[发明专利]一种保障多类型业务服务质量的网络系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保障多类型业务服务质量的网络系统及方法，确切地说，涉及一种将网络路由节点按照业务类型抽象成多个业务代理节点，使得同类型的业务代理节点构成虚拟拓扑，并利用一种全新的基于上下文感知方法计算虚拟拓扑结构中链路权值及其链路可用带宽与链路利用率进行路由的网络系统和方法，属于互联网技术领域。

背景技术

最短路径路由协议(如OSPF、IS-IS)是现在占主导地位的域内路由协议，被广泛用于ISP骨干网络。在这些路由协议中，链路的权重都是网络管理者预先设定的，并且通常在网络运行过程中保持不变。网络流量是按照从源节点到目的节点的最短路径路由。由于链路的权重相对固定，无论网络流量如何变化，同一源节点和目的节点之间的路径是固定的。Cisco提出了一种设置OSPF协议链路权重的方案，将每条链路的权重设置成为链路带宽容量的倒数。IS-IS协议是将所有链路权重设置为10。这种简单静态的权重设置方式，不能根据动态的网络拓扑、流量模式与流量分布做出适应性的调整，容易导致网络拥塞。缺省固定权重设置方案的简单改进方案是：将链路权重设置成与链路的流量分布成比例。该方案的限制是，优化方案是基于固定的网络拓扑和固定的流量需求矩阵，且链路的权重在网路运行过程中仍然保持不变。众所周知，Internet的流量高度动态，流量需求和网络拓扑都不断变化，因此这类方案不具有一般性。

动态调整链路权重的自适应路由技术(参见图1所示)能够实时地根据链路负载适应性地调整链路权重，从而控制网络流量分布，防止网络拥塞，提高网络性能。流量分布的变化又会导致链路负载发生变化，链路权重又得到相应的调整，从而形成反馈环。

动态调整链路权重的自适应路由的关键是设计合适的权重映射函数，将网络流量的变化反映到链路权重的设置。通常链路权重过大的变化会导致链路上的流量变化，所产生的反馈效应导致网络流量在不同路径之间振荡，严重降低网络性能；然而，如果链路权重变化过小，会导致对网络流量变化的不敏感，协议的适应性下降。因此必须设计合理的映射方案，需求某种程度的折衷，使得该方法既可以反映网络流量的动态性，同时又不会导致路由振荡。

MDAR(Minimal Delay Adaptive Routing)是早期提出的一种在ARPANET实现的适应性路由算法：设置链路权重值与链路延迟成比例的权重计算公式为：链路权重w＝w₀+D＝w₀+d(u)，式中，w₀为常数，D是链路利用率u的函数d(u)；因链路的延迟特性，函数d(u)是非线性函数。实验结果表明，网络负载较轻时，网络中的流量比较稳定；网络负载较重时，链路权重变化较大，导致路由振荡现象严重。LSAR(Load Sensitive Adaptive Routing)提出一种使用线性映射方案的协议，引入阻尼因子，以允许突发流量和防止路由振荡。在链路利用率较低时，引入非适应性区域，降低网络路由更新的开销。

上述几种方案的计算链路路由的方法都没有区分链路上的业务类型，只是将链路上的所有优先级的业务流量作为一个整体来处理。这可能造成某条低优先级业务流量较大、而高优先级业务流量较少的链路的权值发生变化时，对高优先级业务的服务质量造成过大影响。为了避免发生这种情况，在计算链路权值时，应该考虑各种不同业务的优先级差异。目前，学术界对于如何有效地设置链路权值展开了广泛的研究，因为有效设置链路权值进行路由，能够充分利用网络资源，从而提高业务流的传输质量和网络的QoS，这个课题已经成为业内科技人员当前急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种保障多类型业务的服务质量的路由系统及方法。在路由过程中，该系统根据业务分类对网络的物理路由节点进行抽象，将每个物理路由节点按业务类型抽象成多个业务代理节点，各个业务代理节点负责处理一类业务。所有物理路由节点中的同类的业务代理节点组成各自的虚拟拓扑，该类业务就在该拓扑上进行路由选择。对于不同优先级的业务，在保障高优先级的业务路由的同时，尽量减小对低优先级业务的影响。本发明还提出一种设置链路权值的方式，让网络流量更均匀地分配于各个链路，提高网络吞吐率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种保障多类型业务服务质量的网络系统，包括：发送和接收业务数据包的源端主机和终端主机，以及承担数据传输与转发的边缘路由器和核心路由器；其特征在于：所述系统中，