一种高效快速的通用自治信令方案制造技术

本发明专利技术提出一种高效快速的通用自治信令方案；它由在逻辑上具有先后顺序的节点发现、参数协商、参数同步和参数洪泛四个阶段中节点的操作组成，包含“合并发现参数阶段并精简发现消息”、“批量回复精简的发现响应消息”和“基于节点发现过程集中协商”三种新机制，前两种工作在节点发现阶段，第三种工作在参数协商阶段；通过合并发现参数阶段一次性发现多个参数、在中间节点将发现消息的逐个回复改进为一次性批量回复、精简发现消息和发现响应消息以及在协商发起节点内部进行参数协商，降低了控制开销，加快了参数发现过程和协商过程，有利于更早地传输数据。

【技术实现步骤摘要】
一种高效快速的通用自治信令方案
本专利技术属于有线数据网络
，尤其涉及有线网络中采用了IP技术的自治网络(AutonomicNetworks)，特别是网络节点需要通过信令发现彼此、协商参数和资源的有线自治网络场合。
技术介绍
自治系统(参见文献[1]：VinhPC.TowardFormalizedAutonomicNetworking[J].MobileNetworks&Applications,2014,19(5):1-10)最初是在2001年提出的。基本目标是自我管理，包括自我配置，自我优化，自我修复和自我保护(参见文献[2]：BehringerM,PritikinM,BjarnasonS,etal.AutonomicNetworking:DefinitionsandDesignGoals[J].InformationonRfc,2015)。自治系统通过自治功能来实现自我管理行为，同时IP网络最初设计时考虑了类似的自治属性，因此IP网络是分布式的，以承受网络任何部分的中断。由于互联网的巨大成功，IP的网络变得更为庞大，更复杂。人为管理大型ISP和企业级网络变得越来越困难，并且人为管理的运营成本也在迅速增长。因此，对于网络中自治行为的需求量日益剧增。通过将网络管理能力迁移到网络元素来大大地分散网络管理逻辑，在此基础上建立了自治网络的参考模型如说明书附图1所示。为了实现自治网络，设备应体现自治服务。自治通信寻求提高网络和服务的能力，来处理未知的网络变化，如拓扑、负载、任务、网络能访问的物理及逻辑特征等。它通过自我配置、自我优化、自我修复和自我保护简化了复杂通信结构的管理，降低了人工干预和管理的需要。在传统网络体系结构中引入自治化，是解决网络管理、运营、业务的部署和扩展等方面的重要手段之一，自治网络并不是一个全新概念，例如开放最短路径优先协议(OpenShortestPathFirst，OSPF)(参见文献[3]：HindsA,AtojokoA,ZhuSY.EvaluationofOSPFandEIGRPRoutingProtocolsforIPv6[J].InternationalJournalofFutureComputer&Communication,2013,2(4):287-291)和中间系统到中间系统(IntermediateSystemtoIntermediateSystem，IS-IS)中节点就体现了完全的自治功能。自治化是未来网络体系结构研究的主要方向和研究趋势之一。在网络体系结构中引入自治化功能，以便实现网络的网络自我管理功能的自治属性。自治网络可以通过自我感知获取相比传统互联网络更详细的信息，不仅包括系统内信息，还可以感知网络环境、客户需求、业务状态甚至是更高层次的网络策略。网络自治化以后，不仅能降低管理的复杂性、减少人工管理网络的成本，并且还能适应网络技术和服务多样化发展，满足网络用户不断增加的多样需求，网络自治化将成为互联网发展的必然趋。许多国家对自治网络体系架构的研究非常重视，投入大量资金设立了一些基金用于资助未来网络的研究项目和工作组。例如欧盟在2008年启动的信息通信领域(InformationCommunicationTechnology，ICT)第七框架计划(7thFrameworkProgramme，FP7)中自治网络体系架构的研究项目。以及情景和自治通信(SituatedandAutonomicCommunication，SAC)，该研究项目是欧盟信息社会技术(InformationSocietyTechnology，IST)的未来和新兴技术(FutureandEmergingTechnologies，FET)计划中的一个研究领域，国家683项目对于“广义上下文感知的自治化网络体系结构模型(Context-awarebasedAutonomicNetworkModel，CAANM)”的研究。2014年底，互联网工程任务组(InternetEngineeringTaskForce，IETF)成立了自治网络集成模型方案(AutonomicNetworkingIntegratedModelApproach，ANIMA)工作组。该工作组旨在制定自治网络的技术标准。ANIMA工作组并非要定义一种全新的网络架构，而是在现有网络基础上的演进，在现有网络上逐渐集成自治网络技术。因此，ANIMA工作组致力于开发出自组织网络所需用的基础、可重用的技术组件。ANIMA选择了分布式的技术路线，即通过扩展路由器等设备的交互，来使得设备直接通过协议来管理、控制网络。本着“基础可重用的组件”，与“分布式”的思想，ANIMA工作组目前定义了以下三个具体的部分：通用自治信令协议(GenericAutonomicSignalingProtocol，GRASP)、自治控制平面(AutonomicControlPlane，ACP)和安全自启动机制(BootstrapKeyInfrastructure，BRSKI)(参见文献[4]：LiuB,BormannC,CarpenterB.AGenericAutonomicSignalingProtocol(GRASP)[J].InformationonRfc,2016)。自治网络需要能够管理许多不同类型的参数，并考虑诸如延迟，负载，未使用或有限资源，资源请求冲突，安全设置，省电，负载平衡等多个维度。状态信息和资源度量需要在节点之间共享，用于动态调整资源和用于监视目的，因此自治节点之间具有特定的信令需求，特别是他们需要发现彼此，使彼此状态同步，直接协商参数和资源。发现，同步或协商的参数被称为技术目标(technicalobjective)，简称为目标(objective)，技术目标为可配置的参数。因此ANIMA工作组定义了通用自治信令协议用于实现自治节点的发现、同步、协商等功能。实现自治功能的实体是自治服务代理(AutonomicServiceAgent,ASA)(参见文献[5]：CarpenterB,CiavagliaL,JiangS.GuidelinesforAutonomicServiceAgents[J].InformationonRfc,2016)，而实现自治节点之间的通信则采用通用自治信令协议。没有任何特定形式的网络拓扑的假设。当设备启动时没有预先配置，设备并不预先知道该网络的拓扑结构。该协议本身适用于小型或扁平的网络结构，例如小型办公室网络或家庭网络以及大型专业管理的网络。因此，发现机制需要能够允许设备自我引导，而无需对网络拓扑结构进行任何的假设。在一般情况下，任何一对自治节点之间都需要通信，例如协商或同步网络参数，所以需要一个通用的信令协议。为了适用于所有自治节点，发现和协商必须能够处理任何类型的网络参数，包括处理需要复杂数据结构的网络参数。为此人们提出通用自治信令协议用于自治节点间的通信。通用自治信令协议定义了四种类型的信令机制，即发现机制、协商机制、同步机制、洪泛机制，四种机制分别的作用为：发现机制:自治服务代理根据特定目标参数发现网络拓扑中支持该目标参数的节点，获取节点的地址信息，这些节点可以稍后被用作协商本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效快速的通用自治信令方案，其特征是：包括在逻辑上有先后关系的节点发现、参数协商、参数同步和参数洪泛四个阶段的操作，具体如下：S1：所述节点发现阶段，用于发现网络中支持同一目标参数的节点并获取相应节点地址信息；本阶段运行“合并发现参数阶段并精简发现消息”和“批量回复精简的发现响应消息”两种新机制，本阶段运行过程和上述新机制具体实现过程如下：S11：首先，节点判断自己类型；如果是发现发起节点，执行步骤S12；如果不是发现发起节点，执行步骤S14；S12：发现发起节点运行“合并发现参数阶段并精简发现消息”新机制，根据当前节点支持的技术参数，将多参数情况下需进行多次的发现阶段进行合并，合并成一个发现阶段，将多个参数字段合并至同一发现消息，将参数值字段省略，用一个循环计数字段来统一表示多个参数值中的循环计数字段并放入发现消息中，然后执行步骤S13；S13：发现发起节点在本地链路上周期性地广播按需合并了多个参数并精简了的发现消息，然后执行步骤S17；S14：不是发现发起节点的节点如果收到发现消息，则提取该发现消息的源节点地址、合并的参数和会话ID，接着判断自己是否支持发现消息里的目标参数；如果不支持，则转至步骤S15；如果支持，则生成一个发现响应消息，并将该消息确认字段中自己支持的参数的值置为1；然后执行步骤S15；S15：判断该发现消息中的循环计数值是否大于0，如大于0则将该消息采用广播的形式转发给其他节点，然后执行步骤S16；如循环计数值等于0则将该消息丢弃；S16：不是发现发起节点的节点如果收到其他节点回复的发现响应消息，则判断该发现响应消息是否与自己转发的发现消息对应；如果不对应则丢弃该消息，不做其它操作；如果对应，则采用“批量回复精简的发现响应消息”新机制，在规定时间内将其他节点的发现响应消息和本节点的发现响应消息合并；由于生成的发现响应消息中的参数和发现消息中的参数是一一对应的，参数名字段显得冗余，并且发现响应消息回复的方式采用的是单播逐跳的形式，参数字段中的循环计数字段显得冗余，因此将这两个字段省去；然后发送合并的发现响应消息给父节点；如果本节点没有发现响应消息则不合并；S17：发现发起节点广播发现消息后，设定一个超时时间，在超时时间内等待接收发现响应消息；如果收到发现响应消息，判断会话字段是否是一致；如果不一致则丢弃该消息，不做其它操作；如果一致是则将收到的发现响应消息缓存在节点内；如果在超时时间内没收到发现响应消息则执行步骤S11再次发送发现消息，直至达到重发次数限制或收到发现响应消息；S2：所述参数协商阶段，节点根据发现过程获得的信息，使网络节点的目标参数协商一致，本阶段运行“基于节点发现过程集中协商”新机制，本阶段运行过程和上述新机制具体实现过程如下：S21：协商发起节点从节点发现过程收到的发现响应消息中获取支持同一目标参数的节点的地址及参数值；然后执行下一步；S22：协商发起节点根据参数类型选择出的相应的协商策略，然后运行“基于节点发现过程集中协商”新机制，在自己内部集中对参数值进行协商，得出协商一致后的统一参数值，然后执行下一步；S23：协商发起节点生成一个协商消息，将统一参数值放入其中，然后将协商消息发送给支持该参数的节点；S24：收到协商消息的非协商发起节点，判断自己是否支持该消息中的参数；如果不支持则丢弃该消息，不做其它操作；如果支持，则取出其中的参数值，将其作为协商后的参数值并进行存储；S3：所述参数同步阶段，用于统一两个节点的参数值；其基本操作是一个节点向另一个节点请求参数值，另一个节点将该参数值回复给请求节点；S4：所述参数洪泛阶段，用于全网节点统一参数值；其基本操作是一个节点将设定的参数值用全网广播的方式发送给所有节点；收到该参数值的节点存储该值以备后用。...

【技术特征摘要】
1.一种高效快速的通用自治信令方案，其特征是：包括在逻辑上有先后关系的节点发现、参数协商、参数同步和参数洪泛四个阶段的操作，具体如下：S1：所述节点发现阶段，用于发现网络中支持同一目标参数的节点并获取相应节点地址信息；本阶段运行“合并发现参数阶段并精简发现消息”和“批量回复精简的发现响应消息”两种新机制，本阶段运行过程和上述新机制具体实现过程如下：S11：首先，节点判断自己类型；如果是发现发起节点，执行步骤S12；如果不是发现发起节点，执行步骤S14；S12：发现发起节点运行“合并发现参数阶段并精简发现消息”新机制，根据当前节点支持的技术参数，将多参数情况下需进行多次的发现阶段进行合并，合并成一个发现阶段，将多个参数字段合并至同一发现消息，将参数值字段省略，用一个循环计数字段来统一表示多个参数值中的循环计数字段并放入发现消息中，然后执行步骤S13；S13：发现发起节点在本地链路上周期性地广播按需合并了多个参数并精简了的发现消息，然后执行步骤S17；S14：不是发现发起节点的节点如果收到发现消息，则提取该发现消息的源节点地址、合并的参数和会话ID，接着判断自己是否支持发现消息里的目标参数；如果不支持，则转至步骤S15；如果支持，则生成一个发现响应消息，并将该消息确认字段中自己支持的参数的值置为1；然后执行步骤S15；S15：判断该发现消息中的循环计数值是否大于0，如大于0则将该消息采用广播的形式转发给其他节点，然后执行步骤S16；如循环计数值等于0则将该消息丢弃；S16：不是发现发起节点的节点如果收到其他节点回复的发现响应消息，则判断该发现响应消息是否与自己转发的发现消息对应；如果不对应则丢弃该消息，不做其它操作；如果对应，则采用“批量回复精简的发现响应消息”新机制，在规定时间内将其他节点的发现响应消息和本节点的发现响应消息合并；由于生成的发现响应消...

【专利技术属性】
技术研发人员：任智，姜楠，秦军，康健，雷宏江，曹建玲，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50