[发明专利]路径计算及网络拓扑方法、构架、系统、实体及路由器

说明书

技术领域

本发明涉及互联网(Internet)寻路技术，特别涉及一种Internet网络的路径计算方法、网络拓扑方法、基于网格的IP网络构架、自治系统、注册服务实体、资源管理系统以及路由器。

背景技术

目前，Internet寻路机制依赖于开放最短路径优先协议(OSPF，Open ShortestPath First)/中间系统-中间系统协议(ISIS，Intermediate system-intermediatesystem)，简称OSPF/ISIS，等基于最短路径的链路状态协议。因此，网络流量将集中到最短路径所经过的链路上，从而最终导致最短路径的链路过载，同时非最短链路的带宽却没有得到充分利用。流量工程(TE，Traffic Engineering)的目的是将流量进行转移，使阻塞链路的流量能够转移到那些没有被充分利用的链路上去。多协议标签交换流量工程(MPLS-TE，Multi-protocol LabelSwitching-Traffic Engineering)技术通过路径计算，使用资源预留建立协议及流量工程扩展(RSVP-TE，Resource Reservation Setup Protocol withTraffic-Engineering Extensions)技术在路径的起点和终点间建立一条标签交换路径(LSP，Label Switching Path)，从而将流量从最短路径导向那些没有充分利用的链路上。MPLS-TE技术的前提在于路径计算，只有计算出了满足条件的路径，才能发起LSP信令建立过程。

现有的规范已提供了基于路径计算单元(PCE，Path Computation Element)的路径计算体系架构。在路径计算过程中，由路径计算客户端(PCC，PathComputation Client)向PCE发起请求，请求包括通信的源地址和目的地址，服务质量要求(QOS，Quality of Service)等路径计算约束参数。PCE计算出符合条件的路径，并返回给PCC。PCC通过RSVP-TE信令协议建立LSP，后续的流量将由LSP进行转发。

PCE利用OSPF/ISIS的TE扩展协议获取流量工程数据库(TED，TrafficEngineering Database)，并计算满足各种限制条件的路径。但是，OSPF/ISIS协议只能获取一个区域的拓扑，当通信的源地址和目的位于不同的区域或者位于不同的自治系统(AS，Autonomous System)时，路径的计算需要多个PCE参与，最终形成一条完整的路径。这里，PCE和PCC是逻辑实体，在物理上可以实现在同一实体中，有些路由器既作PCC又作PCE；二者也可以在物理上分开实现，如专用的服务器或者网络管理服务器(NMS，Network Management Server)。当PCE和PCC在物理上分开实现时，PCE需要运行OSPF/ISIS的TE扩展协议获取TED，则PCE必须与路由器在IP层次上直联。如果PCE与路由器没有直联，则需要使用隧道技术。其中，基于PCE的路径计算体系架构允许使用带外的方式获取TED。

图1为多个PCE协同计算路径的体系结构图。如图1所示，头端节点(Head-End Node)收到业务请求，根据业务的需求向PCE A发起路径计算的请求，由于路径计算需要PCE A和PCE B协同计算完成，因此，PCE A向PCE B发起计算请求。PCE A根据PCE B计算的路径和自身计算的路径得到一条完整的路径，并返回给头端节点。头端节点随后使用信令协议建立LSP，如图1所示的头端节点、邻接节点1和邻接节点2之间的LSP。采用此种方法实现路径计算时存在以下问题：

1、PCE获取TED时要依靠链路状态协议，要求PCE运行OSPF/ISIS的TE扩展协议，因此，需要PCE与网络中的设备在IP层次上直联。大部分情况下，这个条件是不满足的。PCE的方案中采用了隧道技术，显然增加了部署的复杂性。

2、PCE使用链路状态协议感知网络拓扑，而链路状态协议对PCE的CPU计算能力以及内存等要求比较高。尤其是路由器作PCE时，路由器的性能将会受到较大影响。

3、链路状态协议收敛速度在秒级，尤其是路由器节点失效时，如果hello报文的发送间隔是10秒，收敛时间最长可能达到40秒。在拓扑没有完全收敛时，路径计算的结果是不可靠的。