專利名稱：用于匹配數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)交換路徑的方法和裝置的制作方法
通過面向數(shù)據(jù)包的技術(shù)，如UMTS和GPRS的引入，可以預(yù)料未來將進(jìn)一步應(yīng)用無線數(shù)據(jù)傳輸。這里所說的數(shù)據(jù)傳輸不僅指語音信息，更多地還包括比如在因特網(wǎng)中提供其它一些服務(wù)。為了使拓寬后的帶寬仍然能夠傳送給終端設(shè)備，必須對負(fù)責(zé)信息分配的中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓展。同樣地，在其它網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)中，也需要不斷拓展帶寬。一大部分帶寬在信息選擇路徑中流失，其原因在于，與數(shù)據(jù)包的繼續(xù)傳輸相關(guān)的大部分判斷都是在一個(gè)較高的協(xié)議層所做出的。這個(gè)協(xié)議層一般來說是IP層。目前，面向標(biāo)識(shí)的路徑選擇或者交換越來越多地得到使用。這里需要指出，在下面的內(nèi)容中對“路徑選擇”和“交換”這兩個(gè)概念不予區(qū)分，盡管在相關(guān)資料中這兩個(gè)概念還是有一定區(qū)別的。面向標(biāo)識(shí)的路徑選擇的主要優(yōu)點(diǎn)在于，用于做出判斷時(shí)要考慮的信息量比較少，以及根據(jù)這一較少信息和使用一定的類別該判斷選擇是相對簡單。
最常用的面向路徑的方法之一是MPLS。
由于結(jié)構(gòu)簡單和性能較高，多協(xié)議標(biāo)識(shí)交換(MPLS，IETF推薦標(biāo)準(zhǔn)，RFC3031及其它RFC)因此它作為隧道技術(shù)使用具有優(yōu)點(diǎn)。
在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包從一個(gè)路由器傳送到下一個(gè)路由器。每個(gè)路由器關(guān)于繼續(xù)傳輸都會(huì)做出一個(gè)獨(dú)立的判斷。也就是說，每個(gè)路由器都會(huì)分析數(shù)據(jù)包的標(biāo)題，并且每個(gè)路由器都運(yùn)行具有路由器算法的一個(gè)程序。每個(gè)路由器根據(jù)路由器算法的結(jié)果來選擇一條新的路徑。因此下一路徑的選擇包括兩個(gè)步驟。第一步是將可能的數(shù)據(jù)包的總?cè)毫縿澐殖傻刃ь惖囊粋€(gè)群量(FEC)。一般情況下，一個(gè)等效類是由IP地址或是通過掩蔽(Maske)求得的一定的IP地址標(biāo)準(zhǔn)格式的一個(gè)群量組成的。第二步是將每個(gè)FEC映射到一條路徑中。在為繼續(xù)傳輸做出判斷時(shí)，對屬于同一個(gè)FEC的數(shù)據(jù)包不做區(qū)分。對從屬于同一個(gè)FEC的不同數(shù)據(jù)包是無法區(qū)分的。
在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，只進(jìn)行一次FEC的歸類，即當(dāng)數(shù)據(jù)包進(jìn)入MPLS系統(tǒng)時(shí)。將一個(gè)數(shù)據(jù)包所屬的FEC作為一個(gè)短值進(jìn)行編碼，即作為一個(gè)標(biāo)識(shí)表示。在向下一個(gè)路由傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)，這一標(biāo)識(shí)會(huì)被同時(shí)傳送。后面的路由器將不再對此數(shù)據(jù)包的其它內(nèi)容進(jìn)行分析，而只對該標(biāo)識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。這一標(biāo)識(shí)將用作一個(gè)表格的一個(gè)索引，根據(jù)這一表格可以選取下一個(gè)路由和下一個(gè)標(biāo)識(shí)。這樣原有的標(biāo)識(shí)就被新的標(biāo)識(shí)所取代，而數(shù)據(jù)包則被繼續(xù)傳送到下一條路由。在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，對數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送只通過標(biāo)識(shí)來控制。使用這種傳輸方式有很多優(yōu)點(diǎn)路由器只需要很低的能力。它們只需能夠?qū)?biāo)識(shí)進(jìn)行分析，并且在一個(gè)表格進(jìn)行檢查，確認(rèn)該標(biāo)識(shí)屬于哪一條路由，以便用新標(biāo)識(shí)替換舊標(biāo)識(shí)。此外通過這種簡單的運(yùn)行方式還可以實(shí)現(xiàn)較高通過能力。關(guān)于其它優(yōu)點(diǎn)可參見RFC 3031。
下面將對幾個(gè)基本術(shù)語進(jìn)行定義。所謂標(biāo)識(shí)，就是一個(gè)短的、局部的重要標(biāo)記，有固定的長度，其作用是對FEC進(jìn)行確認(rèn)。也就是說，標(biāo)識(shí)用于代表數(shù)據(jù)包所屬的一個(gè)FEC。在FEC的基本應(yīng)用中它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的目標(biāo)地址分配。
為確保路由器把數(shù)據(jù)包分配到同一等效類別，路由器必須規(guī)律地進(jìn)行信息交換，從中確認(rèn)哪個(gè)數(shù)據(jù)包分配一個(gè)標(biāo)識(shí)。此外，重要的是，不同的路由器使用不是同一個(gè)標(biāo)識(shí)，只要由此不能唯一識(shí)別前一個(gè)路由器的話。還有一點(diǎn)需要指出的是，對上行與下行是區(qū)別處理的，所以它們的標(biāo)識(shí)也不一定相同。在MPLS結(jié)構(gòu)中，一個(gè)特定的標(biāo)識(shí)與一個(gè)特定的等效類別連接在一起的判斷是由與這種連接相關(guān)的作為下行的路由器所做出的。隨后，下行路由器將這一連接的信息報(bào)告給上行路由器。這一信息既可作為其它數(shù)據(jù)包上的簡易信息被傳送，也可以十進(jìn)制的形式進(jìn)行傳輸。(RFC 3031，3035，3036，3037，3038，2205-2210，2379，2380，2746，2750，2814，2702)。
在另外一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)中MPLS支持分級(jí)結(jié)構(gòu)，其中，在對那些帶有標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理時(shí)可以完全不依賴于分級(jí)的各個(gè)級(jí)。沒有標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)包被視為其“堆?！睘榭盏臄?shù)據(jù)包。堆棧的使用將變得清晰當(dāng)說到數(shù)據(jù)包的隧道(Tunneln)時(shí)。關(guān)于這樣的隧道的相關(guān)內(nèi)容請參見資料RFC3031。當(dāng)數(shù)據(jù)包是由一個(gè)處于兩個(gè)路由器之間的網(wǎng)絡(luò)路徑所引導(dǎo)時(shí)，那么該數(shù)據(jù)包就總是被隧穿，其中的網(wǎng)絡(luò)路徑又可以包括很多路由器。如果比如已存在一個(gè)由路由器R1到R4組成的路徑，和一個(gè)位于R1和R2之間的路徑包括路由器R1.1、R1.2和R1.3，那么另外一個(gè)標(biāo)識(shí)通過路由器R1被推入堆棧。路由器R1.1、R1.2和R1.3現(xiàn)在就在這個(gè)新的第二元件上工作。只要數(shù)據(jù)包一到達(dá)路由器R2，則最上層的元件就會(huì)被從堆棧彈出。當(dāng)在堆棧上沒有標(biāo)識(shí)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問題。在普通的MPLS結(jié)構(gòu)中，為了確定等效類別，要對網(wǎng)絡(luò)地址(一般就是IP地址)進(jìn)行分析。
MPLS提供兩種路徑選擇方式。第一種方式是在起始點(diǎn)處就已經(jīng)確定路徑——即對必須要經(jīng)過的那些路由器進(jìn)行確認(rèn)。在進(jìn)行第一種路線選擇時(shí)涉及明確的路徑。而在逐段(hop-by-hop)路徑選擇方式中，路由器不被明確確定，使得每個(gè)路由器可以通過它的表格來確定，下一個(gè)路由器應(yīng)該選擇哪一個(gè)。本發(fā)明可以使用這兩種路徑選擇方式。
觀察一下引導(dǎo)數(shù)據(jù)包所需的信息量，也就是數(shù)據(jù)包的標(biāo)題，可以得出明確的結(jié)論，即面向路徑的協(xié)議具有相當(dāng)大的節(jié)約能力。在平均傳輸數(shù)據(jù)量為60個(gè)字節(jié)時(shí)，IPv6-標(biāo)題會(huì)引發(fā)40個(gè)字節(jié)的標(biāo)題額外開銷(IPv6包括路徑選擇標(biāo)題)，其中有效數(shù)據(jù)只有約20個(gè)字節(jié)(VoIP)(RFC 3031，RFC 2460)。而使用Shim標(biāo)題或例如MPLS的MPLS標(biāo)題時(shí)各只感生4個(gè)字節(jié)。Shim標(biāo)題，也包括MPLS標(biāo)題，除了包括總計(jì)大約20個(gè)比特的標(biāo)識(shí)以外，還有一些其它的狀態(tài)和管理性信息。一般來講，必須對點(diǎn)對點(diǎn)的連接與其特性例如服務(wù)質(zhì)量以及當(dāng)然各有關(guān)的承載線路的識(shí)別進(jìn)行明確的確認(rèn)。
除了通過用層2-標(biāo)識(shí)分析評(píng)估來替代耗時(shí)的作為最長前綴匹配的層3-標(biāo)題分析評(píng)估來加速數(shù)據(jù)包繼續(xù)傳輸?shù)乃俣戎?，還可以明確地給出數(shù)據(jù)包路徑(源路徑選擇)，迫使所有的路徑都成為相同的路徑。這樣就可以特別從服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service)的觀點(diǎn)進(jìn)行更多的監(jiān)控了。
通過使用隧道可以省掉在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的局部彼此分開(同時(shí)又通過一個(gè)傳輸網(wǎng)彼此連接)的部分網(wǎng)絡(luò)之間的層3-路由選擇過程和判斷過程。這一出發(fā)點(diǎn)在需要實(shí)現(xiàn)虛擬的私人網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有重要意義。
此外還可以省掉移動(dòng)IP結(jié)構(gòu)中局部彼此分開的發(fā)送單元之間進(jìn)行L3路由選擇過程和判斷過程。(“層次結(jié)構(gòu)移動(dòng)式IP”，請參見網(wǎng)站www.ietf.org中的相關(guān)說明。)由于上述優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)中使用標(biāo)識(shí)交換路徑(如通過MPLS，多協(xié)議標(biāo)識(shí)交換)大大簡化了路由選擇，因此具有越來越重要的意義。
當(dāng)然，使用標(biāo)識(shí)交換路徑也有一定的缺點(diǎn)。比如在MPLS中，由于最初給出的固定路徑，MPLS就不能對當(dāng)前的進(jìn)展，如負(fù)載轉(zhuǎn)移、可用性的改變及網(wǎng)絡(luò)部件帶寬的改變等限制在局部地做出動(dòng)態(tài)的反應(yīng)。
目前對這些問題的解決方法都是從外部對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行觀察，以便然后在允許的情況下通過標(biāo)準(zhǔn)MPLS信號(hào)傳遞從頭至尾重新組成各個(gè)路徑。在重新組成這些完整路徑時(shí)，要使每個(gè)路徑能夠適應(yīng)改變的條件和連接參數(shù)。這里，必須通過一個(gè)中心單元不斷對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，特別是路由器和與這些路由器相連的各段網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在運(yùn)行過程中進(jìn)行的這種監(jiān)控需要大量的耗費(fèi)，因此成本非常高。
本發(fā)明旨在提供一種方法來對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化監(jiān)控。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本發(fā)明提出了獨(dú)立權(quán)利要求中的特征的方法和裝置。其它改進(jìn)結(jié)構(gòu)參見從屬權(quán)利要求。
本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)是，在標(biāo)識(shí)交換路由選擇中允許對標(biāo)識(shí)交換路由器(LSR)進(jìn)行有限的和自治性的判斷。
標(biāo)識(shí)交換路由器(LSR)通過擴(kuò)展信令協(xié)議，如LDP(見RFC 3031，3035，3036，3037，3038)或RSVP(2205-2210，2379，2380，2746，2750，2814)，可以自行將路徑繞行至其它鄰近節(jié)點(diǎn)。上面所說的這些協(xié)議均為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，利用其網(wǎng)絡(luò)部件可進(jìn)行管理信息的交換。當(dāng)然，也可以使用其它非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。為此目的，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件，一般是路由器，對在其鄰近環(huán)境中的當(dāng)前的路由狀況(包括負(fù)載情況和路徑可用性)進(jìn)行觀察，并通過一個(gè)已擴(kuò)展的信令協(xié)議在考慮到上下路徑的情況下調(diào)整這一狀態(tài)，以便然后在需要時(shí)使標(biāo)識(shí)交換的路徑適應(yīng)不同的局部狀況。
各路由器之間首先會(huì)定期對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。特別是負(fù)載轉(zhuǎn)移、路徑可用性的改變以及帶寬的改變進(jìn)行信息交換，以便識(shí)別可能出現(xiàn)的狹窄通路或已得到改善的網(wǎng)絡(luò)段。同樣，通過使用一種周期的同步信息交換，可以確定某個(gè)路由器是否已完全失靈。如果出現(xiàn)相鄰的幾個(gè)狹窄路段，通過這種信息交換，可以借助部分替代路徑對通過這些狹窄路段的路徑進(jìn)行改進(jìn)，以使其繞過這些狹窄路段。所謂部分替代路徑，是指為應(yīng)對個(gè)別部件或網(wǎng)絡(luò)段發(fā)生突然失靈的情況而提前準(zhǔn)備好的一些路徑。而預(yù)置這些路徑的成本并不會(huì)很高，因?yàn)楫吘贯槍Φ闹皇悄切?shù)量有限、被監(jiān)控的彼此相鄰的路由器和網(wǎng)絡(luò)段。只需為這些路由器和網(wǎng)絡(luò)段儲(chǔ)存一個(gè)部分替代路徑即可。另外還需要指出的是，特別在MPLS路徑中，只有沿?cái)?shù)據(jù)流的方向才能對路徑進(jìn)行操作。這樣，用來管理的數(shù)據(jù)是相當(dāng)少的。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所需的部分替代路徑也可以動(dòng)態(tài)產(chǎn)生。在這一替代方案中，部分替代路徑優(yōu)選根據(jù)路徑算法計(jì)算，而路徑算法又是從路由選擇表中檢索的，此時(shí)，作為參數(shù)給路徑算法提供，在選擇路徑時(shí)哪個(gè)路由器以及哪段網(wǎng)絡(luò)要考慮在內(nèi)，或哪個(gè)路由器及哪段網(wǎng)絡(luò)是不必考慮在內(nèi)的。這些算法都是建立在已知的方法的基礎(chǔ)之上的，特別是在IP網(wǎng)絡(luò)中使用的。如果某個(gè)相鄰的路由器通知，在某段網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了問題，那么在數(shù)據(jù)流中處于前面的這個(gè)路由器就會(huì)檢查，看看它是否對那些經(jīng)過這段網(wǎng)絡(luò)的路徑進(jìn)行管理。這一分析過程一般是借助比較操作進(jìn)行的，即檢驗(yàn)該路徑是否經(jīng)過了這段出現(xiàn)問題的網(wǎng)絡(luò)。對于部分替代路徑的動(dòng)態(tài)尋找依賴于變化形式。例如當(dāng)一個(gè)負(fù)載狀態(tài)結(jié)束時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)相鄰的改善，此時(shí)可以選擇那些原本已經(jīng)繞開這一負(fù)載的路徑。在本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施例中，那些原本改行的路徑均被做上標(biāo)記，以便在負(fù)載狀態(tài)得到改善時(shí)使其再次通過其原有路徑。通過這一做標(biāo)記的辦法，可以輕松地掌控各種變化形式。另外，這些路徑選擇算法必須確保，所選擇的路徑必然會(huì)通過已改善的那段網(wǎng)絡(luò)。然而，在此要進(jìn)行估算，以便不繞過不必要的路徑，這些路徑不經(jīng)過這些改善的網(wǎng)絡(luò)段是合理的。這種估算例如可以通過前面的標(biāo)記來確定，也可以存在于一個(gè)特定的優(yōu)先級(jí)或服務(wù)質(zhì)量要求中。在一個(gè)特別的實(shí)施例中，所選擇的是那些沿?cái)?shù)據(jù)流方向直接位于改良的那段網(wǎng)絡(luò)后面的路徑，然而此時(shí)這段改良的網(wǎng)絡(luò)并不是該路徑的組成部分。在這種情況下，可以將這些路徑做簡單的改行以使其通過這段網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹Ｔ诹硪粋€(gè)實(shí)施例中，在改良的網(wǎng)絡(luò)段的前后各只選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者一個(gè)路由器，并檢查哪些路徑經(jīng)過這兩個(gè)路由器/節(jié)點(diǎn)。然后，將由此所得到的部分替代路徑納入這些路徑當(dāng)中。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以考慮處于那段已改良網(wǎng)絡(luò)段周圍的另外的路由器/節(jié)點(diǎn)，以便選出那些在較大區(qū)段內(nèi)改道的路徑。同樣地，隨后也可以使一個(gè)相應(yīng)的部分替代路徑與這些路徑成為一個(gè)整體。
如果相反傳輸狀況變差，就要確定有哪些路徑通過相應(yīng)較差的網(wǎng)絡(luò)段，以便然后動(dòng)態(tài)找出一條這樣的路徑它具有盡可能是沿?cái)?shù)據(jù)流方向安排在該較差的網(wǎng)絡(luò)段之后第一個(gè)節(jié)點(diǎn)或路由器作為其終點(diǎn)。如果為此找不到這樣的一條路徑，則選擇沿?cái)?shù)據(jù)流方向、位于該差的網(wǎng)絡(luò)段之后的再下一個(gè)節(jié)點(diǎn)或路由器。如果這種方法不能奏效，則試著找到一條部分替代路徑，在這條路徑中對沿?cái)?shù)據(jù)流方向的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)或路由器運(yùn)用同一方法。同時(shí)算法要做相應(yīng)的改變，即不必考慮那段故障網(wǎng)絡(luò)。如果在這段網(wǎng)絡(luò)周圍鄰近不適用于這種方法，那么就中斷這種尋找路徑的方法。在一個(gè)優(yōu)化的實(shí)施例中，通過簡單的結(jié)構(gòu)，特別是散列(Hash)結(jié)構(gòu)，給相鄰的路由器分配路徑，該路徑通過這些路由器。
這里未提到的其它大家所熟悉的算法同樣是適用的。
為了確定同屬一個(gè)局部通信群量的路由器，可以使用自動(dòng)方法或手動(dòng)方法。在兩種方案中，通信群量的重合當(dāng)然是有意義的。在手動(dòng)配置時(shí)，應(yīng)與之進(jìn)行關(guān)于網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷狀態(tài)的信息交換的相鄰路由器通過管理員選擇和分配。在自動(dòng)分配時(shí)可以使用一種度量，借助這一度量確定那些相鄰的路由器或節(jié)點(diǎn)。根據(jù)已給出的閾值選出由該閾值所確定的范圍內(nèi)的路由器或節(jié)點(diǎn)。所以例如可以將節(jié)點(diǎn)的數(shù)量作為量度尺度考慮；另外，這些段網(wǎng)絡(luò)的長度也可以進(jìn)入計(jì)算。
在進(jìn)行信息交換時(shí)，優(yōu)選使用公知的協(xié)議，這些協(xié)議或者把信息簡易包裝成信息包傳輸，或者通過通常以TCP-IP為基礎(chǔ)的分離式連接傳輸。這里通常指的是RSVP或LDP(見相應(yīng)的RFC)。然而需要注意的是，這些協(xié)議只能用于直接周邊環(huán)境中。因此對十進(jìn)制地址節(jié)點(diǎn)或路由器作出響應(yīng)是有利的。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，是使用MPLS來描述路徑的。利用MPLS可以有多種方法將部分替代路徑納入已有路徑當(dāng)中。在第一實(shí)施例中，部分替代路徑用于隧穿。在MPLS中的隧穿通過在MPLS數(shù)據(jù)包的堆棧上安排另外一些標(biāo)識(shí)來實(shí)現(xiàn)。對此上面已有詳細(xì)的例子。在另一個(gè)實(shí)施例中是將一條明確的路徑納入到數(shù)據(jù)包中。在明確的路徑中，各個(gè)路由器或節(jié)點(diǎn)都詳細(xì)地列在一個(gè)表格中，一旦這些路由器就數(shù)據(jù)包的繼續(xù)傳輸做出判斷時(shí)，就會(huì)以把各個(gè)路由器與這一列表連接。對這些實(shí)施上文也有詳細(xì)說明。在第三種替代方案中，等效類被改變化，并且轉(zhuǎn)發(fā)給鄰近的路由器。這里一般來講，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)一次性的雪崩式過程，它貫穿網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)限定的區(qū)域。在上面所說的RFC中對這一方法也有詳細(xì)說明。
本發(fā)明的另外一組成部分是在面向數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)中用于控制標(biāo)識(shí)交換路徑、特別是MPLS路徑的裝置(主要指路由器)。這一裝置的特點(diǎn)是通過它的部件和它們的控制作用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。這里所說的部件一般是指路由器中標(biāo)準(zhǔn)化使用的公知部件，不過它們通過一個(gè)附加的軟件模塊將其功能加以擴(kuò)展。
在另外一個(gè)改進(jìn)結(jié)構(gòu)形式中涉及一個(gè)附加的處理器，該處理器可以訪問一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，其中該處理器通過一個(gè)接口可以訪問輸入/輸出設(shè)備，以便能夠通過路由器的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
此外，該裝置還有一個(gè)分析設(shè)備，其優(yōu)選作為傳感器、計(jì)數(shù)器或定時(shí)器構(gòu)建，以便能夠通過它們提供的值做出統(tǒng)計(jì)結(jié)論。另外，這些分析設(shè)備還可以記錄丟失的數(shù)據(jù)包或鄰近路由器狀態(tài)報(bào)告的缺失情況。利用所述分析設(shè)備，可以很容易地獲取負(fù)載轉(zhuǎn)移、可用性和帶寬的改變等信息。通過一個(gè)優(yōu)選通過IP地址響應(yīng)的接口，將這樣得到的信息以鄰近裝置(主要指路由器)進(jìn)行交換。一般來說，這種接口與網(wǎng)絡(luò)類型(玻璃光纖，銅)的相對應(yīng)，并且是為信息交換而存在的。
通過這種方式所傳送的狀態(tài)信息由每個(gè)裝置存儲(chǔ)到一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)域中。一般可以通過快速算法(比如雜列表)訪問這一存儲(chǔ)區(qū)域。與這些分配給各個(gè)路由器信息相關(guān)，經(jīng)過這些路由器的路徑被存儲(chǔ)。此外，對那些先前曾經(jīng)過這些路由器、然而后來由于有了部分替代路徑而改道的路徑也要進(jìn)行存儲(chǔ)。此時(shí)，通過這些信息就可以簡單地確定其傳播時(shí)間可以被改善的哪些路徑。
這一裝置的另外一組成部分是一個(gè)微處理器，其作用是找出那些由于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化而涉及到的路徑。如果有一個(gè)單義的標(biāo)示(如通過散列表)來標(biāo)識(shí)那些由改變所涉及的路徑，則這一找出過程就能很快地進(jìn)行。如果所說的是指變差，那么這一過程總是可簡單實(shí)現(xiàn)。反之，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)好轉(zhuǎn)，那么就必須對所有繞過這段網(wǎng)絡(luò)的路徑都要進(jìn)行考慮。為此也可以使用一個(gè)分離的散列表。也可以使用其它可以加快尋找或訪問過程的算法作為替代。然而也可能通過測試找到在那段狀態(tài)好轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)段的前面或后面是否存在節(jié)點(diǎn)來確定繞過該段網(wǎng)絡(luò)的路徑。如果存在節(jié)點(diǎn)，則該路徑繞過這段狀態(tài)好轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)，并且利用通過這段網(wǎng)絡(luò)的部分替代路徑的連接可能具有優(yōu)點(diǎn)。
尋找部分替代路徑時(shí)使用的是可以實(shí)現(xiàn)找到路由的公知算法的公知設(shè)備。這些路由器算法大多在資料中都比較常見。在必要的情況下，這些算法需要一些參數(shù)作為補(bǔ)充。這里所說的參數(shù)既有那些包含在路徑中的網(wǎng)絡(luò)段的相關(guān)數(shù)據(jù)，也有那些不一定包含在路徑中的網(wǎng)絡(luò)段的相關(guān)數(shù)據(jù)。
尋找部分替代路徑的應(yīng)用最多的算法是使用位于一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中的路徑選擇表。如果缺乏這樣的信息，就將路徑選擇問題通過相應(yīng)的輸入/輸出接口向鄰近的路由器發(fā)送，以便更新該表。
在確定部分替代路徑時(shí)，由于功能變化會(huì)有一段網(wǎng)絡(luò)受到影響，將會(huì)把安排在該網(wǎng)絡(luò)段之后可以達(dá)到的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)優(yōu)先的目標(biāo)。
為了達(dá)到上述功能，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，是用一個(gè)合適的軟件對系統(tǒng)中已有的硬件部件進(jìn)行控制的。
下面對附有的唯一一幅示意圖進(jìn)行說明。


圖1表示一個(gè)包括多個(gè)路由器的網(wǎng)絡(luò)，其中，經(jīng)由節(jié)點(diǎn)R5的原始路徑改為經(jīng)由另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路徑。
圖中表示一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其包括路由器11即R1至R8，這些路由器由實(shí)線部分標(biāo)出的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)段連接。虛線部分表示的是原始路徑12，即從R1經(jīng)由R2、R5、R7最后到達(dá)R8這一條路徑。如果路由器R5和R7之間出現(xiàn)過載14，則向路由器R2發(fā)出通知，告知該部分效能不足。這一發(fā)送從路由器R5發(fā)出。在這種情況下，路由器R2會(huì)選擇最短的繞行路徑13來繞開這一段。在目前這種情形下這段最短的繞行路徑是由R2、R4和R7組成的一段部分替代路徑。該段部分替代路徑接入原有的路徑，也就是說，繞行后的路徑是R1、R2、R4、R7和R8。需要指出，為此也可以有其它的繞行路徑來構(gòu)成部分替代路徑，比如R5、R4和R7也可以組成一條繞行路徑。選擇什么樣的繞行路徑，主要是依所使用的試探方法和當(dāng)時(shí)的負(fù)載情況而定。
權(quán)利要求
1.用于適配在有路由器的面向數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)交換路徑、特別是MPLS路徑的方法，其中，至少有一部分路由器能夠與鄰近的路由器通過一個(gè)協(xié)議對有關(guān)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，特別是負(fù)載轉(zhuǎn)移、可用性和帶寬的改變的信息進(jìn)行交換，以便識(shí)別可能存在的狹窄路段和改善，以便在通過該狹窄路段的相鄰這些狹窄路段的路徑的場合，局部借助部分替代路徑做出調(diào)整，繞開這些狹窄路段；和/或在相鄰段改善的場合，對那些繞開已改善的網(wǎng)絡(luò)段的路徑局部做出調(diào)整，使這些改善的網(wǎng)絡(luò)段納入該路徑之中。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，其特征為，相鄰路由器的集合是人工分配的或按照給定的距離安裝的，同時(shí)可為這個(gè)距離確定一個(gè)量度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法，其特征為，路由器之間的信息交換或者以簡易數(shù)據(jù)包的形式通過正常的數(shù)據(jù)交換來進(jìn)行，或者通過分離的連接來進(jìn)行。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，其特征為，該方法涉及RSVP和LDP。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法，其特征為，各路由器給處于其管轄范圍內(nèi)的每一路徑分配在該路徑內(nèi)的相鄰的路由器，從而當(dāng)某個(gè)路由器或某個(gè)始于某路由器的相鄰網(wǎng)絡(luò)段在出現(xiàn)功率不穩(wěn)定時(shí)可以容易地實(shí)現(xiàn)適配該路徑。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法，其特征為，當(dāng)某個(gè)相鄰的路由器或一段相鄰的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)功能故障時(shí)，管理備用的部分替代路徑使其如此構(gòu)成，即納入已有的路徑當(dāng)中，來避開這一路由器或這段網(wǎng)絡(luò)；或者當(dāng)某個(gè)相鄰的路由器或一段相鄰的網(wǎng)絡(luò)功能得到改善時(shí)，管理備用的部分替代路徑使其如此構(gòu)成，即納入已有的路徑當(dāng)中，使這一路由器或這段網(wǎng)絡(luò)包含在該路徑當(dāng)中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法，其特征為，當(dāng)相鄰的路由器或網(wǎng)絡(luò)段出現(xiàn)功能不穩(wěn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)部分替代路徑，其中，如果相鄰的路由器或網(wǎng)絡(luò)段的功能得到了改善，則如此建立一個(gè)部分替代路徑，使得該路由器或網(wǎng)絡(luò)段在該部分替代路徑被納入已有路徑之后也進(jìn)入該路徑；并且如果相鄰的路由器或網(wǎng)絡(luò)段的功能出現(xiàn)故障，則如此建立一個(gè)部分替代路徑，使得該路由器或網(wǎng)絡(luò)段在該部分替代路徑被納入已有路徑之后避開該路徑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法，其特征為，部分替代路徑根據(jù)一種路徑算法計(jì)算，該路徑算法訪問路徑表，其中作為參數(shù)可提供給該路徑算法，哪個(gè)路由器或哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)段在選擇路徑時(shí)要加以考慮或不必加以考慮。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法，其特征為，使用MPLS作為描述路徑的協(xié)議，其中通過隧穿、通過加入一個(gè)明確的路徑或通過等效類的改變以及隨后該等效類的傳播來實(shí)現(xiàn)部分替代路徑。
10.一種裝置，特別是路由器，用于控制面向數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)交換路徑，特別是MPLS路徑，其特征為實(shí)現(xiàn)根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的方法的設(shè)備和其控制。
11.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求的裝置，其特征為，該裝置中包括一個(gè)分析設(shè)備和一個(gè)接口，所述分析設(shè)備對鄰近的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，特別是對負(fù)載轉(zhuǎn)移、路徑可用性及帶寬的改變等狀態(tài)進(jìn)行分析，通過所述接口對這些信息進(jìn)行交換。
12.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求的裝置，其特征為，將為其它路由器和不直接與此段網(wǎng)絡(luò)相鄰的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中，以便根據(jù)這一信息能夠找出那些可以對傳播時(shí)間改善的路徑。
13.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的裝置，其特征為，該裝置中有設(shè)備，特別是微處理器，它將路徑和所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行相互比較，以便找出那些由于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化而受到影響的路徑，當(dāng)鄰近出現(xiàn)狹窄路段時(shí)，找到或產(chǎn)生這樣一個(gè)部分替代路徑，使其可以繞過這些狹窄路段；如果鄰近的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)得到改善，找到或產(chǎn)生一個(gè)部分替代路徑，使其通過改善的網(wǎng)絡(luò)，其中，通過適配路由器的功能將找到的部分替代路徑納入路徑中。
14.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的裝置，其特征為，用來選擇部分替代路徑的設(shè)備如此設(shè)置使所找到的部分替代路徑要盡可能地短。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求的裝置，其特征為，通過使用存儲(chǔ)區(qū)中的路徑表來確定部分替代路徑，或者也可以通過將有關(guān)路徑的詢問發(fā)送給鄰近的路由器來確定，其中，總是選出這樣的一段網(wǎng)絡(luò)或路由器作為路徑的目標(biāo)，它直接位于沿?cái)?shù)據(jù)流方向由于功能發(fā)生變化而涉及的一段網(wǎng)絡(luò)之后。
16.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求中一個(gè)或者多個(gè)的裝置，其特征為，將路由器的已知部件的功能借助軟件通過相應(yīng)的編程進(jìn)行擴(kuò)充，從而實(shí)現(xiàn)所述方法的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置和一種方法，其用于適配在包括路由器的面向數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)交換路徑，特別是MPLS路徑。其中至少有一部分路由器能夠與鄰近的路由器通過協(xié)議對有關(guān)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，特別是負(fù)載轉(zhuǎn)移、可用性和帶寬的改變的信息進(jìn)行交換，以便識(shí)別可能存在的狹窄路段或改善，以便在相鄰的狹窄路段的場合，借助部分替代路徑如此局部做出調(diào)整經(jīng)過該狹窄路段的路徑，使繞開這些狹窄路段，和在相鄰改善的場合，對那些繞開改善的路徑如此局部做出調(diào)整，使這些改善納入該路徑之中。
文檔編號(hào)H04L12/46GK1631009SQ02818857
公開日2005年6月22日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者A·柯斯泰德特, J·格林明格 申請人:西門子公司