[發(fā)明專利]基于聚合等價類的網(wǎng)絡(luò)故障分布式處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110020768.1
• 申請日: 2011-01-19
• 公開（公告）號: CN102075360A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊鵬;田銘;扈紅超;孫江;劉宗海;傅敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍信息工程大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

?

（一）、技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)故障處理方法，特別是涉及一種基于聚合等價類的網(wǎng)絡(luò)故障分布式處理方法。

（二）、背景技術(shù):可生存性是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計之初的基本要求之一。IP網(wǎng)絡(luò)規(guī)模呈現(xiàn)爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實時性要求逐漸增強(qiáng)，使得網(wǎng)絡(luò)使用群體對網(wǎng)絡(luò)的生存性要求越來越高，也對網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)能力提出了更大的挑戰(zhàn)。與此同時，因特網(wǎng)是一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，這是因為：（1）因特網(wǎng)是一個即聯(lián)即用的網(wǎng)絡(luò)，不斷有新的設(shè)備加入或損壞的設(shè)備離開，使其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化；（2）人為原因造成配置錯誤或軟件漏洞，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行異常；（3）自然災(zāi)害、設(shè)備斷電等導(dǎo)致節(jié)點或鏈路出現(xiàn)硬件故障；（4）網(wǎng)絡(luò)攻擊頻繁發(fā)生，惡劣的網(wǎng)絡(luò)攻擊能夠短時間內(nèi)造成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備癱瘓。這些原因使因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)頻繁變化，迫切需要通過故障恢復(fù)技術(shù)來保證其可靠性。

如何提高IP網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)速度，成為近幾年學(xué)術(shù)界研究的熱點問題。或者通過協(xié)議功能擴(kuò)展實現(xiàn)路由收斂，或者通過備份路由等手段隔離故障。這些方案可以劃分為：被動式故障恢復(fù)和主動式故障恢復(fù)。

被動式故障恢復(fù)：

被動式故障恢復(fù)是在故障發(fā)生后，根據(jù)當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，通過路由協(xié)議重新計算替代路徑，實現(xiàn)故障恢復(fù)。

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（如：最短路徑優(yōu)先OSPF）是當(dāng)前因特網(wǎng)中主流的域內(nèi)路由協(xié)議，若網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生故障導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通過洪泛鏈路狀態(tài)通告（Link?State?Advertisements，LSAs）至整個或部分網(wǎng)絡(luò)，路由器更新鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，重新計算路由，達(dá)到路由收斂。IP路由的收斂時間主要由故障檢測時間、LSAs的傳播時間和最短路由重新計算時間三部分構(gòu)成。加快路由收斂，應(yīng)當(dāng)分別從縮短各個部分時間入手。這里主要涉及Hello包、LSA、SPF算法的間隔時間，各類計時器（timer）的延遲時間，SPF算法的運行時間以及路由表更新時間等。為縮短上述時間階段，需要加快Hello包的傳輸，減少收斂過程中為保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定而人為設(shè)置的計時器延遲，但同時需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

路由收斂行為使IP網(wǎng)絡(luò)有一定的健壯性，網(wǎng)絡(luò)正是依賴自身的這種健壯性來實現(xiàn)故障恢復(fù)，然而如果收斂耗時長，就無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求。而且在IP路由收斂完成之前，數(shù)據(jù)包會因為目的節(jié)點不可達(dá)或路由產(chǎn)生環(huán)路等原因被丟棄，為了滿足網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求，短暫性的、頻繁發(fā)作的故障會被過濾掉而不被處理，但是此類故障正是網(wǎng)絡(luò)中最常見的故障。

主動式故障恢復(fù)：

主動式故障恢復(fù)是在故障產(chǎn)生前就計算好替代路徑，當(dāng)故障發(fā)生時對故障進(jìn)行本地處理，加快故障恢復(fù)的速度。

故障非敏感路由（Failure?Insensitive?Routing，F(xiàn)IR）使用基于端口轉(zhuǎn)發(fā)的方法進(jìn)行故障恢復(fù)，特別適合解決短暫性的、頻繁發(fā)作的單鏈路故障。多配置路由（Multiple?Routing?Configurations，MRC），對于相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過對鏈路賦予不同的權(quán)值，得到兩個不同的配置，發(fā)生故障時，將流量轉(zhuǎn)移至不含故障鏈路或節(jié)點的配置中。標(biāo)準(zhǔn)組織IETF也提出了大量主動式故障恢復(fù)方案，多拓?fù)渎酚桑∕ulti-Topology?Routing，MTR）就和MRC方法類似。有研究者將節(jié)點、鏈路和共風(fēng)險鏈路組（Shared?Risk?Link?Group，SRLG）作為故障單元，描述了對每個目的節(jié)點都給出其備份路徑的方案。還有使用隧道技術(shù)建立備份路徑的做法。

主動式故障恢復(fù)能夠在毫秒數(shù)量級的時間內(nèi)完成故障恢復(fù)，適合解決網(wǎng)絡(luò)中頻繁發(fā)生的、持續(xù)時間短的故障，可以作為IP路由收斂完成之前進(jìn)行故障恢復(fù)的一道防線。但是這種在故障前計算好備份路徑的方法，會帶來許多資源開銷，使得網(wǎng)絡(luò)資源不能充分被利用。

綜上所述，盡管動態(tài)路由協(xié)議采用被動式方法可以自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，但大部分都是全局收斂，耗時較長；主動式故障恢復(fù)采取的是局部收斂，但是也存在開銷大和穩(wěn)定性差等問題。因此，縮短協(xié)議收斂時間，采用開銷更小的局部收斂是非常必要的，局部收斂使收斂進(jìn)程對網(wǎng)絡(luò)的影響最小，同時盡量避免不可靠的全局收斂。

（三）、發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于聚合等價類的網(wǎng)絡(luò)故障分布式處理方法，該方法能快速有效地應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)故障、縮短故障處理的收斂時間、提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案：