[发明专利]一种多协议标签交换网络中的流量分配方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对网络流量进行分配的方法和装置，具体涉及一种多 协议标签交换网络中的流量分配方法和装置。

背景技术

当前，IP网络应用日益普及，用户数和网络规模不断扩大，网络流量 持续增长。为了提高IP网络的服务质量和资源使用效率，迫切需要增强IP 网络的流量管理能力。多协议标签交换(MPLS)网络融合了面向连接的 包转发技术和IP动态路由，是下一代互联网的关键技术。与现有IP网络 中的最短路径路由相比，基于MPLS网络的多路径路由提供了简便、高效 的流量管理能力，具有很大的应用潜力，也是当前研究的热点领域。流量 分配方法是多路径路由的关键技术之一。流量分配是将一个聚集流按照需 要的速率比例分割成若干个流，分配给多条路径，实现各条路径流量的平 衡增长，达到网络流量均衡分布的目标。

近年来，报道了许多关于流量分配方法的研究，但是这些方法仍存在 不足。

轮转方法(round-robin)以包为最小单位分配流量，依次轮流从一组 路径中选择一条路径，经由此条路径把包发送出去。轮转方法能够达到最 优的流量分配，给转发操作增加的开销较小。其不利一面在于包的顺序严 重错乱，这是因为同一对(源节点，目的节点)(source-destination pair)之 间的不同路径有不同的延迟，会造成属于同一TCP流的包顺序错乱，而TCP 协议把错序到达的包作为网络拥塞的一个信号，据此减少发送速率.

为保持包的顺序，提出了直接散列(Hash)方法。直接散列法以流为 最小单位分配流量，使用散列函数选择路径，实现了包的有序传递。散列 函数的输入是流标识，对属于同一流的包，流标识保持不变，由此散列函 数总是选择同一条路径，于是属于同一个流的包始终分配到同一条路径上。 流标识通常取自五元组(源IP地址，目的IP地址，传输层协议号，源端口，目 的端口)(source IP address，destination IP address，transport protocol，source port，and destination port)的一部分或全部。直接散列方法的不足之处在于， 流量均衡效果与包级别的相差较大，这是因为处于活跃状态的流的速率可 能差别较大，所以流标识不一定服从均匀分布。

为了直接散列的性能，提出了表散列方法(参见2000-Inforcom， Performance of Hashing-Based Schemes for Internet Load Banlancing)。表散 列方法在直接散列方法中加入了一个间接分配结构，首先通过散列函数把 聚集流按流标识平均分成多组(假设为均匀散列)，每个组包含若干个流， 一个组也称为一个容器(bin)；然后把这些容器按照路径容量比例分配给 输出路径。因为容器的数量至少大于输出路径的数量，所以表散列方法把 聚集流划分的更细，因此分配容器的方法比直接散列的方法均衡性能更好.

为进一步提高表散列方法的性能，提出了可重分配的表散列方法(参 见2005-Computer Networks，Traffic distribution over equal-cost-multi-paths)。 该方法记录各个容器及输出路径的流量，每隔一个固定的时间，把容器重 新分配一次。为了减少因重新分配容器而引起包错序，该方法只选择由占 用率最高的路径所属的容量最大的容器，把这个容器重新分配给占用率最 低的路径。

但是，该方法尚存在以下不足：

(1)理论上，如果流标识服从均匀分布，那么已有的散列函数能够 以流标识作为关键字，均匀划分流。这时如果流的速率比较接近，那么流 就可以均匀分布到各个容器上。但是，由于活跃状态的流的速率差别较大， 流标识也不一定服从均匀分布，造成各容器的流量差别较大。发生这种情 况时，只能通过重新分配容器才能提高流量均衡的性能。

(2)已有的散列函数是静态的，其依赖的参数一经确定就不改变， 所以容器的初始分配也采用静态方法，亦即事先指定容器的数量，并按这 个数量和输出路径容量比例把容器分配给路径。因此，当流顺次到达时， 各容器的流量差别较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种多 协议标签交换网络中的流量分配方法及装置，能改善流量分配性能。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：