用于提供覆盖网络的路由选择体系结构的方法和系统技术方案

提出一种能够根据平面标识符进行路由选择的链路状态覆盖路由选择协议。基于平面标识符的5路由选择所存在的很基本的问题在于，标识符空间不能聚合。所有现有的路由选择基于分级结构和IP地址到网络地址的聚合，即所谓的子网化。所提出的路由选择协议能够判定到目的地的最佳路径，其中考虑了不同的可能参数(例如往返时间)。通过不根据单个终端节点标识符进行判定、而是根据网络标识符进行路由选择判定，来解决10协议的可缩放性。

Method and system for providing a routing architecture for an overlay network

A link state overlay routing protocol for routing based on planar identifier is proposed. The basic problem with the 5 routing based on flat identifiers is that the identifier space cannot be aggregated. All existing routing options are based on aggregation of hierarchical structures and IP addresses to network addresses, called subnets. The proposed routing protocol can determine the best path to the destination, taking into account different possible parameters (such as round trip time). The scalability of the 10 protocol is solved by not judging by a single terminal node identifier, but by routing decisions based on network identifiers.

【技术实现步骤摘要】
用于提供覆盖网络的路由选择体系结构的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2006年11月27日提交的标题为“覆盖网络的路由选择体系结构”的美国临时申请序号60/867347的权益。上面提及的申请的内容通过引用结合到本文中。
一般来说，本申请涉及网络，而具体来说，涉及异构第3层网络。更具体来说，本申请涉及异构第3层网络的覆盖路由选择体系结构。
技术介绍
过去几年来，覆盖网络已在学术界以及在工业中得到关注。各种覆盖应用通过因特网扩展，使它普遍存在并且被终端用户大量使用。覆盖网络能够改进现有基础设施网络的可靠性、性能以及可用性。覆盖网络提供解决若干组网问题的优良方式，特别是在不应当对现有网络进行变更并且网络为异构时。目前，在文献中很少找到解决在构建于平面标识符(flat identifier)之上的覆盖网络中的分组路由选择的问题的解决方案。基于平面标识符的路由选择所存在的基本问题在于，平面标识符空间不能聚合。现有路由选择的大多数基于分级结构和因特网协议(IP)地址到网络地址的聚合，即所谓的子网化(sub-netting)。将子网掩码应用于IP地址允许你来识别地址的网络和节点部分。文件共享覆盖应用通常根据平面标识符来构建。这种类型的覆盖应用依靠分布式哈希表(DHT)，以便找到给定资源。DHT是一种类型的分散分布式数据结构。参与DHT的各节点具有一个唯一的覆盖标识符，通常为平面标识符。但是，标识符不用于数据分组路由选择；它们用于路由查找给定资源(例如文件)的消息。这些覆盖网络中的会话通信建立通过将(资源的)覆盖标识符解析为(资源持有者的)基础(underlay)地址来实现，然后完全在基础级进行数据分组路由选择。因此，数据分组路由选择依靠基础网络的路由选择机制(例如IPv4)。这种解决方案是适当的，因为仅假定一个同构基础网络。注意，这要求用于参与覆盖网络的所有节点的一个唯一同构第3层技术。但是，当异构第3层网络(或域)共存时，节点的网络地址对另一个对等体可能无意义。在过去数年已经提出实现DHT的概念的若干协议,例如CAN、Chord、Pastry和Tapestry协议。虽然这些协议具有某些差异，但是它们都利用相同的原理；密钥通常通过对文件名进行哈希来产生。生成的密钥用于在作为DHT的成员的节点所形成的覆盖网络中存储或查找文件的定域性(locality)信息。DHT内部路由选择算法、即用于路由存储和查找消息的机制是DHT协议的中心。成员节点形成覆盖网络，其中各节点具有作为相邻节点的一组其它节点。当继续进行给定密钥的查找时，消息通过覆盖网络路由到负责那个密钥的节点。系统的整体可缩放性和性能与路由选择算法效率直接关联。为了分发处理和存储负荷，各节点处理哈希空间的一部分，并因此负责某个密钥范围。在给定密钥的情况下，所有节点可有效地将消息路由到负责那个密钥的唯一节点。DHT提供例如分散化、可缩放性、负荷平衡、容错性和自修复等性质。分散化通过节点分发密钥，以及发生系统的组织而没有任何中央协调。没有节点比任何其它节点更重要。可缩放性允许系统处理甚至具有高变动(churn)的大量节点(频繁地加入和离开结构的节点)。一般来说，查找过程的成本随节点数量的对数增长。使用一致哈希函数的负荷平衡使密钥范围遍布于具有高概率的节点，从而提供进行负荷平衡的固有方式。系统的容错甚至在发生一些节点的故障时也提供可靠性。自修复实现系统的自动重组，从而反映新加入、离开或者出故障的节点。DHT节点可加入或离开网络。协议必须解决这个问题，以便使系统保持一致(consistent)。通过在节点加入或离开网络时适当地更新路由选择表来确保一致性。基本结构围绕抽象平面密钥空间构建，它按照密钥空间分区方案在参与节点之间划分。各实现使用一致哈希的某种变体将对象(例如文件名)映射到密钥。一致哈希意味着高变动率仅影响相邻节点拥有的密钥集合，所有其它节点未受影响。存储对象从一个节点到另一个节点的移动的最小化减少重组时间，从而允许系统中的节点的高到达和离开率。这与其中一个哈希桶(hash bucket)的添加或删除需要整个密钥空间的再映射的常规哈希表形成对照。关键问题是如何以查找过程变得有效的方式来组织节点。此外，查找过程的效率取决于复制数据的位置和数量、取决于所使用的高速缓存机制以及取决于如何进行密钥的搜索。在接收到查找查询时，节点检查与所搜索的密钥对应的数据是否本地存储。在那种情况下，返回数据，并且搜索结束。如果情况不是那样，则节点选择更接近存储数据的位置的对等体，并且向此节点转发查询。“更接近”对等体的定义是协议相关的。节点保存DHT路由选择表，以便帮助查找(或存储)查询转发的判定。该过程与IP分组路由选择相似一如果路由器不能直接传递分组，则它选择更接近最终目的地的另一个路由器。DHT中的路由选择针对向其中存储密钥的节点发送查询。路由选择表保存相邻节点的集合。相邻关系除了别的以外还可基于物理接近、节点标识符接近、后继和前导关系。图1示出Chord环,它可能是最熟知的DHT协议。Chord协议使用快速一致哈希函数，该哈希函数使用例如MD5等密码哈希函数向各节点分配m位标识符。节点通过对它自己的IP地址进行哈希来接收标识符。图1中，m = 3，阴影圆圈表示节点，以及密钥1、2和6分别存储在节点1、3和O中。标识符空间可示为以升序顺时针设置的模2m的圆。将密钥k分配给其标识符在标识符空间中等于或跟随k的第一节点。这个节点又称作密钥k的后继节点。公认的知识是目前两种功能性使IP地址过负荷:定位符，因为IP地址用于在网络中路由分组；以及识别码，因为IP地址也用于指定接口卡。IP地址中的两种功能性的过负荷是使节点的移动性成为难题的方面之一。可连接自主管理的异构第3层网络，但是目的地的网络地址对另一个节点可能无意义。因此，本领域需要用于与异构第3层网络相关联的覆盖网络的可缩放、可靠且有弹性的路由选择体系结构。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供一种在覆盖网络中路由数据分组的方法，该覆盖网络构建于异构第3层域。该方法包括以下步骤:定义唯一的自生成平面标识符并且将其与第3层域中的第3层网络地址关联；利用用于将通信会话绑定(bind)到平面标识符而不是第3层网络地址的传输协议；利用能够在覆盖网络以及在第3层网络中进行路由的覆盖路由器(Overlay Router);适合在不同的第3层协议之间进行转换的覆盖路由器；向适合在异构第3层域中进行工作的分级分布式哈希表登记终端节点；以及在覆盖网络中经由覆盖路由器在已登记终端节点之间路由数据分组，利用包含网络标识符而不是终端节点标识符的数据分组中的覆盖路由器报头。在另一个方面，本专利技术提供一种用于构建于异构第3层域的覆盖网络的路由选择体系结构。该体系结构包括:用于定义唯一的自生成平面标识符并且将其与第3层域中的第3层网络地址关联的部件；用于将通信会话绑定到平面标识符而不是第3层网络地址的传输协议；适合在覆盖网络以及在第3层网络中进行路由的至少一个覆盖路由器，覆盖路由器适合在不同的第3层协议之间进行转换；用于向适合在异构第3层网络中进行工作的分级分布式哈希表登记终端节点的登记部件；以及用于在覆盖网络中在已登记终端节点之间路由数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合并异构网络域中DHT环的方法，其中每个域包括DHT环，所述方法特征在于：确定节点为第一和第二DHT环所共有；通过建立经由所述公共节点的间接链路，启动所述第一DHT环中的节点与所述第二DHT环中的节点之间的链路；创建所述第一与第二DHT环之间的间接链路，所述第一和第二DHT环在相同分层级上并且具有公共的至少一个覆盖路由器；以及创建到在DHT环分层结构中安置得更高的DHT环的虚拟链路，直到所有DHT环被合并为单个逻辑环。

【技术特征摘要】
2006.11.27 US 60/8673471.一种合并异构网络域中DHT环的方法，其中每个域包括DHT环，所述方法特征在于: 确定节点为第一和第二 DHT环所共有； 通过建立经由所述公共节点的间接链路，启动所述第一 DHT环中的节点与所述第二DHT环中的节点之间的链路； 创建所述第一与第二 DHT环之间的间接链路，所述第一和第二 DHT环在相同分层级上并且具有公共的至少一个覆盖路由器；以及 创建到在DHT环分层结构中安置得更高的DHT环的虚拟链路，直到所有DHT环被合并为单个逻辑环。2.如权利要求1所述的方法，其中，创建所述第一与第二DHT环之间的间接链路，所述方法特征还在于使DHT环之间的链路适合指向附连到与目的地DHT节点相同的网络域的覆盖路由器。3.如权利要求1所述的方法，其中，DHT路由表存在于所述DHT环的每个的每一个节点中，以及对两个DHT环所共有的所述节点包括来自两个DHT环的表。4.如权利要求1所述的方法，其中，域的所述级和DHT环的所述级定义为到达核心网络所需的覆盖路由器的最小数量加I。5.如权利要求4所述的方法，其中，如果不存在相同分层级上的环，则当存在为特定DHT环和下一个更高DHT环所共有的至少一个覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：A韦林，V索扎，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：