[发明专利]主干路由系统的三色环网络结构设计及维护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主干路由系统的三色环网络结构设计及维护方法，属于计算机应用技术领域。

背景技术

基于地理行政区划的分层网络结构以及据此形成的分段网络地址，使我们可以把因特网划分为若干层次的子网组合，然后采用上、中、下行路由策略，将复杂的网络路由寻址简化。

不难发现，中行路由框架是由同一行政区下代表各个子行政区的主干路由节点群组成。在这里，我们将世界各个国家看作是地球大行政区的子行政区。

因为在每个大行政区路由系统之下的各个子路由系统与这个大行政区之下的子行政区存在位置上的一一对应关系，所以可以用由大行政区的行政区划图演化得到的节点无向图来描述中行路由节点之间的相互关系。由于与行政区划地图相关，因此地图上使用的方法可以灵活地使用在网络路由问题的解决上，其中最直接也是最具有实用性的就是地图着色技术。

已有的，与本发明最相近似的实现方案就是目前正在使用的基于OSPF(Open Shortest Path First)协议的路由模式。OSPF路由协议是由IETF(Internet Engineering Task Force)工作小组提出的，它是一种典型的链路状态(Link-state)的路由协议，一般用于同一个路由自治域(AS)内。在一个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。最短路径优先算法SPF(Shortest Path First)是OSPF路由协议的基础，它将每一个路由器作为根(ROOT)来计算其到每一个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPF算法中，被称为最小生成树。在OSPF路由协议中，最小生成树的树干长度，即OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF的Cost，其算法为：Cost＝100×106/链路带宽，带宽越高，Cost越小，表示OSPF到目的地的距离越近。

现有技术存在以下缺点：

①.OSPF协议采用最小生成树算法来进行路由，每个节点需要为自己维护一棵包含所有节点的树结构，因为不对节点作具体分类，所以当网络节点数很多时树结构的计算和存储就显得较为复杂。

②.为了保证面向连接的路由，现有方案需要周期性探测链路情况，据此建立最短路由路径后再传输数据，这一方式牵涉的节点数目多，寻址开销与网络时延较大。

③.最小生成树算法存在形成非平衡树结构的可能，导致整个网络的数据传输对某几条主干链路依赖过大，使网络的稳定性大为降低。

④.基于最小生成树算法的路由寻址仅局限于使用网络手段，需要占用一定的网络带宽，对数据传输带来不可忽略的影响。

发明内容

本发明的目的是提出主干路由系统的三色环网络结构设计及维护方法，解决同一行政区下代表各个子行政区的主干路由节点群之间的网络路由问题。

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明的主干路由系统的三色环网络结构设计及维护方法的整体框架设计流程如图1所示，具体实现步骤如下：

步骤一、网络拓扑设计

在架构现代IP网时，同一行政区下的各个子行政区之间，一般只要相邻，它们的主干路由器之间就会有连接。这种模式映射到数据结构的无向图上，是一种很有实用性的无向图结构，在这里我们称之为“邻接图”。这种图有个很重要的特点：图中任意两条边互不相交。根据这个特点，本发明采用基于“三角元”的地图着色技术对主干路由节点网的路由节点进行分类，据此构建出三色环网络结构。

所谓“三角元”，就是用红、绿、黄三种颜色分别对构成三角形顶点的三个节点进行着色。

首先用“就近添加辅助边”的方法对“邻接图”做一些修改，在保证图中任意两条边不相交的基础上，图的最小分解图形单元是三角形，也就是要使无向图的网孔只能是三角形。

其次，利用“三角元”法，对修改后的“邻接图”进行上色，采用的技巧是三角网孔“两点决定第三点”，可允许出现相邻两个节点着色相同的情形。

最后，分别用红、绿、黄三色线将相同颜色的节点按照地理位置顺次连接起来组成闭合的色环。如果同色节点本身就相连，则沿用它们之间的边。这样就把网络分解为三个各自节点相互有连接的闭合色环。

步骤二、路由策略设计