一种基于IPv6的服务定制化可靠路由系统及方法与流程

本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种基于ipv6的服务定制化可靠路由系统及方法。

背景技术：

ipv6是internetprotocolversion6的缩写，是ipv4的升级与替代。新一代ip协议在实际的设计应用过程中，充分涵盖与整合多种不同类型的高科技网络技术，具备极强的通用性、先进性、稳定性、扩展性，已经成为未来网络发展的关键协议，同时也是未来网络协议发展的基础。随着互联网的推广和普及，新型网络应用日趋丰富，用户对网络服务的需求呈现出越来越多样化和多变化的特征，这给传统的路由配置模型带来了巨大的挑战。当前的互联网体系结构并不灵活，无法根据用户的需求实现功能的动态自组织。上述需求刺激着传统ipv6路由方法的改变。

在网络服务所需要考虑的安全可信指标中，可靠性是其中的一种。通常来说，可靠性的本质就是指系统能够在持续的时间内完成相关工作与服务的能力；目前均以平均失效时间予以考量。从保障路由可靠性的角度出发，主要采纳的方法是通过节点备份和多路径路由。

从协议栈角度考虑，可以进行高层或底层的定制化。传输层协议有用户数据报协议和传输控制协议两种。同理，链路层协议也可以被调整适用于特定的环境中，比如无线网络或者光网络。从中间件的角度考虑，互联网已经通过配置设备在ipv4转发之外扩展了功能，例如防火墙、网络地址转换、入侵检测系统等。这些功能虽然提供了选择，但是为每个定制功能部署专门的硬件设备都是非常昂贵的，且不具有扩展性。因此设计一种新的网络服务定制化体系结构是有必要的。

技术实现要素：

发明目的：为在ipv6环境下使网络具备服务定制化能力，根据用户需求提供可靠网络的功能组件从而提高网络可靠性，本发明提供一种基于ipv6的服务定制化可靠路由系统及方法。

本发明所采用的技术方案为一种基于ipv6的服务定制化可靠路由系统，包括：

路由定制模块和路由备份模块，所述路由定制模块与路由备份模块连接；

所述路由定制模块依据多个用户的实际需求为基础进行用户需求属性分析，考虑用户效用和网络服务提供商效用，形成路由服务定制策略；

所述路由备份模块用于完成节点备份和路径备份；

一种基于ipv6的服务定制化可靠路由方法，采用前述的一种基于ipv6的服务定制化可靠路由系统实现，具体步骤为；

步骤1、获取用户不同类型的通讯需求，定义用户的通讯需求为用户文档；

系统采集各种不同类型客户的实际需求，构建用户文档；

步骤2、对获取的用户文档进行属性分析，对需求进行分类和定级；

定义服务种类为s,对于每一种服务将其划分成sl种服务等级，每种服务对应的指标为宽带、延迟、抖动以及丢包率；

步骤3、在满足用户需求与网络提供商isp提供服务成本和利润之间保证平衡，制定满足双方利益的最佳路由服务定制策略；

步骤4、用户将需求信息提交到路由定制模块的后台服务器，网络服务提供商提供当前网络的链路状态到路由定制模块的后台服务器，服务器根据其汇总的需求与链路状态，进行用户与网络服务提供商的供需匹配；

步骤5、在对网络服务分类的基础上，isp可定义某些服务为可靠性需求高的服务，在保证传输性能的同时进一步在网络连通性上保证这类服务的可靠性。若用户需求为此类服务，则进行节点备份或路径备份，否则结束流程；

步骤6、将制定的路由策略、路由策略及节点备份数据或路由策略及路径备份数据在数据转发层进行数据转发。

所述步骤3具体包括：

用户效用计算与网络服务提供商效用计算；

3.1所述用户效用计算包括：

将用户效用定义为对isp提供服务的满意度。服务满意度越大，则表明用户对网络的资源配置更加认可，用户效用也就越大。

首先定义隶属函数f(bw)、f(dl)、f(jt)和f(ls)，与带宽、延迟、抖动和丢包率一一对应。

在对需求分类和定级的基础上，假设应用的带宽、延迟、抖动和丢包率需求区间分别为[bwl，bwh]、[dll，dlh]、[jtl，jth]和[lsl，lsh]，某种服务能提供的实际带宽、延迟、抖动和丢包率的参数分别为bw、dl、jt和ls。

则用户要求带宽适合的隶属函数公式如下：

上述公式中，bwl和bwh代表用户需要的最小带宽请求和业务最大带宽请求，cbw和kbw均为0和1之间的一个常数。

用户要求延迟适合的隶属函数公式如下：

上述公式中，dll和dlh代表用户需要的最大延迟请求和业务最小延迟请求，cdl和kdl均为0和1之间的一个常数。

用户要求抖动适合的隶属函数公式如下：

上述公式中，jtl和jth代表用户需要的最大抖动请求和业务最小抖动请求，cjt和kjt均为0和1之间的一个常数。

用户要求丢包率适合的隶属函数公式如下：

上述公式中，lsl和lsh代表用户需要的最大丢包率和业务最小丢包率请求，cls和kls均为0和1之间的一个常数。

通过隶属函数f(bw)、f(dl)、f(jt)和f(ls)，构造评价矩阵

f＝[f(bw)f(dl)f(jt)f(ls)]。不同种类服务根据qos指标重要程度对指标定义不同的权重，根据用户需求所属类别，给出带宽、延迟、抖动、丢包率的权重分别为α，β，γ，λ，并构造权重矩阵w＝[αβγλ]，权重均为0到1之间的值且权重和为1；

定义定制化服务满意度为satisfaction＝w·f^t，其中f^t为f的转置，满意度的值越大，表明用户对当前资源配置的满意度越高。

将定制化服务满意度划分为四个不同的满意度等级，具体如公式为：

上式中，α1、α2、α3根据实际情况设定；

根据定制化服务满意度求取对应的用户效用：

3.2所述网络服务提供商效用计算步骤为：

3.2.1确定与当前节点相连的候选网络服务提供商；

假设当前节点为i，认为与当前节点相连同时满足约束条件的l个网络服务提供商都是候选的网络服务提供商。

3.2.2确定n个评价指标。如带宽资源量、延迟、抖动、丢包率，则此时n＝4。

3.2.3定义评价矩阵f，矩阵f是根据候选的网络服务提供商和对应的评价指标集合构成的。其中，第x个候选的网络服务提供商对应的第y个评价指标值用fxy(1≤x≤l，1≤y≤n)表示，每一列依次对应上一步中提及的评价指标。

3.2.4计算fmin，y、fmax，y和fmid，y，分别表示第y个评价指标的极小值、极大值和中间值，如公式所示：

3.2.5修正矩阵f。对评价矩阵f中的每个评价指标值予以标准化处理。

对值越大评价越高的评价指标的标准化处理公式：

对值越小评价越高的评价指标的标准化处理公式：

对值越趋中评价越高的评价指标的标准化处理公式：

延迟、抖动、丢包率根据值越小评价越高的标准化处理公式进行标准化校正，可用带宽根据值越大评价越高的标准化处理公式进行标准化校正。

3.2.6计算各评价指标的样本方差，能够反映不同评价指标对综合指标的影响。一种评价指标产生的影响要远大于另一种评价指标所造成的影响，则可以通过权重系数予以平衡。

其中，l代表与当前节点相连同时满足约束条件的网络服务提供商的个数，表示每一个候选的网络服务提供商对应的第y个评价指标的均值。

3.2.7根据各评价指标的样本方差计算出各评价指标所占的权重比值，所有评价指标的权重比值总和为1，本文中定义wy为第y个评价指标的权重比值。计算公式如下：

其中，公式中特指第y个评价指标的样本方差，泛指第i个评价指标的样本方差。

3.2.8对每个候选的网络服务提供商进行评分。将综合评分转换成相应的得分，并且将计算的得分用作相应的候选网络服务提供商的效用，公式如下：

所述步骤4具体包括：

在用户与网络服务提供商匹配的过程中，应考虑的因素主要是用户需求与网络服务提供商供给之间的匹配，本设计中选择二人博弈进行匹配。

选择二人博弈完成用户与网络服务提供商的匹配，博弈对象是用户u和网络服务提供商s。其中，用户u的策略为对当前路径的选择或不选择，网络服务提供商s的策略包括对当前路径的提供或不提供。二者构建的矩阵如公式如下：

上述公式中，定义su为用户效用矩阵，uu为网络服务提供商效用矩阵。各自满意的最小值由s0和u0表示；用户和网络服务提供商对应的效用由sk和uk表示。α取大于1的值，当用户没有选择网络服务提供商提供的策略或网络服务提供商没有提供当前的网络服务，则予以惩罚；定义0＜β＜1，当网络服务提供商没有提供服务但是用户选择，或用户不选择对应网络服务提供商提供的网络服务，则造成两者存在损失。当用户没有选择，网络服务提供商也没有提供，则对应的效用为0。在效用矩阵中，如果对应的数值为负，说明用户和网络服务提供商相互不满意，不选择该路径。

在效用矩阵su和uu中，如果存在最优解(m^*，n^*)使得公式

对应的不等式组成立，即m*n*为满足不等式的一组最优解，那么这样的一种策略是一组nash均衡解。上述公式中，amn和bmn分别表示用户效用矩阵su和网络服务提供商效用矩阵uu中的取值，如果对应的策略是用户选择该路径，网络服务提供商提供该路径，则该路径为路由服务定制策略得出的路径。如果对应的策略为其他组合，则对应的路径不是最优解。

所述步骤5具体包括：

节点备份

利用ipv6rfc4191在路由器公告报文中确定的字段，设置路由器优先级并提出备份节点的位置选择算法，算法具体流程如下：

5.1、获取当前整体网络环境的相关参数，包括节点度，链路宽度、负载、时延、通信代价、丢包率；

5.2、将节点度最大的节点加入候选节点集c；

5.3、计算每一个节点所占权重；

交换机节点的权重w(v)既体现节点的重要性，又能代表节点流量。使用节点度dv衡量节点的权重。

因此构建权重w(v)和节点度dv两者之间的数学函数，定义公式如下：

w(v)＝f(dv)

函数f通常情形下，被人们理解为一种合理的度量标准，如公式所示：

其中，dmax＝maxv∈vdvdmax为最大节点度；

5.4、基于链路对应的参数指标，同时根据路由算法求解得到各个节点通往备份路由器候选节点的路径，同时确定最小的路由代价；

交换机节点到备份路由器的传输代价由f(v，c)表示，也就是数据信息从节点至备份路由器端所带来的代价。此外需要考虑多种不同的影响因素，在本文中考虑链路对应的以下指标，指标分别是带宽、时延、通信代价、丢包率和负载。

在交换机节点到备份路由器的传输代价求解过程中，可以通过以上指标进行组合求解，如果选择单一的指标，则直接计算；如果选择多个指标，参考用户需求对不同qos指标的重视程度对指标加权求和并保证权重和为一，进而求解。其中，一种加权的表示方法公式如下：

f(v，c)＝a·delay+b·bandwidth+c·loss+d·cost+e·load

在上述公式中，0≤a，b，c，d，e≤1，a+b+c+d+e＝1，delay、bandwidth、loss、cost、load表示归一化后的影响因子，进而确定最小的路径代价，计算f(v，c)。

此外，并非所有节点均可作为候选节点，必须充分计算与考虑最佳位置节点，降低复杂性，定义候选节点集合然后从中选择最优位置节点。

定义数据流请求的平均代价函数表达式公式如下：

其中，n表示节点数目，w(v)表示节点权重，f(v，v)表示传输代价。

5.5、计算得出备份路由器在候选位置节点的平均代价；

w(v)和f(v，v)两个影响因素最为关键。在本文中，使用交换机节点度来量化节点权重这个参数，使用交换机到备份路由器的传输代价来量化传输代价这个参数，通过量化参数来完成最佳位置节点的选择。因此，从候选的节点集c中选择数据流请求的平均代价函数可以取最小值的点，来作为备份路由器最佳部署节点。公式如下：

若存在多个节点均满足h(c)最优，则选择节点度最大的节点予以部署。

5.6、遍历候选节点集c，确定最优节点。

路径备份

路径备份主要采用的方法是多路径路由。备份路径的最终确定是由链路质量和路径相关性予以综合决定。链路质量linkquality通过数据传输的成功率予以量化，根据路径相关因子η计算路径的相关性，如公式所示：

linkbackup＝f×linkquality-g×η

η＝ηnode+ηlink

在公式中，f为链路质量所占比例，g为路径相关因子对应的比例，可以根据需要自行调整，ηnode表示两条路径中相关节点数，ηlink表示两条路径中相关路数，如果两条路径的节点完全不相同，则认为这两条路径独立。当选择备份路径时，根据节点得到的链路信息，计算出所有可能备份路径被选择的可能性，选择数值最大的路径作为备份路径。

本发明的有益技术效果是：使网络智能化，具备根据用户的有差异需求定制网络可靠性的能力。网络根据不同用户的不同应用需求，对路由服务进行提前规划与配置，进而实例化路由，并且根据用户选择的可靠服务类型，构建服务请求到可靠路由的合理映射。对于用户而言，本发明让其根据特定的需求以及经济承受能力选择合适的可靠服务等级，有助于构建良好健康的网络经济模式。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的基于ipv6的服务定制化可靠路由系统架构图；

图2是本发明具体实施方式的基于ipv6的服务定制化可靠路由方法的流程图；

图3是本发明具体实施方式的根据路由器优先级选择路由器示意图；

图4是本发明具体实施方式的节点备份机制示意图；

图5是本发明具体实施方式的用户要求带宽隶属函数图；

图6是本发明具体实施方式的用户要求延迟隶属函数图；

图7是本发明具体实施方式的用户要求抖动隶属函数图；

图8是本发明具体实施方式的用户要求丢包率隶属函数图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1所示：本发明所采用的技术方案为一种基于ipv6的服务定制化可靠路由系统，包括：

路由定制模块和路由备份模块，路由定制模块与路由备份模块连接；

路由定制模块作为上层模块首先收集用户需求并分析，依据用户需求所属类别判断是否调用路由备份模块。

路由定制模块依据多个用户的实际需求为基础，进行用户需求属性分析考虑用户效用和网络服务提供商效用，形成路由服务定制策略；

如图2所示，一种基于ipv6的服务定制化可靠路由方法包括：

步骤1、获取用户不同类型的通讯需求，定义用户的通讯需求为用户文档；

系统采集各种不同类型客户的实际需求，构建用户文档；

具体执行过程中，不同类型的用户可以根据自己的实际需要，请求不同的qos参数并将其存储为qos文档。

步骤2、用户需求属性分析。设定网络支持的服务种类为s。对于每一种服务，可将每一种服务对应的属性予以定义，将其划分成sl种服务等级。该分类基于服务属性，例如抖动敏感服务则可以依据抖动大小予以划分服务等级等，服务种类如下表所示：

其中，maxbws、mindls、minjts和minlss分别表示服务s的最大带宽、最小延迟、最小抖动和最小丢包率约束。倘若延迟小于最小延迟、带宽大于最大带宽等，则服务质量几乎等同，无法进行有效地区分。对于每一种服务，定义有sl种服务等级。其中，bwsl、dlsl、jtsl和lssl分别表示服务s在sl等级下的最小带宽、最大延迟、最大抖动和最大丢包率约束，某种服务的服务等级划分如下表所示：

步骤3、在满足用户需求与网络提供商isp提供服务成本和利润之间保证平衡，计算用户和isp效用，制定满足双方利益的最佳路由服务定制策略；包括用户效用计算和网络服务提供商效用计算两个部分，具体计算方法如下：

3.1用户效用计算包含如下步骤：

定义隶属函数。在上述过程中根据用户文档已经对用户需求进行分类和定级，现假设应用的qos需求区间为[bwl，bwh]、[dll，dlh]、[jtl，jth]和[lsl，lsh]，其中bwl和bwh代表用户需要的最小带宽请求和业务最大带宽请求，dll和dlh代表用户需要的最大延迟请求和业务最小延迟请求，jtl和jth代表用户需要的最大抖动请求和业务最小抖动请求，lsl和lsh代表用户需要的最大丢包率和业务最小丢包率请求。某服务能提供的实际qos参数为bw、dl、jt和ls。

用户要求带宽适合的隶属函数公式如下：

其中kbw为0和1之间的一个常数，本文默认设为1。cbw取值如图5；

用户要求延迟适合的隶属函数公式如下：

其中kdl为0和1之间的一个常数，本文默认设为1。cdl取值如图6；

用户要求抖动适合的隶属函数公式如下：

其中kjt为0和1之间的一个常数，本文默认设为1。cjt取值如图7；

用户要求丢包率适合的隶属函数公式如下：

其中kls为0和1之间的一个常数，本文默认设为1。cls取值如图8；

接着，构造评价矩阵f＝[f(bw)f(dl)f(jt)f(ls)]。不同种类服务根据重要程度对qos指标定义不同的权重，根据用户需求的分类，给出带宽、延迟、抖动、丢包率的权重分别为α，β，γ，λ，并构造权重矩阵ｗ＝[αβγλ](0<α，β，γ，λ<1)。定义用户定制化服务满意度为satisfaction＝w·f^t，其中f^t为f的转置。对应的数值越大，表明用户对当前资源配置的满意度越高。

将其划分为四个不同的满意度等级，具体如公式所示：

上式中，α1、α2、α3根据实际情况设定。用户满意度、用户效用相互之间的关联性体现如下：

3.2网络服务提供商效用计算包含如下步骤：

3.2.1确定与当前节点相连的候选网络服务提供商；

假设当前节点为i，认为与当前节点相连同时满足约束条件的l个网络服务提供商都是候选的网络服务提供商。

3.2.2确定n个评价指标。如带宽资源量、延迟、抖动、丢包率，则此时n＝4。

3.3.3定义评价矩阵f，矩阵f是根据候选的网络服务提供商和对应的评价指标集合构成的。其中，第x个候选的网络服务提供商对应的第y个评价指标值用fxy(1≤x≤l，1≤y≤n)表示，每一列依次对应上一步中提及的评价指标。

3.3.4计算fmin，y、fmax，y和fmid，y，分别表示第y个评价指标的极小值、极大值和中间值，如公式所示：

3.3.5修正矩阵f。对评价矩阵f中的每个评价指标值予以标准化处理。

对值越大评价越高的评价指标的标准化处理公式：

对值越小评价越高的评价指标的标准化处理公式：

对值越趋中评价越高的评价指标的标准化处理公式：

延迟、抖动、丢包率根据值越小评价越高的标准化处理公式进行标准化校正，可用带宽根据值越大评价越高的标准化处理公式进行标准化校正。

3.3.6计算各评价指标的样本方差，能够反映不同评价指标对综合指标的影响。一种评价指标产生的影响要远大于另一种评价指标所造成的影响，则可以通过权重系数予以平衡。

其中，l代表与当前节点相连同时满足约束条件的网络服务提供商的个数，表示每一个候选的网络服务提供商对应的第y个评价指标的均值。

3.3.7根据各评价指标的样本方差计算出各评价指标所占的权重比值，所有评价指标的权重比值总和为1，本文中定义wy为第y个评价指标的权重比值。计算公式如下：

其中，公式中特指第y个评价指标的样本方差，泛指第i个评价指标的样本方差。

3.3.8对每个候选的网络服务提供商进行评分。将综合评分转换成相应的得分，并且将计算的得分用作相应的候选网络服务提供商的效用，公式如下：

步骤4、用户将需求信息提交到路由定制模块的后台服务器，网络服务提供商提供当前网络的链路状态到路由定制模块的后台服务器，服务器根据其汇总的需求与链路状态，进行用户与网络服务提供商的供需匹配；

选择二人博弈完成用户与网络服务提供商的匹配，博弈对象是用户u和网络服务提供商s。其中，用户u的策略为对当前路径的选择或不选择，网络服务提供商s的策略包括对当前路径的提供或不提供。二者构建的矩阵如公式如下：

上述公式中，定义su为用户效用矩阵，uu为网络服务提供商效用矩阵。各自满意的最小值由s0和u0表示；用户和网络服务提供商对应的效用由sk和uk表示。α取大于1的值，当用户没有选择网络服务提供商提供的策略或网络服务提供商没有提供当前的网络服务，则予以惩罚；定义0＜β＜1，当网络服务提供商没有提供服务但是用户选择，或用户不选择对应网络服务提供商提供的网络服务，则造成两者存在损失。当用户没有选择，网络服务提供商也没有提供，则对应的效用为0。在效用矩阵中，如果对应的数值为负，说明用户和网络服务提供商相互不满意，不选择该路径。

在效用矩阵su和uu中，如果存在最优解(m^*，n^*)使得公式

对应的不等式组成立，即m*n*为满足不等式的一组最优解，那么这样的一种策略是一组nash均衡解。上述公式中，amn和bmn分别表示用户效用矩阵su和网络服务提供商效用矩阵uu中的取值。如果对应的策略是用户选择该路径，网络服务提供商提供该路径，则该路径为路由服务定制策略得出的路径。如果对应的策略为其他组合，说明对应的路径不是最优解。

步骤5、在对网络服务分类的基础上，isp可定义某些服务为可靠性需求高的服务，在保证传输性能的同时进一步在网络连通性上保证这类服务的可靠性。若用户需求为此类服务，则进行节点备份或路径备份，否则结束流程；

节点备份

利用rfc4191在路由器公告报文中添加的prf(defaultrouterpreference)字段，基于

路由器公告报文来定义路由器优先级，如表所示：

ipv6主机依据路由器优先级予以默认设置，当优先级高的路由器发生异常故障时，则选

择备份路由器予以替代，具体路由器备份步骤如下：

(1)路由器1和路由器2发送公告；

(2)根据路由器优先级，设置默认路由器列表，以高优先级的作为主路由器，低优先级的作为备份路由器；

1-2步骤如图3所示：

低性能低优先级路由器1和高性能高优先级路由器2向主机1和2发送不同的路由器公告报文：

路由器1公告报文：路由器优先级：低

路由器2公告报文：路由器优先级：高

之后，两台主机的默认路由器列表均更新为：

-路由器1，备份路由器

-路由器2，主路由器

(3)ipv6报文经过路由器2转发；

(4)主路由器发生故障；

(5)检测到主路由器2不可达；

(6)设置路由器1作为主路由器；

4-6步骤如图4所示：

当路由器2发生故障后，主机向路由器2发送邻居请求报文，将自己的默认路由

器列表更新为：

-路由器1，主路由器

-路由器2，故障路由器

邻居列表更新为：

-路由器1

-路由器2，邻居不可达

(7)新的ipv6报文经过路由器1转发。

节点备份位置的选择受到多种因素的制约，对网络可靠性有较大影响，本文提出一种节点备份的位置选择方法，选择具体过程如下：

步骤5.1、获取当前整体网络环境的相关参数，包括节点度，链路宽度、负载、时延、通信代价、丢包率；

步骤5.2、将节点度最大的节点加入候选节点集c；

步骤5.3、计算每一个节点所占权重；

备份节点位置选取。

在备份路由器的最优部署决策过程中，有两个重点因素需要考虑。其中一个是交换机节点的权重，另外一个重点因素就是交换机节点到备份路由器的传输代价。交换机节点的权重w(v)既体现节点的重要性，又能代表节点流量。在本文中，使用节点度dv衡量节点的权重。

交换机节点的权重w(v)既体现节点的重要性，又能代表节点流量。使用节点度dv衡量节点的权重。

因此构建权重w(v)和节点度dv两者之间的数学函数，定义公式如下：

w(v)＝f(dv)

函数f通常情形下，被人们理解为一种合理的度量标准，如公式所示：

其中，dmax＝maxv∈vdv。dmax为最大节点度；

步骤5.4、基于链路对应的参数指标，同时根据路由算法求解得到各个节点通往备份路由器候选节点的路径，同时确定最小的路由代价；

交换机节点到备份路由器的传输代价由f(v，c)表示，也就是数据信息从节点至备份路由器端所带来的代价。此外需要考虑多种不同的影响因素，在本文中考虑链路对应的以下指标，指标分别是带宽、时延、通信代价、丢包率和负载。

在交换机节点到备份路由器的传输代价求解过程中，可以通过以上指标进行组合求解，如果选择单一的指标，则直接计算；如果选择多个指标，参考用户需求对不同qos指标的重视程度对指标加权求和并保证权重和为一，进而求解。其中，一种加权的表示方法公式如下：

f(v，c)＝a·delay+b·bandwidth+c·loss+d·cost+e·load

在上述公式中，0≤a，b，c，d，e≤1，a+b+c+d+e＝1，delay、bandwidth、loss、cost、load表示归一化后的影响因子，进而确定最小的路径代价，计算f(v，c)。

此外，并非所有节点均可作为候选节点，必须充分计算与考虑最佳位置节点，降低复杂性，定义候选节点集合然后从中选择最优位置节点。

定义数据流请求的平均代价函数表达式公式如下：

其中，n表示节点数目，w(v)表示节点权重，f(v，c)表示传输代价。

步骤5.5、计算得出备份路由器在候选位置节点的平均代价；

w(v)和f(v，c)两个影响因素最为关键。在本文中，使用交换机节点度来量化节点权重这个参数，使用交换机到备份路由器的传输代价来量化传输代价这个参数，通过量化参数来完成最佳位置节点的选择。因此，从候选的节点集c中选择数据流请求的平均代价函数可以取最小值的点，来作为备份路由器最佳部署节点。公式如下：

若存在多个节点均满足h(c)最优，则选择节点度最大的节点予以部署。

步骤5.6、遍历候选节点集c，确定最优节点。

路径备份

路径备份主要采用的方法是多路径路由。备份路径的最终确定是由链路质量和路径相关性予以综合决定。链路质量linkquality通过数据传输的成功率予以量化，根据路径相关因子η计算路径的相关性，如公式所示：

linkbackup＝f×linkquality-g×n

η＝ηnode+ηlink

在公式中，f为链路质量所占比例，g为路径相关因子对应的比例，可以根据需要自行调整，ηnode表示两条路径中相关节点数，ηlink表示两条路径中相关路数，如果两条路径的节点完全不相同，则认为这两条路径独立。当选择备份路径时，根据节点得到的链路信息，计算出所有可能备份路径被选择的可能性，选择数值最大的路径作为备份路径。

步骤6、将制定的路由策略、路由策略及节点备份数据或路由策略及路径备份数据在数据转发层进行数据转发。