基于CCN网络的路由保护方法、路由器及互联网技术

本发明专利技术公开了一种基于CCN网络的路由保护方法、路由器及互联网，在CCN网络的各路由节点配置转发模块、路由切换模块和路由管理模块，路由管理模块通信连接网络的控制器，路由切换模块中存储备用PIT路由；主路径正常状态下，路由节点通过主路由转发数据，备用PIT路由不形成转发路由；当主路径发生异常时，备选路径上的路由节点启动节点保护模式或链路保护模式。本发明专利技术通过设计路由切换模块，在控制面下发转发面过程中，由路由切换模块决策是否下发转发面，基于节点保护和链路保护的方式和方法实现了数据不断流传输，提高了数据传输的安全性和可靠性，且实现了现行网络的不断流设备版本升级等功能。级等功能。级等功能。

【技术实现步骤摘要】
基于CCN网络的路由保护方法、路由器及互联网


[0001]本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于CCN网络的路由保护方法、路由器及互联网。

技术介绍

[0002]随着互联网业务的蓬勃发展，用户关心的重心从信息的存储位置转向信息本身，以信息为中心的网络通信模型，即ICN，成为备受关注的焦点。ICN的核心思想是采用以信息命名的方式取代传统以IP地址为中心的网络通信模型，从而方便用户进行内容搜索和内容获取，实现从以IP地址为中心的转发向以内容为中心的转发的演进。NDN是一种采用名字路由，通过路由器来缓存内容网络体系结构，能够使数据传输更快，并能提高内容的检索效率。NDN的具体实现例子是施乐公司的帕洛阿托研究中心（PARC）的Van Jacobson等提出的内容中心网络，简称CCN。
[0003]CCN路由节点通过3种重要的数据结构完成数据的转发，分别是转发信息库FIB、待定兴趣表PIT和内容缓存库CS。其中，FIB记录当前节点到达内容提供节点的下一跳接口，相当于IP网中的FIB，由路由协议自动生成，是转发兴趣包的依据。与IP转发不同的是，NDN转发允许有一组转发出口，而不限于一个。PIT用于记录已经转发但未响应兴趣包的内容名及其来源接口，目的是使相应的数据包能够准确到达请求者，当响应数据包利用某PIT条目转发后，或者某PIT条目超出阈值，则将该条目删除。CS用于保存路由节点的缓存内容，类似于IP路由器中的缓存，但采用了不同于IP的缓存替换策略，路由器会定期更新CS缓存的信息，对于热点请求的数据路由器进行持续的缓存，而对于超时的数据路由器则将其从缓存中删除。
[0004]对于传统的NDN网络，当客户端请求者请求内容时，首先广播兴趣包，兴趣包到达路由节点后，执行以下步骤：1、路由器根据兴趣包中的内容名，查询CS，如果CS中包含所请求的数据包，则直接向兴趣包的来源接口返回数据包的副本，并丢弃这个已经被满足的兴趣包；2、否则在PIT中继续查询，如果PIT中有该内容名条目，则说明之前已经收到过相同的兴趣包且已经转发，但是没有获得返回结果，需要把该兴趣包的来源接口接入PIT对应的接口列表中，同时将该兴趣包丢弃。当对应数据包返回时，根据接口列表向对应接口回复数据的副本，并将该数据包存储在CS中以满足未来的潜在请求；3、如果CS和PIT中都没有结果，则查找FIB，如果在FIB中发现有对应内容名条目，则说明该节点第一次收到该兴趣包，这时根据FIB的接口列表（不包含兴趣包进来的接口）转发该兴趣包，并在PIT中增加新的条目；4、如果在CS、PIT和FIB三个结构中都没有结果，则说明不存在相关的匹配路由，该节点无法处理这个兴趣包，于是将其丢弃或者泛洪。
[0005]当兴趣包到达缓存有对应请求数据的节点后，就会沿原路径返回一个包含该数据名和数据内容以及发送者签名的数据包到请求节点。需要注意的是，兴趣包和数据包并不
携带主机或接口地址（如IP地址），兴趣包根据所要请求数据的名称路由到数据的持有者，数据包则通过兴趣包经过各个节点时所建立的状态信息反向传送给数据的请求方。
[0006]路由器对于数据包的处理则相对简单，当数据包到达路由节点时，根据数据包的内容名字段，先在CS中查找。如果CS中存在，则丢弃该数据包；如果CS中没有，则在PIT中查找。如果PIT中存在对应条目，将数据转发给该PIT匹配条目的所有接口，并缓存该内容到CS中；如果PIT中没有匹配条目，则丢弃该数据包。
[0007]上述现有技术存在以下缺点：（1）接口故障导致数据报文无法送达：传统CCN中，数据包到达路由节点后，查找PIT路由，按照PIT路由的请求入接口转发出去。但是如果PIT请求入接口此时发生了接口故障例如设备故障或者接口掉线，必然引起数据包在沿途的丢失，特别是数据包到达最后一跳设备的情况下，整个网络资源已经基本传输完成，但是无法送达，必然造成网络资源的浪费。
[0008]（2）容错机制欠缺，用户体验差：某些设备的故障，导致设备缓存CS、PIT路由的失效，引起SDN/FIB路由的收敛，但是对于已经发送的PIT路由和正在按照PIT路由回复的数据报文来说是一个灾难，必然因为中途设备故障而发生数据丢失，等到FIB收敛结束后，需要用户重新发送PIT路由进行相应内容的请求，不利于用户的友好体验。
[0009]（3）无法不断流在线升级：现有的CCN网络是基于无保护链路通道进行的设计，因此整个CCN设备无法在线不断流升级，升级过程中需要SDN/FIB的重新收敛后，用户重新发起PIT请求来完成路由收敛后的二次请求。

技术实现思路

[0010]技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术公开了一种基于CCN网络的路由保护方法、路由器及互联网，其目的在于提供一种节点、链路的CCN保护通道，针对FIB路由根据用户的需求情况，基于PIT的请求通道，在链路保护的情况下，建立PIT的主路径和备选路径，在节点保护的情况下建立节点保护路径，然后下发PIT请求表到主备接口，主请求接口作为数据包转发的接口，在主请求接口故障后，备请求接口快速切换到主请求接口，实现数据流量的不丢包。
[0011]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于CCN网络的路由保护方法，其特征在于，在CCN网络的各路由节点配置转发模块、切换模块和路由管理模块，路由管理模块通信连接CCN网络的控制器，路由切换模块中提前存储PIT主备路由，PIT主备路由包括PIT主路由和PIT备用路由；正常状态下，通过PIT主路由形成的主路径转发数据，PIT备用路由存储在路由切换模块中；当主路径发生异常时，通过PIT备用路由形成的备选路径转发数据，备选路径上的路由节点启动节点保护模式或链路保护模式，各路由节点执行步骤：（1）转发模块感知邻居节点故障，上报路由切换模块；（2）路由切换模块将提前存储的PIT备用路由下发至转发面，进入备选路径，路由切换模块将路径异常信息上报路由管理模块；（3）路由管理模块查找下一可用的PIT主备路由，计算和整合后将下一可用的PIT主备路由下发给路由切换模块；
路由管理模块中如果查找不到下一可用的PIT主备路由，则将最新的节点故障上报控制器，触发控制器进行FIB算路，得到下一可用的FIB主备路由并下发至路由管理模块；路由管理模块基于下一可用的FIB主备路由再次生成下一可用的PIT主备路由；FIB主备路由包括FIB主路由和FIB备用路由；（4）路由切换模块路接收并存储路由管理模块发送的下一可用的PIT主备路由，用于下一次异常发生时的快速切换。
[0012]具体地，当主路径上存在需保护节点时，由控制器根据链路拓扑结构，查找需保护节点的上一跳路由节点和最优下一跳路由节点，并下发FIB主备路由给上一跳路由节点；根据FIB主备用路由沿途生成针对PIT请求的PIT主备路由；所述需保护节点未发生异常时，通过PIT主路由形成的主路径转发数据，PIT备用路由存储在路由切换模块中；当需保护节点发生异常时，最优下一跳路由节点感知到异常后切换到节点保护模式，进入绕过需保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CCN网络的路由保护方法，其特征在于，在CCN网络的各路由节点配置转发模块、切换模块和路由管理模块，路由管理模块通信连接CCN网络的控制器，路由切换模块中提前存储PIT主备路由，PIT主备路由包括PIT主路由和PIT备用路由；正常状态下，通过PIT主路由形成的主路径转发数据，PIT备用路由存储在路由切换模块中；当主路径发生异常时，通过PIT备用路由形成的备选路径转发数据，备选路径上的路由节点启动节点保护模式或链路保护模式，各路由节点执行步骤：（1）转发模块感知邻居节点故障，上报路由切换模块；（2）路由切换模块将提前存储的PIT备用路由下发至转发面，进入备选路径，路由切换模块将路径异常信息上报路由管理模块；（3）路由管理模块查找下一可用的PIT主备路由，计算和整合后将下一可用的PIT主备路由下发给路由切换模块；路由管理模块中如果查找不到下一可用的PIT主备路由，则将最新的节点故障上报控制器，触发控制器进行FIB算路，得到下一可用的FIB主备路由并下发至路由管理模块，路由管理模块基于下一可用的FIB主备路由再次生成下一可用的PIT主备路由；FIB主备路由包括FIB主路由和FIB备用路由；（4）路由切换模块路接收并存储路由管理模块发送的下一可用的PIT主备路由，用于下一次异常发生时的快速切换。2.根据权利要求1所述的一种基于CCN网络的路由保护方法，其特征在于：当主路径上存在需保护节点时，由控制器根据链路拓扑结构，查找需保护节点的上一跳路由节点和最优下一跳路由节点，并下发FIB主备路由给上一跳路由节点，根据FIB主备用路由沿途生成针对PIT请求的PIT主备路由；所述需保护节点未发生异常时，通过PIT主路由形成的主路径转发数据，PIT备用路由存储在路由切换模块中；当需保护节点发生异常时，最优下一跳路由节点感知到异常后切换到节点保护模式，进入绕过需保护节点的备选路径；所述备选路径上的各路由节点的路由切换模块下发PIT转发路由，并上报链路切换情况给控制器，控制器综合计算后，重新下发下一可用的FIB主备路由给所述备选路径上的路由节点，用于下一次故障的再次快速切换。3.根据权利要求1所述的一种基于CCN网络的路由保护方法，其特征在于：当路径发生异常，产生需保护链路时，需保护链路中的各网络节点向控制器上报断电信息后再断电；控制器发现主路径断链后，计算备选路径，并下发切换指令给备选路径上的各个路由节点；备选路径上的各个路由节点接收到切换指令后，切换到链路保护模式，触发路由切换，将存储在路由切换模块中的PIT备用路由下发至转发面，进入绕过需保护链路的备选路径；主路径恢复正常后，需保护链路中的各网络节点向控制器上报状态，触发控制器进行FIB算路，控制器在主路径上的路由节点上，根据需要重新建立PIT主备路由，并同步更新备选路径上的各路由节点中的PIT主备路由。4.根据权利要求1至3任一所述的一种基于CCN网络的路由保护方法，其特征在于：所述CCN网络的各路由节点设置主路由请求接口和备用路由接口，主路由请求接口对应PIT主路由，备用路由接口对应PIT备用路由。
5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，张晨，汪硕，黄韬，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：