[發明專利]一種基于混合SDN網絡的單鏈路故障路由保護方法

有效

• 申請號: 202010944820.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112311665B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 耿海軍
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H04L12/703
• 分類號: H04L12/703;H04L12/733
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發明公開了一種基于混合SDN網絡的單鏈路故障路由保護方法，屬于互聯網技術領域，解決了傳統網絡中LFC無法應對網絡中所有可能出現的單鏈路故障情形的問題。本發明首先計算出所有未被LFC規則保護的源目的節點對；然后通過在網絡中部署SDN節點，保護上述未被保護的所有源目的對，從而使得該方法可以應對網絡中所有可能出現的單故障情形。本發明提出的方法不僅可以應對混合SDN網絡中所有的單鏈路故障，并且具有較小的運行時間和路徑拉伸度。因此本發明是一種可以在混合SDN網絡中部署的高效的路由保護方法。

技術領域

本發明涉及路由保護技術領域，更具體地說，涉及一種基于混合 SDN網絡的單鏈路故障路由保護方法。

背景技術

SDN是最近興起的一種新型的網絡體系架構，該架構最大的特 點是解耦了控制平面和轉發平面的功能。控制平面由一個或者多個 SDN集中控制器組成，負責路徑選擇和路由決策。轉發平面由SDN 交換機構成，負責轉發網絡中的數據流。控制平面和轉發平面通過標 準化接口Openflow進行通信。SDN集中控制器擁有整個網絡的邏輯 視圖，控制網絡中所有數據流的轉發路徑。控制器通過Openflow將 路由決策信息下發給SDN交換機，從而實現數據流的正確轉發。SDN 網絡相對于傳統網絡具有許多優點，例如，網絡流量的靈活控制、易 于網絡管理和安全策略的實施等。因此，如果在網絡中部署SDN技 術將會大大提升網絡的性能。但是如果將目前所有的網絡設備升級為 SDN設備將是一件不可能的事情。這是因為一方面部署SDN面臨巨 大的人力和物力等經濟開銷，另一方面部署SDN可能會導致網絡中 斷，影響用戶體驗。學術界和工業界普遍采用部分部署SDN技術來 升級傳統網絡，逐步替換網絡中的傳統設備。我們將傳統設備和SDN 設備共存的網絡稱為混合SDN網絡。一個混合SDN網絡主要包括 SDN控制器、SDN交換機和傳統路由器。SDN控制器通過Openflow 協議和SDN交換機交換信息。SDN交換機可以工作在兩個模式中， 既可以和傳統路由器通過路由協議交互信息，也可以通過SDN協議 和SDN交換機、SDN控制器交互信息。但是傳統路由器只支持傳統 的路由協議，無法和SDN控制器交互信息。

大量針對網絡故障的研究已經表明，網絡中70％的故障為單鏈路 故障，其余30％為單節點故障和并發故障。學術界和工業界普遍采用 路由保護方案來應對網絡中頻繁發生的故障。等價多路徑路由 (ECMP，Equal-Cost Multipath Routing)是業界采用的最早的同時也 是最簡單的一種路由保護方案，但是研究證實該方案無法提供較高的 故障保護率。針對ECMP存在的問題，IETF提出了快速重路由的框 架，在該框架的基礎上提出了LFC、基于Not-Via的路由保護方案和 基于隧道的路由保護方案等。在所有的路由保護方案中，LFC以其簡 單而受到業界的密切關注，并且得到了華為和華三等路由器廠商的部 署和支持。雖然LFC簡單，容易部署，但是LFC有一個致命的缺點， 即LFC無法保護網絡中所有可能出現的單鏈路故障情形。為了克服 LFC存在的問題，作者利用圖論的理論知識分析了LFC故障覆蓋率 的問題，通過調整網絡中鏈路的權值(LFAOP，LFA Cost Optimization) 來增加LFC的故障保護率，但是該方法并不一定能保證應對所有單 鏈路故障情形。為此，作者從理論上詳細分析了LFC的故障保護率 和網絡拓撲之間的關系，通過增加鏈路來提高LFC的單故障保護情 形。然而，這些方案都是在傳統網絡體系結構和SDN網絡體系結構 的基礎上展開研究，無法直接應用在混合SDN網絡中。

發明內容

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種基于混合 SDN網絡的單鏈路故障路由保護方法，包括：

步驟1：計算出網絡中所有未被LFC規則保護的源目的節點對的 集合L＝{(s,d),s,d∈V}，計算故障保護率，如果故障保護率小于1，則執 行步驟2，否則，則結束；

步驟2：對于集合(s,d)∈L中的任意源目的節點對，計算每個節點 對之間所有的SDN節點D(s,d)；