[发明专利]一种基于段路由的单节点故障路由保护方法

说明书

本发明公开了一种基于段路由的单节点故障路由保护方法，属于互联网技术领域，解决了已有路由保护方案没有很好的权衡路由保护算法的故障保护率、路径拉伸度和实现开销之间的关系。本发明提出的方案不仅可以应对网络中任意的单节点故障情形，并且具有较小的路径拉伸度。因此，该方案可以为ISP解决域内路由可用性提供一种有效的解决方案。

技术领域

本发明属于互联网技术领域，具体涉及一种基于段路由的单节点故障路由保护方法。

背景技术

在过去的几十年里，互联网已经从一个最初支持发送邮件等业务的小型网络迅速演变为支持社交网络，视频流和云计算等的大型基础设施。与此同时，互联网服务提供商(Internet Service Provider,ISP)在服务质量方面面临着越来越高的要求，例如向最终用户提供优质的服务质量，包括无间断服务、低延迟、高带宽等。

在上述问题中，ISP如何向用户提供无间断的服务面临严峻的挑战。在传统网络体系结构中，学术界提出利用NPC，FIR，Not-Via和MPLS等技术来提供无间断服务，应对网络中的突发故障情形。虽然NPC的实现方式简单，但是故障保护率较低。FIR，Not-Via和MPLS虽然可以应对网络中所有可能的单节点故障情形，但是实现过分复杂。NPC，FIR，Not-Via和MPLS等技术的重路由路径的拉伸度也比较高，大大增加了网络的延迟，降低了ISP的服务质量。因此，上述方案都没有很好的权衡算法实现复杂度、故障保护率和路径拉伸度之间的关系。

段路由(Segment Routing，SR)是一种新型的网络架构，旨在支持具有严格的服务等级协议(Service Level Agreement，SLA)保证的服务，其核心思想是利用一系列的分段来构建特定的的端到端的路径。在段路由结构中，需要将段标签加入到数据包的头部，然后利用这些标签完成报文的转发。段路由中有两种段标签，它们分别是节点标签和邻接标签。节点标签表示一个路由器，而邻接标签代表当前路由器的一个本地接口。目前，主要的网络供应商已经支持SR，并且将会进一步大规模部署。SR是建立在现有的网络路由和连接管理协议的基础上，其重要特征之一就是当网络出现故障时可以实现自动重新路由连接。因此，本发明利用SR实现基于IP的快速重新路由机制。

发明内容

本发明提供了一种基于段路由的单节点故障路由保护方法，包括以下步骤：

将网络拓扑G(V，E)中所有节点存储在链表L中，对于网络拓扑G(V，E)中的任一节点v∈V，计算以节点v为根的最短路径树spt(v)，并将最短路径树spt(v)中除去节点v以外的其他节点按照深度优先的顺序存储在队列中；

设置目的地址d＝v，从队列Q中取出节点o，形成一个(o,d)对；

将所有和节点bn(o,d,G)相连接的链路I(bn(o,d,G))从网络拓扑G(V，E)中删除得到G'，在G'中，利用迪杰斯特拉算法计算(o,d)对之间的最短路径p(o,d,G')；

如果最短路径p(o,d,G')＝{o,d}，即bn(o,d,G')＝d，则当前(o,d)对不存在段标签；否则，初始化变量o',d',n'的数值o'＝o,d'＝o,n'＝n；其中，o'、d'为存储源节点，n'为源和目的的最短路径包含的节点的数量；

如果d'≠d，将变量d',n'的值设置为d'＝d,n'＝n；否则计算d'，使满足条件p(o',d',G')＝p(o',d',G)；

如果满足条件的d'不存在，则d'＝o'，bn(o',d,G')≠d，则此时节点bn(o',d,G')为一个段标签，将其并入集合r(o,d)中，并且将o'的值变为bn(o',d,G')；如果满足条件p(o',d',G')＝p(o',d',G)的d'存在，继续判断d'是否等于d；

如果d'不等于d，此时d'为一个段标签，将其并入集合r(o,d)中，并且将o'的值变为d'。