[发明专利]基于非线性退火的软件定义网络多约束路由方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及软件定义网络(Software Defined Network SDN)通信技术领域中的一种基于非线性退火的软件定义网络多约束路由方法。本发明可用于在软件定义网络中接受多参数约束的路由查找，为软件定义网络提供保证QoS的路由服务，有效提升网络的复杂路由查找性能。

背景技术

软件定义网络中，实现了控制组件与转发组件的分离。当网络需要转发数据时，控制组件负责计算路由，并将转发表配置到转发组件中。转发组件简单的按照转发表进行转发，而不参与路由计算。服务质量(Quality of Service QoS)路由是一种基于网络的可用资源和业务流的QoS要求来选择路径的路由机制，即包含多个QoS参数的动态多约束路由协议。软件定义网络作为一种新兴的网络，为人们提供了多种网络服务，不同的网络服务有不同的参数约束，而单一的传统网络路由协议无法满足不同服务对不同约束参数的需求，且现有的QoS路由机制无法直接应用于软件定义网络，如何在软件定义网络中提供满足多约束的QoS路由成为一个重要的技术问题。

北京邮电大学申请的专利“实现多约束QoS路由选择的优化方法及装置”(申请号201110129535.5公开号CN 102158417)公开了一种实现多约束路由选择的优化方法。该方法利用建立路由模型，构造惩罚函数，并运用自然选择和变异操作对初始路径进行迭代求解来实现多约束条件下的最优路由选择。该方法存在的不足是，求解的时间复杂度完全依赖于初始路径的选择，运用自然选择和变异操作使得时间复杂度存在不确定性，无法在实际的大型互联网络中部署使用。

西安电子科技大学申请的专利“用于支持端到端时延保证的动态资源分配系统及分配方法”(申请号201010013728X授权号CN101729430B)公开了一种用于支持端到端时延保证的动态资源分配方法。该方法主要解决现有区分服务网络QoS保证能力低下及网络资源利用不充分的问题。该系统的资源管理器根据边界路由器发送的业务请求信息中的时延上限要求，结合网络负载信息中的链路负载度和各段链路端口处各PHB的时延估计值，计算端到端传输路径各段链路上的时延分配值，在相关的核心路由器上，根据本地的可用资源状态，通过时延分配值和带宽要求的匹配，动态选择最佳PHB进行资源配置和分组转发。该方法存在的不足是，首先，约束性参数只有一个，为典型的单约束最短路径问题，不适用于参数约束有多个的复杂多约束路径问题；其次，该方法主要为传统网络和分组交换网络提供QoS保证，无法直接移植到软件定义网络中。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于非线性退火的软件定义网络多约束路由方法。本发明依据软件定义网络中控制组件的本地性，充分考虑各个子网之间的连通性和相对独立性，运用扩散法，在获取全网虚拟拓扑图的情况下，基于非线性退火标记法，求解出满足多个约束要求的路径，以满足不同服务对不同约束的要求，更好的利用网络资源，提供更好的网络传输性能。

实现本发明目的的具体思路是：首先利用扩散法，向外扩散各个子网的虚拟链路信息，使每个控制组件得到全网虚拟拓扑图；然后利用正向线性标记法、反向线性标记法和花费量测量法对全网虚拟拓扑图进行简化以缩小检索空间；最后运用非线性退火标记法对初始路径进行修正，跳出局部最优解，直到找到满足约束的路径。

为实现上述目的，本发明的步骤包括如下：

(1)获取全网虚拟拓扑图：

(1a)转发组件将网络中转发组件的变更信息通知控制组件，控制组件得到本地子网内的实际网络拓扑图；

(1b)隐藏本地子网内的节点，保留边界节点，采用最短路径查找法，查找两两边界节点之间的最小跳数路径，将所有的最小跳数路径作为虚拟链路；

(1c)本地子网的边界节点向本地子网外发送查询分组信息，根据本地子网外返回的应答分组信息，得到相邻子网边界节点信息和该相邻子网边界节点所属的控制组件信息；

(1d)本地子网的边界节点向本地子网外发送测量分组信息，相邻子网边界节点返回应答分组信息，本地子网的边界节点根据该应答分组信息得到相邻子网间连接链路的参数信息；

(1e)创建链路状态分组表；

(1f)使用扩散法，控制组件发布链路状态分组信息，得到全网虚拟拓扑图；

(2)确定源边界节点和目的边界节点：

(2a)源节点的控制组件向目的节点的控制组件发送信息，指明要到达的目的节点信息；