计算机网络中进行封包多路径路由选择的装置及其方法【专利说明】【
技术领域：
】[0001]本发明有关于一种在多路径网际协议网络(MultipathInternetProtocolNetwork)中，封包(packet)的多路径路由选择(multipathrouting)的装置和方法。【【
背景技术：
】】[0002]在计算机网络的传输中，当需要被处理的数据量太多，以致于传输这些数据变得不可能时，计算机网络将呈现壅塞(congested)的状态，这是应该要避免的。负载平衡(loadbalancing)是避免形成壅塞的方法之一，其作法是利用多个路径将数据传输至目的节点。[0003]路由器(router)是为一网络装置，操作于开放式系统互联通讯(OpenSystemInterconnect1n，OSI)模型的第三层并用于链接计算机网络，亦即，路由器是作为一交换节点(switchingnode)之用。[0004]负载平衡的方法，允许在路由器的路由表(routingtable)中，维护对应于同一个目的网络的数个输出界面，所述数个输出界面可以具有同样的或是不同的路由度量(metric,orroutingmetric)。而待传输的资料则是基于目前的负载状态，并根据输出界面被指定的权重(weight)，被分别传送至各个可以工作的输出界面。也就是说，路由器通过不同的输出界面，将封包传送至目的网络。利用负载平衡的方法，同一个「数据串」(flow)所包含的封包可能通过不同的路径，以不同的顺序抵达目的节点。然而这样的作法可能引起网络的负载是没有效率的状态，亦即，在有些路径变得壅塞，但另一些路径却不会如此。[0005]当一群封包符合下列情形时，可以被认为是处于同一个「数据串」中:当该群封包在相同的节点之间传送，而且在封包的标头(header)的某些项目中，其值也相同。上述所谓标头的某些项目，通常是来源地址及其通讯端口号码、目的地址及其通讯端口号码、以及(根据OSI的)传输层协议(transportlayerprotocol)的标识码(identifier)。[0006]在目前的习知技术中，利用「多协议标签交换」(Mult1-ProtocolLabelSwitching，MPLS)的协议来进行多路径传输是可行的。MPLS标准定义在「征求修正意见书」(RequestForComments，RFC)编号3031的档案中。应用MPLS标准的路由器，是基于其OSI标头第二层以及第三层之间的标签，来进行封包的传送。而多个应用MPLS标准的路由器，构成了MPLS网域(MPLSdomain)。位于MPLS网域的边缘的路由器，则定义为「提供者边缘路由器」(ProviderEdgerouter,PErouter)。当某一个封包被送达PE路由器，所述封包将被给予一组MPLS标签，并传送至适当的输出界面。而在MPLS网域之内的路由器，或可称为「提供者路由器」(Providerrouter,Prouter)，则只需根据MPLS标签，便可以进行封包的转发。封包传送路径上的每一个路由器，都有属于自己的标签交换表(labelswitchingtable)。当某一个封包要离开MPLS网域时，所述封包的MPLS标签将由PE路由器，或是PE路由器的前一个路由器所移除。在MPLS网域之外，封包则是根据网际协议的规则进行传输或处理。利用MPLS卷标，同一个数据串中的各个封包被允许在MPLS网域所建立的不同路径中进行传送。[0007]当特殊的协议被应用在网络中的卷标分配时，路由器之间的标签交换表，则必需在任何封包被传输之前建立，且封包传输所经过的路径也必需预先被建立。而标签分配的结果，可以使得被指定的传输路径，与路由表所预测的路径不同。然而，一般与路由表中所建立的路径不相同者，通常都是接线员以人为的方式所建立，并且大多数都是根据RFC编号3209的档案(其后在RFC编号5151的档案中更新且扩展)中所定义的「基于流量工程扩展的资源预留协议」(ResourceReservat1nProtocol-TrafficEngineer，RSVP-TE)来进行。在MPLS标准中，并不允许根据网络的目前流量负载，动态地建立或移除路径，而是由接线员进行永久性的设定。在一个接线员所控制的网络中，MPLS标准中并不会寻找替代的、最佳的路径。[0008]请参考通过专利合作条约(PatentCooperat1nTreaty，PCT)申请的专利案，申请编号PCT/US2012/061147(以下称前案I)，其中揭露了路由器选择到达目的节点的路径的方法，此方法考虑诸如传输量、延迟时间、讯号边缘抖动等等路由度量的参数。在前案I中，位于两个节点之间的数个路径，被预先建立且记录于路由表中，并进行周期性的更新。通过前案I所揭露的方法，在任何时候皆可选择最有效率的路径进行传输。[0009]请参考中国专利申请号CN2011124418专利申请案(以下称前案II)，揭露了与前案I同样是在网际协议的网络中进行多路径封包路由选择的方法。在前案II中，包括了一个中央控制系统(centralcontrolsystem)，用以集中关于整个网络的信息，并决定应该选择的传输路径。藉此可根据实际的网络状况决定优化的传输路径。前案II所揭露的发明，主要的优点在于能最小化处理的延迟时间、能增加网络的单位时间传输量，以及限制讯号边缘抖动的量。然而，也因为是利用单一中央控制系统进行处理，处理的规模有其限制。[0010]请参考PCT专利申请号PCT/EP2006/65975专利申请案(以下称前案III)，揭露了进行多路径封包路由选择的方法，其中将封包分成几个较小的群组再进行传输。而群组是由网络中的一个中央控制器根据流量所形成的流量矩阵(trafficmatrix)所决定，中央点并决定了每一群组的传送路径，目标是增加整体的传输流量。然而如同前案II，由于处理上集中于单一的中央控制器，因此增加了整体网络失效的风险。[0011]请参考美国专利案，专利号为US7242678(以下称前案IV)，揭露了在行动网络中进行封包路由选择的方法。前案IV是关于一种称为「边缘移动性架构」(EdgeMobilityArchitecture，EMA)的发明，其中揭露了「加强移动性路由选择」(MobileEnhancedRouting,MER)的方法，用以在行动网络中进行封包的转发。在前案IV所揭露的方法中，由于行动装置的网际协议地址的变更而造成的讯令负担(signalingoverhead)有其设定的上限。上述方法是通过在新存取以及旧存取的路由器之间，以一对一传送的封包，来更新行动装置的状态。[0012]请参考美国专利案，专利号为US7177646(以下称前案V)，揭露了在单一网域中使用多个协议，来进行网际协议网络的封包路由选择的方法。前案V说明了在单一网域中，使用多种方式来进行路由选择更新的方法。[0013]请参考美国专利案，专利号为US7136357(以下称前案VI)，揭露了针对所选择的传送路径，基于对其传输特性的搜集和分析，来进行网际协议封包的平衡性路由选择的方法。搜集的讯息随后被散布至网络中的其他路由器中，并决定是否在路由表中增加一个额外的路径。假如在路由表中，相同的节点间存在多组可能的路径，那么这些路径所负担的流量将被平均分布，当前第1页1 2 3 4