[发明专利]用于等价多路径分组交换网络的下一跳计算函数

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月17日提交的，题为“用于等价多路径分组交换网络的下一跳计算函数”的序号为61/443,993的美国临时申请的权益，其内容由此通过引用被结合于本文中。

技术领域

本发明涉及分组交换网络，并且尤其涉及分组交换网络中用于等价（equal cost）路径的下一跳计算函数。

背景技术

在以太网网络架构中，连接到网络的装置竞争在任何给定时间使用共享的电信路径的能力。在多个桥或节点被用来互连网络段的情况下，通常存在到相同目的地的多个潜在路径。此架构的益处是，其提供了桥之间的路径冗余，且准许容量以附加链路的形式被添加到网络。然而，为了防止形成环路，生成树（spanning tree）通常被用来限制流量在网络上被广播的方式。由于通过广播帧和等待响应来学习路由，且由于请求和响应二者均将遵循生成树，所以流量的大多数（如果不是全部的话）将遵循属于生成树的部分的链路。这往往导致生成树上链路的过度利用和不属于生成树的部分的链路的未利用。生成树也可被用于其他形式的分组交换网络中。

为了克服使用生成树控制的网络中固有的一些限制，可使用链路状态协议控制面来控制分组网络中节点的操作。使用链路状态协议来控制分组网络，能够更有效地使用具有无环路最短路径转发的网络容量。不是利用与透明桥接相结合的生成树协议（STP）算法，而是在链路状态协议控制的分组网络中，形成网状网络的桥交换链路状态通告（advertisement），以使得每个节点能够具有网络拓扑的同步化视图。

这是通过链路状态路由系统的很好理解的机制来实现的。链路状态路由协议的两个示例包括开放最短路径优先（OSPF）和中间系统到中间系统（IS-IS），尽管也可使用其他链路状态路由协议。在链路状态路由系统中，具有网络拓扑的同步化视图的网络中的桥，具有必备的单播和组播连通性的知识，可计算网络中任意对桥之间的最短路径连通性，且可个别地根据基于网络的共同视图所计算的最短路径，来填充其转发信息库（FIB）。

链路状??态协议控制的分组网络提供了以太网桥接连通性的等效形式，但通过网络元件FIB的配置而不是通过洪泛和学习来对此进行实现。当所有节点已经计算了它们在同步化网络视图中的角色，并填充了它们的FIB时，网络将具有从对等桥组到任意给定桥的无环路单播树，和从任意给定桥到桥处所托管的每服务实例的相同的对等桥组的一致、无环路、点对多点（P2MP）组播树。结果是，给定桥对之间的路径并不被限制为经过生成树的根桥，且总体结果可更好地利用网状网（mesh）的连通性的宽度。电气和电子工程师学会（IEEE）标准802.1aq规定了此技术的一种实现方式。

存在网络中节点之间存在多个等价路径的情形。特别是在数据中心，在那里存在互连交换机的非常密集的网状网，沿源和目的地之间路径，在源和目的地之间或中间节点之间可能存在多个等价路径。在一对节点之间存在多个等价路径的情况下，可能期望在可用路径之间分布流量来获取网络资源的更好利用和/或为了更好的网络吞吐量。等价多路径（ECMP）路由是通过分组交换网络转发分组以便在多个实质可用的等价路径当中分布流量的过程。

当流量进入网络时，可在头端节点处实现ECMP路由，或者可在网络中每个节点处以分布式方式实现ECMP路由。当以分布式方式实现ECMP路由时，具有通往目的地的多个等价路径的每个节点，将在多个可用路径上本地引导不同流的流量以在网络上分布流量。不幸的是，在实现分布式每节点的ECMP时，网络容量的最佳使用是难以实现的。

例如，图1示出了分组网络中的典型流量分布模式，其中网络上的每个节点使用相同的ECMP计算函数来从可用路径进行选择。在图1中所示的示例中，意在用于交换机I-L之一的流量可到达交换机A-D中的任意。目标是在网络上传播流量，使得大量路径被用来通过网络转发流量。不幸的是，如图1中所示，在网络的一些区域中，每个节点上相同下一跳计算函数的使用可导致非常差的流量分布。特别是，流ID中的规律性或模式可使得流量变得集中，并导致网络上可用路径之间不充足的流量传播。

发明内容

本文中提供了以下概要和本申请的结尾处所阐述的摘要，来引入下面在详细描述中所讨论的一些概念。概要和摘要部分是不全面的，且并非旨在描绘由下面所呈现的权利要求所阐述的可保护主题的范围，