[发明专利]一种蜻蜓网络架构及其组播路由方法

说明书

本发明提供蜻蜓网络架构及其组播路由方法，该组播路由算法不需要改变路由器体系结构，称为基于路由的组播。基于路由器的组播算法将所有路由器排成一个序列，组播消息采用多个路由步骤递归地传输至所有路由器；基于路由器组的组播根据路由器组将所有目标路由器划分成多个子集，将所有目标路由器组排成一个序列，递归地将组播消息传输至所有路由器组；前面两种组播算法可能需要多个顺序传输通过全局通道的步数。路由器优先组播算法将消息首先传输至组内所有目标路由器，并扩展至多个路由器，所有收到组播消息的路由器可以通过一个路有步骤将组播消息传输至所有含目标点的路由器组，因而减少顺序传输经过全局通道的路由步数。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种蜻蜓网络架构及其组播路由方法。

背景技术

在网络结构中，蜻蜓网络架构非常常见，图1为蜻蜓网络的总体架构，整个网络架构中有多个路由器组，每一个路由器组中包括多个路由器，其中，路由器组之间采用全局通道连接，每一个路由器组内的路由器之间采用局部通道连接。其中，每个路由器有三种不同类型的连接：p个终端的连接，连接同组路由器的另外m-1个路由器的局部通道，连接其它组路由器的g个全局通道。因此，每个路由器度数为k＝p+m+g-1。一个路由器组包含m个路由器，同一个路由器组中不同路由器之间通过局部通道两两间互连。每个路由器组有m﹒p个终端端口和m﹒g个全局端口，所以每个路由器组可以看做是一个维度为k’＝m﹒(p+g)的虚拟路由器，如图2所示，图2中的tc0-tcp为与一个路由器连接的终端数量。如果忽略路由器组内互连的细节，一个路由器组可以视为一个虚拟的高阶路由器，k’＞＞k，确保了系统级别的蜻蜓网络架构能够实现非常低的全局直径。例如，n＝m﹒g+1组能够以长度为1的全局路径连接，n为路由器组的数目。相反的，一个直接以维度为k的路由器互连的系统级网络将需要一个很大的全局直径。

在一个最大的蜻蜓网络中，及N＝m﹒p(m﹒g+1)为处理机总数，每两组路由器间仅仅只有一个全局链接。在较小的蜻蜓网络中，每组有超过其他组的数量的全局连接，这些富裕的全局连接分布在组之间使得任意两组之间至少存在(m﹒g+1)/n的通道数量。蜻蜓网络中的参数m，p和g可以取任意的值。然而，为了均衡通道负载，网络参数应该m＝2p＝2g的配置。因为每个分组沿着它的路由路径经过两个局部通道的时候必定通过一个全局通道和终端通道，这样一个比例能够保持均衡负载。因为全局通道的成本较高，所以为了保持全局通道保持全负载，均衡的蜻蜓网络应该保持m≥2g，2p≥2g。

一个均衡的蜻蜓网络架构的扩展性如图3所示，通过增加有效的维度，蜻蜓网络架构具有高度的可扩展性，例如，利用64维度的路由器，网络拓扑可扩展为包含256K节点数并且网络直径只有3跳步。相比而言，一个2D的平坦的蝴蝶网络利用64维路由器能够扩展近似10K节点，一个3D的平坦的蝴蝶网络仅仅能够扩展到64K节点。蜻蜓网络架构中组内和组间的网络可以使用任意的互连网络结构。一个简单的蜻蜓网络架构的实例如图3所示，p＝g＝2，m＝4，p为每一个路由器连接的终端数量，g为每一个路由器的全局端口，利用k＝7维路由器扩展至72个节点。组内和组间的网络采用1D平坦的蝴蝶网络。

对于蜻蜓网络架构中路由器组之间以及路由器组内的连接，目前，采用随机连接的策略，即一个路由器组随机与另外的路由器组进行全局连接，以及在路由器组内部，一个路由器也是随机与另外的路由器连接。

其中，采用随机连接策略构建的蜻蜓网络架构，需要对蜻蜓网络架构中路由器组与路由器组之间全局连接的路由器的标号进行记录，即哪一个路由器组与哪一个路由器组连接；以及对路由器组内的路由器与路由器之间局部连接的路由器的标号进行记录，即哪一个路由器与哪一个路由器连接。传统的连接需要维护一个记录表，当在路由消息路由的过程中，需要进行查表进行路由，增加了整个路由过程的繁琐；同时采用随机连接策略得到的蜻蜓网络架构的网络直径比较大。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种蜻蜓网络架构及其组播路由方法。