x)，如果y∈D(spt(c),x)，则将cost(c,x)＝cost(c,x)-weight，将D(spt(c),x)中所有节点的访问标记设置为已访问，对于如果该节点未被访问并且与D(spt(c),x)中的节点直接相连，根据t(c,m)＝cost(c,x)+w(x,m)计算该节点的节点代价；如果t(c,m)＜cost(c,m)，则将节点m的节点代价修改为t(c,m)，父亲节点修改为节点x；将节点m加入到优先级队列中；步骤32，检查优先级队列中是否为空，如果不为空，则执行步骤33；如果为空，则执行步骤S104；...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿海军，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14