一种覆盖网路由方法【专利摘要】一种覆盖网路由方法，包括操作步骤：(1)构建覆盖网；(2)候选中继节点的选取；(3)中继节点的选取；(4)流量切割等步骤；本发明的方法在端系统中实现路由中继，以恢复失效的物理路径，避免了物理层路由汇聚时延过长的缺陷，且不改变物理网络拓扑结构，也不需要改变物理网络路由算法，是一种失效后快速选择的一跳覆盖网路由机制，不需要备份路由路径，减少了路由负载，具有高效，快捷的优点。【专利说明】一种覆盖网路由方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种覆盖网路由方法，属于计算机网络【
技术领域：
】，特别是属于下一代互联网【
技术领域：
】。【
背景技术：
】[0002]现在互联网中节点或链路的故障（如断裂或拥塞）不可避免，且随着基于互联网应用的增加，这种故障更加频繁发生。由于IP网络路由协议（如开放式最短路径优先协议0SPF，边界网关协议BGP)的特点，目前IP网络为解决此类故障而进行的路由汇聚需花费几十秒，甚至十几分钟，其间常出现数据包丢失现象。[0003]为了解决这一技术问题，许多IP路径失效恢复方法被提出，它们大致可以分为三种类型：（1)无环替代法（LFA-based:loop-freealternatebasedscheme);(2)基于隧道法（Tunnel-based:tunnelingbasedscheme);(3)路由表备份法（BRT_based:backuproutingtablebasedscheme)。在无环替代法中，当路由失效发生后，与失效链路相邻的路由器转移被影响的流量到一个预先定义的替代路由器节点，确保重路由路径处于无环状态。研究表明无环替代法效率低下，很难预测失效的故障点，且为其提供备份链路需花费较大的维护代价。在基于隧道法中，当一个路由器检测到与其连接的链路发生失效故障后，随机选择一个路由器作为中继节点，重定向受影响的流量。这是一种故障发生后的应急机制，不需要预先提供备份链路或备份节点，但临时改变路由方向，以及对数据包的重新封装与解封装带来的时延给节点带来额外的负担，甚至可能造成数据流在该节点二次拥塞。路由表备份法是另一种提供备份路由路径机制，它在每个路由器中为每一个路由路径转发提供备份路径，然而维护和更新这些备份路由需很大的开销。因此如何有效地解决IP网络路由恢复的问题，成为下一代网络【
技术领域：
】急需解决的一个技术难题。【
发明内容】[0004]有鉴于此，本发明的目的是发明一种IP网络路由恢复机制，它采用基于覆盖网的应用层路由技术，并使用覆盖网多路径机制以保证网络的可靠性和效率，且具有负载均衡的功能。[0005]为了达到上述目的，本发明提出了一种覆盖网路由方法，所述方法包括下列操作步骤：[0006](1)构建覆盖网：将覆盖网络节点相互连接形成全网状结构，是一种全网状逻辑连接；[0007](2)候选中继节点的选取：当某条覆盖网路由路径出现故障时，计算覆盖网络节点在物理网络中相应的介数中心，选取介数中心较高的指定数量个覆盖网络节点为候选中继节点集；[0008](3)中继节点的选取：源节点对所述的候选中继节点集合中的中继节点进行探测，并最终选择能通过该中继节点到达目的节点并且使得网络拥塞时延最小的k个中继节点构成中继节点集合R，构建k条一跳覆盖网路由路径；其中k为大于1的自然数；[0009](4)流量切割：源节点按照设定的流量切割方法把流量分配到所述的k条一跳覆盖网路由路径上，完成数据传输到目的节点并实现网络拥塞率的最小化。[0010]所述步骤（2)中节点v的介数中心BC(v)的计算按照下式进行：[0011]【权利要求】1.一种覆盖网路由方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：(1)构建覆盖网：将覆盖网络节点相互连接形成全网状结构，是一种全网状逻辑连接；(2)候选中继节点的选取：当某条覆盖网路由路径出现故障时，计算覆盖网络节点在物理网络中相应的介数中心，选取介数中心较高的指定数量个覆盖网络节点为候选中继节点集；(3)中继节点的选取：源节点对所述的候选中继节点集合中的中继节点进行探测，并最终选择能通过该中继节点到达目的节点并且使得网络拥塞时延最小的k个中继节点构成中继节点集合R，构建k条一跳覆盖网路由路径；其中k为大于1的自然数；(4)流量切割：源节点按照设定的流量切割方法把流量分配到所述的k条一跳覆盖网路由路径上，完成数据传输到目的节点并实现网络拥塞率的最小化。2.根据权利要求1所述的一种覆盖网路由方法，其特征在于：所述步骤（2)中节点v的介数中心BC(v)的计算按照下式进行：上式中V是物理网络节点集合，〇st是指从节点s到节点t的最短路径的数量，〇st(v)是指从节点s到节点t的最短路径中经过中继节点v的数量。3.根据权利要求1所述的一种覆盖网路由方法，其特征在于：所述步骤⑶中所述的网络拥塞时延的计算方法是按照下式进行：上式中t表示网络时延,ρ表示覆盖网中的源节点，q表示覆盖网中的目的节点,m表示一跳覆盖网路由路径中的中继节点，二_表示链路指示器，是一个布尔变量，当一跳覆盖网路由路径P-m-q包含链路e时，=1，否则为〇;dM表示源节点p到目的节点q的流量需求，即在源节点P到目的节点q之间计划传输的数据量；?心是链路e的总负载；Ce是链路e的容量；E表示底层物理链路的集合。4.根据权利要求1所述的一种覆盖网路由方法，其特征在于：所述步骤⑷中所述的流量切割方法的具体内容是：将流量切割即流量分配问题定义为一个线性规划问题，其目标函数是最小化最坏情况下网络的拥塞率μ，即：上式中Ε表示底层物理链路的集合；（i，j)表示一条底层物理链路，表示底层物理链路（i，j)上的载荷，Cu表示底层物理链路（i，j)的容量；所述上式要在满足下述的约束条件下进行最优化求解：上式中δ表示待传输的数据流量在k条一跳覆盖网络路径上的分配比例，即流量切割率；表示分配到源节点P到目的节点q且经中继节点m构成的一跳覆盖网路由路径p-m-q上的流量占总流量的比；集合R是指由所述的中断节点所构成的集合，R的规模是k;(u，j)表示一条底层物理链路；（i，u)表示一条底层物理链路；表示链路指示器，是一个布尔变量，当覆盖网路由路径P-m包含物理链路（i，j)时，^"=1，否则为0;表示链路指示器，是一个布尔变量，当覆盖网路由路径m-q包含物理链路（i，j)时，=1，否则为0;表示链路指示器，是一个布尔变量，当覆盖网路由路径ρ-q包含物理链路（u,j)时，=1，否则为〇;<,表示链路指示器，是一个布尔变量，当覆盖网路由路径P-q包含物理链路（i，u)时，<=1，否则为0;βij是物理链路（i，j)上的背景流量；E+(u)和『(u)分别表示节点u的出口和入口链路集合；Q是所述覆盖网络的节点集和；b+(m)和F(m)分别表示节点m的额定出口和入口带宽；d胃表示从节点m到节点q的流量；dpm表示从节点p到节点m的流量。【文档编号】H04L12/803GK104301214SQ201410531789【公开日】2015年1月21日申请日期:2014年10月10日优先权日:2014年10月10日【发明者】廖建新,徐童,田生文,沈奇威,王玉龙,戚琦,王敬宇申请人:北京邮电大学