专利名称：一种基于虚拟路由器的逻辑网络构建方法
技术领域：
本发明涉及到由一组根服务器(Root Server)、一组柔性网络配置代理(Flexible Network Configure Broker,FNCB)和一系列路由器(分为区和域)组成的一体化承载网， 特别涉及到在物理网络上构建可承载逻辑网络的方法。
背景技术：
一体化承载网是由一组根服务器、一组柔性网络配置代理和一系列路由器组成。 一体化承载网基于可重构路由器，根服务器拥有物理承载网全网的拓扑信息，根服务器根 据用户构建逻辑承载网的源、汇、带宽、网络类型等要求，采用逻辑网映射方法选定物理节 点生成虚拟节点，来构建逻辑承载网。为了加快构建逻辑承载网的速度，每个根服务器都拥 有全局的路由器拓扑资源信息。为了保证物理网资源能最大化的被利用，并且保证用户的 逻辑网构建需求能得到满足，根服务器需要采用一种高效的逻辑网映射方法选择网络中的 物理节点作为逻辑承载网的虚拟节点。选定虚拟节点后，如何虚拟化节点，生成虚拟节点的 路由表，并维护虚拟节点路由，对一体化承载网的构建来说是非常重要的问题。为了适应在不同规模的物理承载网上构建逻辑承载网，体系结构采用分布式分层 管理的模型。在该体系结构中，多个路由节点(Router Node,RN)组成一个域(domain)，多 个域组成一个区(region)，全网由多个区组成。一个柔性网络配置代理负责一个域内的逻 辑承载网的构建，根服务器负责区内跨域的逻辑承载网的构建，跨区的逻辑承载网的构建 由相关根服务器负责协调完成。从分层的角度来说，模型分为三层，所有路由节点组成物理承载层，柔性网络配置 代理组成域管理层，所有根服务器构成全网管理层。域管理层接收全网管理层发送的域间 逻辑承载网配置命令，并传递给物理承载层，由物理承载层完成逻辑承载网的构建。对于域 内逻辑承载网的配置，由域管理层直接处理后将配置信息传递给物理承载层。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种在物理网络中构建面向用户的逻 辑承载网络的方法，该方法效率高，灵活性好，实现简便。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于虚拟路由器的逻辑网络构 建方法，该方法包括虚拟路由器的确定过程，虚拟路由器之间的互联过程，虚拟路由器的之 间互联路由维护过程和基于虚拟路由器的路由选择过程。本发明的有益效果是本发明提出了一种基于虚拟路由器构建逻辑网络的方法。 由于根服务器根据物理承载网的全局拓扑信息和用户的具体需求来映射物理节点，所以构 建出的逻辑承载网既能满足用户需求，又能最优化使用物理网络资源。
图1是网络拓扑结构示意图2是虚拟路由器确定过程流程图；图3是虚拟路由器之间互联过程流程图；图4是虚拟路由器的互联路由维护过程流程图。
具体实施例方式下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。一种基于虚拟路由器的逻辑网络构建方法，包括虚拟路由器的确定过程，虚拟路 由器之间的互联过程，虚拟路由器的之间互联路由维护过程，基于虚拟路由器的路由选择 过程。所述的虚拟路由器的确定过程，虚拟路由器之间的互联过程，虚拟路由器的之间互联 路由维护过程，基于虚拟路由器的路由选择过程用下面的具体步骤实现。一、虚拟路由器的确定过程包括以下步骤1)初始网路中的所有物理路由节点都和管理服务器相连，所有物理路由节点都具 有网络唯一标识符，各节点类型都设为“初始节点”；2)所有的物理节点向邻居物理节点发送消息RNA(包括消息类型，节点ID，节点端 口 ID，节点端口 IP)；3)物理节点收到邻居物理节点的消息RNA(包括消息类型，节点ID，节点端口 ID， 节点端口 IP)，则将邻居物理节点的信息添加到邻居物理节点信息表(包括邻居节点ID，邻 居节点端口 ID，邻居节点端口 IP)中；4)所有的物理节点向管理服务器发送消息RPN(包括消息类型，物理节点消息(节 点ID，节点端口 ID，节点端口 IP)，邻接物理节点消息(邻居节点ID，邻居节点端口 ID，邻 居节点端口 IP))，管理服务器获得所有物理节点的消息RPN后，即获得全局的物理网拓扑 消息(包括物理节点信息(包括节点ID，节点端口 ID，节点端口 IP)，物理链路信息(链路 ID，链路总带宽Totalbandwidth，链路可用带宽Freebandwidth，链路延时Delay)，支持协 议类型Protocol)，管理服务器管理虚拟网的构建和服务；5)管理服务器根据逻辑网构建需求(包括邻接点ID，协议Protocol，带宽 Bandwidth，延时Delay，业务特性QoStype，起止时间UpTime和DownTime，源IP地址范围， 目的IP范围)，管理服务器采用逻辑网映射方法，结合管理服务器所存储的全局的物理网 拓扑信息，选取若干满足虚拟网构建需求的物理路由节点确定为虚拟网映射的确定节点， 它们的类型设为“确定节点”；6)在确定的物理路由节点中，分配缓存，带宽，协议，虚拟网ID，虚拟化出满足逻 辑网构建需求的路由节点，它们的类型设为“虚拟节点”；二、虚拟路由器之间的互联过程包括以下步骤1)管理服务器根据计算的映射结果，结合管理服务器上存储的全局的物理网拓扑 信息，确定每个虚拟路由节点的路由表(包括虚拟网ID，虚拟网路径号PathID，转发端口 ID)；2)管理服务器将每个虚拟路由节点的邻接虚拟节点表和路由表通过消息RNR(包 括消息类型，邻接虚拟节点表，路由表)发给对应的虚拟节点，同时启动一个对应的定时器 (定时器的时间根据具体的网络负载情况来确定)；3)虚拟节点收到对应的RNR(包括消息类型，邻接虚拟节点表，路由表)后将维护一张该逻辑网络路由表，且每个虚拟节点只为这一个逻辑网络提供路由服务，虚拟节点收 到对应的RNR的同时，向管理服务器反馈一个确认成功的信息RSS (包括消息类型和表示成 功的标志信息)；
4)服务器管理器收到虚拟节点的RSS后，即停止该虚拟节点所对应的定时器；5)若管理服务器在某个定时器终止时还没收到所对应虚拟节点的确认成功的信 息RSS，则服务器重新向对应的虚拟节点发送消息RNR(包括消息类型，邻接虚拟节点表，路 由表)，同时启动该虚拟节点所对应的定时器。对应的虚拟节点收到RNR后，进行3)和4) 的过程；6)重复5)的过程，直到管理服务器收到所有的虚拟节点的确认成功的信息RSS为 止。至此，所有的虚拟路由节点的邻接虚拟节点表和路由表都配置成功。三、虚拟路由器的互联路由维护过程包括以下步骤1)虚拟节点以30s为一个间隔，周期性的向同一逻辑网络内相邻的虚拟路由节点 发送hello包，同时将计数器failCoimt (计数器)初始化为0。邻接虚拟节点收到hello 包后回复一个确认消息；2)若虚拟节点在新一次发送hello包之前还没有收到邻居虚拟节点的回复，将计 数器faiICoimt (计数器)加1，如果failCoimt达到6，说明已经超过了 180s还没有收到 邻居虚拟节点的确认信息，则认为该邻居虚拟节点不可达，并停止向该邻居虚拟节点发送 Hello 包；3)如果虚拟节点检测到邻接虚拟节点不可达，则该虚拟节点就向管理服务器发 送RFA的消息(RFA的内容包括消息类型，虚拟网ID，该虚拟节点ID，不可达邻接虚拟节点 ID)；4)管理服务器收到消息RFA (RFA的内容包括消息类型，虚拟网ID，该虚拟节点ID， 不可达邻接虚拟节点ID)后，向RFA消息中虚拟网ID所对应的虚拟网的所有虚拟节点发送 消息RDE (RDE的内容包括消息类型和虚拟网ID)；5)虚拟节点收到RDE(RDE的内容包括消息类型和虚拟网ID)后，物理节点收回分 配给该虚拟节点的缓存，带宽；6)管理服务器根据该逻辑网的用户需求，重新确定虚拟节点和完成虚拟节点的互 联过程。四、基于虚拟路由器的路由选择过程包括以下步骤1)每个虚拟节点通过虚拟节点互联过程获得到达其它虚拟节点的路由信息；2)TCP/IP数据包经过物理路由节点时，物理路由节点根据数据包的源IP和目的 IP确定传输该数据包的虚拟网ID和虚拟网路径号PathID，然后根据虚拟网ID和虚拟网路 径号PathID在虚拟网ID所对应的虚拟节点的路由表中查找到转发端口 ID ；3)物理路由器将数据包从查到的端口转发出去。
权利要求
一种基于虚拟路由器的逻辑网络构建方法，其特征在于，该方法包括虚拟路由器的确定过程，虚拟路由器之间的互联过程，虚拟路由器的之间互联路由维护过程和基于虚拟路由器的路由选择过程。
2.根据权利1所述的网络构建方法，其特征在于，所述虚拟路由器的确定过程包括以 下步骤1)初始网络中的所有物理节点都和管理服务器相连，管理服务器管理虚拟网的构建和 服务，所有路由节点都具有网路唯一标识符，各节点类型都设为“初始节点”。2)各物理节点向邻接物理节点发送广播消息RBC(消息类型，物理节点ID，端口ID，端 口 IP)，邻接物理节点收到广播消息RBC后记录将该物理节点信息加进邻接物理节点表中。 各物理节点向管理服务器发送包含物理节点信息和邻接物理节点信息的消息RPN (包含消 息类型，物理节点信息，邻接物理节点信息)。管理服务器收到各物理节点的消息RPN(包含 消息类型，物理节点信息，邻接物理节点信息)后，即获得全局的物理网拓扑信息。3)根据逻辑网构建需求(包括邻接点ID，协议Protocol，带宽Bandwidth，延时Delay， 业务特性QoStype，起止时间UpTime和DownTime，源IP地址范围，目的IP范围)，管理服务 器采用逻辑网映射方法选取若干满足虚拟网构建需求的物理节点确定为虚拟网映射的确 定节点，它们的类型设为“确定节点”。4)在确定的路由节点中，分配缓存，带宽，协议，虚拟网ID，虚拟化出满足逻辑网构建 需求的路由节点，它们的类型设为“虚拟节点”。
3.根据权利1所述的网络构建方法，其特征在于，所述虚拟路由器之间的互联过程包 括以下步骤1)管理服务器根据计算的映射结果，确定每个虚拟节点的邻接虚拟节点表(包括邻接 虚拟节点ID，邻接虚拟节点端口 IP)和虚拟节点的路由表(包括虚拟网ID，虚拟网路径号 PathID，转发端口 ID)。2)管理服务器将每个虚拟节点的邻接虚拟节点表信息和路由表消息RNR(包括消息类 型，虚拟节点的邻接虚拟节点表和虚拟节点路由表)发给对应的虚拟节点，同时启动一个 对应的定时器(定时器的时间根据具体的网络负载情况来确定)。3)虚拟节点收到该虚拟节点对应的RNR(包括消息类型，虚拟节点的邻接虚拟节点表 和虚拟节点路由表)后将维护一张该虚拟节点邻接虚拟节点表和一张该逻辑网络路由表， 且每个虚拟节点只为这一个逻辑网络提供路由服务，虚拟节点收到其对应的RI的同时，向 管理服务器反馈一个确认成功的消息RSS (包括信息类型和表示成功的标志)。4)服务器管理器收到虚拟节点的RSS后，即停止该虚拟节点所对应的定时器。5)若管理服务器在某个定时器终止时还没收到所对应虚拟节点的确认成功的消息 RSS，则服务器重新向对应的虚拟节点发送消息RNR(包括消息类型，虚拟节点的邻接虚拟 节点表和虚拟节点路由表)，同时启动该虚拟节点所对应的定时器。对应的虚拟节点收到路 由表消息RNR(包括消息类型，虚拟节点的邻接虚拟节点表和虚拟节点路由表)后，进行3) 和4)的过程。6)重复5)的过程，直到管理服务器收到所有的虚拟节点的确认成功的消息RSS为止。
4.根据权利1所述的网络构建方法，其特征在于，所述虚拟路由器的互联路由维护过 程包括以下步骤1)虚拟节点周期性的向同一逻辑网络内相邻的虚拟路由节点发送一个确定的路由信 息来确保路由的有效性。2)如果虚拟节点检测到邻接虚拟节点不可达，则该互联节点就向管理服务器发送RF 的消息(RF的内容包括消息类型，虚拟网ID，该虚拟节点ID，不可达邻接虚拟节点ID)。3)管理服务器收到RFA后，向RFA消息中虚拟网ID所对应的虚拟网中的所有虚拟节点 发送消息RDE(RERR中包括消息类型和虚拟网ID)。4)虚拟节点收到消息RDE(RERR中包括消息类型和虚拟网ID)后，物理节点收回分配给 该虚拟节点的缓存，带宽。5)管理服务器根据该逻辑网的用户需求，重新确定虚拟节点和完成虚拟节点的互联过程。
5.根据权利1所述的网络构建方法，其特征在于基于虚拟路由器的路由选择过程包括 以下步骤1)每个虚拟节点通过虚拟节点互联过程获得到达其它虚拟节点的路由信息。2)TCP/IP数据包经过物理路由节点时，物理路由节点根据数据包的源IP和目的IP确 定传输该数据包的虚拟网ID和虚拟网路径号PathID，然后根据虚拟网ID和虚拟网路径号 PathID在虚拟网ID所对应的虚拟节点的路由表中查找到转发端口 ID。3)物理路由器将数据包从查到的端口转发出去。
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟路由器的逻辑网络构建方法，该方法包括虚拟路由器的确定过程，虚拟路由器之间的互联过程，虚拟路由器的之间互联路由维护过程，虚拟网的构建过程，虚拟网的动态维护过程和基于虚拟路由器的路由选择过程。本发明与传统的虚拟网构建技术相比，是一种扩展性好，网络结构规模可控，路由效率高的新型逻辑网构建方式，从而有效提高网络的服务质量。
文档编号H04L29/06GK101808030SQ20101011551
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月1日 优先权日2010年3月1日
发明者吴春明, 姜明, 张旻, 张栋, 熊伟, 赖攀 申请人:浙江大学