一种基于SRv6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SRv6的域内路由保护方法，属于互联网技术领域，当网络中某一链路发生单链路故障时，既可以通过提前计算的备份路径来转发报文，又可以通过已经计算好segmentlist的结点进行转发，即先转发到segment list的最后一个结点，再转发到目的节点。另外，当转发报文的源结点进行工作，源结点到某一邻居结点的链路发生故障时，新生成一棵以源结点为根的增量最短路径树，可为所有受故障影响的目的结点计算备份路径。本发明专利技术提出的方案不仅可以应对网络中决绝所有可能的单链路故障，并且具有较小的时间复杂度。因此本发明专利技术解决了已有路由保护方案诸多复杂问题以及技术缺陷。技术缺陷。技术缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SRv6的域内路由保护方法


[0001]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SRv6的域内路由保护方法。

技术介绍

[0002]当代网络环境下，网络故障的产生无可避免，为了不影响网络的工作效率，及时恢复网络是当前效率工作大环境下极力追求的目标。互联网经过迅速的发展，从最初用来发送邮件信息发展到一个社交时代、流量时代以及人工智能大数据时代，对于信息的即时捕获，网络基础设施有着严格要求。与此同时，互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)在服务质量方面也面临着越来越高的要求，例如向最终用户提供优质的服务质量，包括无间断服务、低延迟、高带宽等。
[0003]面对上述网络中遇到的问题，互联网在设计之初就考虑到使用动态路由协议来应对网络中频繁出现的网络故障，如OSPF、IS
‑
IS等。但研究表明动态路由协议在修复故障的过程中仍存在以下两个方面的问题，即网络中可能会出现路由环路和路由黑洞等问题。而路由保护方案进一步细化为逐跳转发方式和非逐跳转发方式，其中逐条转发方式不需要借助辅助方案的配合，因此不会带来额外的开销，受到因特网服务商的青睐，得到了广泛的部署。
[0004]在逐条转发方式中，等价多路径路由(Equal
‑
Cost Multipath Routing，ECMP)是业界最早采用的一种最简单的路由保护方案，故障保护率偏低，但研究证实该方案无法提供较高的路由可用性；无环备选路径方案(LFA)是目前最受欢迎的路由保护方案，该方案中主要包括三个无环路规则，其分别为LFC，NPC和DC。研究表明LFA方案的故障保护率较低，且实现方式的算法复杂度较高。而U
‑
turn方案主要根据邻居结点的无环路下一跳转发受故障影响的流量，相对于LFA方案在单链路故障方面的保护率更高，但也不能达到100％的故障保护率，因此不能完全保护所有的单链路故障。
[0005]综上所述，在现有的路由保护方案中，有的因结构复杂且无法在实际中部署，有的需要额外的辅助开销，还有一部分方案容易部署，但实现复杂度比较高或故障保护率较低。

技术实现思路

[0006]目前，越来越多的网络运营商正在大规模部署分段路由(Segment Routing，SR)，基于IPv6转发平面的段路由(Segment Routing IPv6，SRv6)的出现，实现了网络可编程性。
[0007]针对上述
技术介绍
中介绍的等价多路径路由、LFA方案、U
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turn方案相对于网络故障保护仍存在诸多复杂问题以及技术缺陷。而本专利技术涉及的SRv6是新一代的IP承载协议，是基于IPv6的段路由，SRv6通过在IPv6报文中插入一个路由扩展头SRH(Segment Routing Header)，将一个显式的IPv6地址栈压入SRH中，通过中间结点不断的进行更新目的地址和偏移地址栈的操作来完成逐跳转发，通过灵活的SRH拓展头，实现了网络可编程，其结合了SR源路由优势和IPV6简洁易拓展的特性。由此本专利技术提出了一种基于SRv6的域内路由保护
方法。
[0008]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。一个网络拓扑可以表示为图G＝(V,E)，在无向图G中，V用来代表网络拓扑中所有结点的集合，E用来表示网络拓扑中所有链路的集合，即对于图G中在一个网络拓扑G＝(V,E)中，spt(v)表示以v为根的最短路径树，N(v)表示在spt(v)上结点v的所有邻居结点的集合，spt(u,(u,v))表示在图G删除链路(u,v)重新生成的以结点u根的最短路径树；D(v)表示v结点的所有子孙结点；DFS(u)表示对结点u进行深度遍历；path(s,d)表示结点s到结点d的最短路径；backp(s,d,(s,x))表示链路(s,x)故障时，结点s到结点d的备份路径；tnode(s,d,(s,x))表示链路(s,x)故障时，结点s到结点d的Segment List。
[0009]综合上述网络标记的描述，本专利技术则是采取以下技术方案：一种基于SRv6的域内路由保护方法，其包括以下步骤：
[0010]步骤1：读取网络拓扑中所有结点和链路存储并生成无向图G；
[0011]步骤2：遍历网络中的每个结点，将每个结点作为源结点s，执行步骤3，若所有结点遍历完成，则算法结束；
[0012]步骤3：对于网络中的源结点s∈V，计算以源结点s为根的最短路径树spt(s)，执行步骤4；
[0013]步骤4：逐个遍历源s结点的邻居结点，执行步骤5，若遍历完成，则执行步骤2；
[0014]步骤5：对步骤2中每一个邻居结点x，x∈N(s)进行深度遍历，将遍历结果放到队列Q中，即Q
←
DFS(x)，并执行步骤6；
[0015]步骤6：在无向图G中，删除链路(s,x)，并重新构造以源结点s为根的增量最短路径树spt(s,(s,x))，遍历队列Q中每个结点作为目的d∈Q，执行步骤7，若遍历结束，则执行步骤4；
[0016]步骤7：在spt(s,(s,x))上，求结点s到结点d的最短路径path(s,d)，若存在，则backp(s,d,(s,x))＝path(s,d)，执行步骤8，若不存在，即执行步骤6；
[0017]步骤8：对备份路径进行顺序倒置，从左向右寻找第一个不属于队列Q的结点，并截取第二个结点到该结点之间的所有结点并进行倒置放入到队列U中，即tnode(s,d,(s,x))＝U，执行步骤6。
[0018]进一步，在上述技术方案中，其中步骤6至8中计算备份路径和segment list的具体方法如下：
[0019]步骤1：在增量最短路径树spt(s,(s,x))上，若存在结点s到结点d的路径，则该路径为备份路径，然后根据备份路径再求segment list；
[0020]步骤2：将步骤1中所有备份路径的顺序进行倒置，寻找到第一个不属于受故障影响的结点，再截取第二个元素到该元素，进行顺序倒置，即得到segment list。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0022]当网络中某一链路发生单链路故障时，本专利技术既可以通过提前计算的备份路径来转发报文，又可以通过已经计算好segment list的结点进行转发，即先转发到segment list的最后一个结点，再转发到目的节点。另外，当转发报文的源结点进行工作，源结点到某一邻居结点的链路发生故障时，新生成一棵以源结点为根的增量最短路径树，可为所有受故障影响的目的结点计算备份路径。在计算过程中，除去源结点外，其余所有的结点最多
被访问一次，每条链路最多被访问一次，由此可见，其计算复杂度为O(VlogV+E)。本专利技术所提供的路由保护方法与DC、U
‑
turn相比，既可以快速的寻找备份结点，缩短网络故障带来的中断时间；又可以达到了100％的故障保护率和达到最优路径的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SRv6的域内路由保护方法，其包括以下步骤：步骤1：读取拓扑文件将所有结点和链路的存储在生成无向图G；步骤2：遍历每个结点，作为源结点s，执行步骤3，否则，若遍历完成，则算法结束；步骤3：对于网络中的结点s∈V，计算以结点s为根的最短路径树spt(s)，执行步骤4；步骤4：逐个遍历源s结点的邻居结点，如果遍历完成，则执行步骤2；步骤5：对步骤2中的每一个邻居结点x，x∈N(s)进行深度遍历，将遍历结果放到队列Q中，Q
←
DFS(x)并执行步骤6；步骤6：在无向图G中，删除链路(s,x)，并重新构造以结点s为根的增量最短路径树spt(s,(s,x))，遍历队列Q中每个结点d∈Q，并执行步骤7，若遍历结束则执行步骤4；步骤7：在增量最短路径spt(s,(s,x))上，求结点s到结点d的最短路径...

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