域间网络保护路由

提出一种域间网络保护路由模型,利用边界网关协议(BGP)路由表中已经存在的后备路由资源,确保在路由收敛过程中自治系统(autonomous system,AS)节点之间端对端的连通性,从而避免数据传输发生中断,解决瞬态故障。并利用互联网AS-level网络拓扑图重构AS节点的路由表,评估互联网的可保护程度。研究结果表明:提出的保护路由模型在不增加BGP路由器额外开销的基础上能够较好地保证网络数据传输不中断,增强互联网的连通性。

一种用于光通信网络质量保障的保护路由算法

为了实现对光通信网络的质量保障,文章介绍了一种保护路由算法的设计和实现,它可用于在一个网络图中寻找两条不重合的最短路,同时也保证了这两条路径不存在共享风险的链路,最后设计了一个应用此算法方案的网络规划工具对寻找保护路由功能进行测试,从路由结果可见此方案的正确性。

基于3G无线接入层专线保护路由的实现

本文主要介绍了利用3G移动互联网技术为政企等大客户做专线保护路由的设计和实现,阐述了无线媒体传输、数据加密等技术及与现有电信SDH传输网结合的实现思路。

一种基于转发图的域内路由保护算法

业界提出利用路由保护算法来解决网络中的故障问题,然而已有的路由保护算法存在4个方面的问题:1)无法应对网络中所有可能的单故障情形;2)需要额外辅助机制的协助;3)不支持增量部署;4)每个结点存储多个到达目的地址的备份下一跳.提出一种基于转发图的域内路由保护算法(an intradomain routing protection algorithm based on forwarding graph,RPBFG)来解决这4个问题.首先建立了以最大化故障保护率为目标、以转发图包含反向最短路径树为约束条件的路由保护模型;然后提出了利用遗传算法构造满足上述目标的转发图;最后根据构造的转发图计算出所有结点到达目的结点的备份下一跳.在11个真实拓扑结构中比较了RPBFG,NPC,U-turn,MARA-MA,MARA-SPE在故障保护率和路径拉伸度的性能.实验结果表明,RPBFG可以应对网络中所有可能的单故障;在平均路径拉伸度方面,RPBFG比NPC,U-turn,MARA-MA,MARA-SPE分别降低了0.11%,0.72%,37.79%,36.26%.

基于SRv6的域内路由保护方案研究

网络故障导致大量的数据包丢失,并且严重影响网络性能,如何高效快速地应对网络中的故障是设计路由协议的基本要求和主要任务。目前,比较有效的方法是互联网部署的开放式最短路径优先(open shortest path first,OSPF)和中间系统到中间系统(intermediate system-to-intermediate system,IS-IS),通过动态路由协议解决网络故障,但是在协议动态收敛的过程中仍会有大量的报文被丢弃。因此,路由器厂商广泛采用了性能更好的路由保护方法来克服网络故障,然而,已有的路由保护方案普遍存在实现复杂度较高或者故障保护率偏低情况。针对上述问题,在SRv6实现了网络可编程性的基础上,提出一种基于SRv6的域内路由保护方案(research on intra-domain routing protection scheme based on SRv6,RPSRv6),方案首先提出了备份路径的计算规则,并根据备份路径计算规则在生成的增量最短路径树上,为所有受链路故障影响的源目的结点对计算备份路径,在此基础上,提出了Seg-ment List的计算规则,即计算出Segment List中SID的值与个数。在计算备份路径的过程中,每个受故障影响的结点和其他结点最多被访问一次,因此RPSRv6的时间复杂度具有较好的表现。实验结果表明,与已有的实现DC(downstream criterion)规则和U-Turn算法相比较,RPSRv6算法在故障保护率和路径拉伸度两个度量指标具有更好的实验效果,达到了100%的故障保护率并且在路径拉伸度方面达到了最优路径。

一种线性时间复杂度的高效路由保护方法

如何高效快速地应对网络中的故障是设计路由协议的基本要求和主要任务。由于动态路由协议在应对网络中的故障时,在协议动态收敛的过程中将会有大量的报文被丢弃。因此,目前路由器厂商普遍采用路由保护方法来克服网络故障,在众多的路由保护方法中,DC(downstream criterion)规则是一种被普遍认可的方法。然而,已有的实现DC规则算法的时间复杂度普遍较高,并且复杂度随着网络节点平均度的增加而迅速增加。为了应对上述问题,提出一种线性时间复杂度的高效路由保护方案ERPLR(efficient routing protection method with linear time complexity),该方法首先提出了备份下一跳计算规则,然后在已有最短路径树的基础上,根据备份下一跳计算规则为所有的源目的节点对计算备份下一跳。在计算备份下一跳的过程中,每个节点和其邻居最多被访问一次,因此ERPLR的时间复杂度为O(V+E)。实验结果表明,与已有的实现DC规则相比较,ERPLR在故障保护率和路径拉伸度两个度量指标结果相似的情况下,在真实网络拓扑和模拟拓扑中,ERPLR分别降低了大约74.93%和78.91%的计算开销,该方法可以极大地降低DC规则的计算开销。

基于软件定义网络的高故障保护率的路由保护方案

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)以其强大的可编程性和集中控制的优势得到了学术界的广泛关注。现有的SDN设备在执行报文转发时仍然使用最短路径协议,当最短路径中的结点发生故障时,网络仍然需要重新收敛,在此期间报文可能会被丢弃,进而无法传递至目的结点,给实时性应用的流畅性造成了冲击,影响用户体验。学术界普遍采用路由保护的方案来应对网络故障,现有的路由保护方案存在以下两个方面的问题:(1)故障保护率低;(2)当网络出现故障时,备份路径可能会出现路由环路。为了解决上述两个问题,首先提出了备份下一跳计算规则;然后基于此规则设计了一种软件定义网络下的高故障保护率的路由保护算法(Routing Protection Algorithm with High Failure Protection Ratio,RPAHFPR),该算法融合了路径生成算法(Path Generation Algorithm,PGA)、旁支优先算法(Side Branch First Algorithm,SBF)和环路规避算法(Loop Avoidance Algorithm,LAA),可以同时解决已有路由保护方法面临的故障保护率低和路由环路问题;最后在大量的真实网络拓扑和模拟网络拓扑中验证了RPAHFPR方案的性能。与经典的NPC和U-TURN相比,RPAHFPR的故障保护率分别提高了20.85%和11.88%,并且在86.3%的拓扑中可以达到100%的故障保护率,在所有拓扑中可以达到99%以上的故障保护率。RPAHFPR的路径拉伸度基本接近1,不会引入过多的时间延迟。

标准模型下可证明安全的BGP路由属性保护机制

BGP路由协议是目前大多数网络基础设施所采用的重要协议之一.随着网络攻击技术的发展,如何构造安全且容易部署的BGP协议保护机制,仍然是安全路由协议研究中的热点问题.文中提出标准模型下可证明安全的BGP协议的路由属性保护机制——Identity-based Sanitizable Signature Path Verification(简称IDSPV).IDSPV机制采用基于身份的密码学思想以及可净化签名方案的优点.并结合BGP路由协议特征,在无需证书的条件下,仅需将自己的更新报文签名后再添加到AS_PATH路径中,为BGP路由属性完整性和真实性提供保护.避免证书存储和管理开销.另外,文中给出保护AS_PATH路由属性的安全模型,利用规约技术,在标准模型下给出IDSPV机制的安全证明.通过安全性和性能方面的分析可知,与现有方案相比,IDSPV机制更易于在实际网络中部署.

光通道路由保护技术在工程中的应用探讨

结合工程实践经验,对目前WDM系统光层线性保护方式技术作了简单介绍,并针对光通道路由保护方式技术在工程中的应用方式进行了探讨。

基于逐跳转发方式的单故障路由保护方法

业界提出利用LFA(loop free alternates)方案来应对网络中频繁出现的故障,然而LFA并不能保护网络中所有可能出现的单故障情形。针对上述问题,提出了一种基于逐跳转发方式的单故障路由保护算法SFRPA(single failure routing protection algorithm based on hop by hop forwarding)。SFRPA首先提出了三个无环路备份下一跳选取规则,然后制定了优先级队列的操作规则,最后利用优先级队列和无环路备份下一跳选取规则为所有源目的节点对计算出一个最优的备份下一跳。该算法具有支持逐跳转发、支持增量部署、保护网络中所有可能的单故障情形三个特征。实验结果表明,与经典的路由保护方案LFA、DMPA、TBFH和IAC相比较,SFRPA不仅可以应对网络中所有可能的单故障情形,并且具有较小的路径拉伸度。

基于节点多样性的域内路由保护算法

已有的路由保护方案都没有考虑网络中节点的重要程度,然而在实际网络中不同节点在网络中的重要程度是不相同的。针对该问题,提出一种基于节点多样性的域内路由保护算法(intra-domain routing protection algorithm based on node diversity,RPBND)。计算节点构造以目的为根的最短路径树(shortest path tree,SPT),从而保证RPBND算法和目前互联网部署的路由算法的兼容性;在该最短路径树的基础上构造特定结构的有向无环图(directed acyclic graph,DAG),从而最大化路由可用性。实验结果表明,RPBND极大地提高了路由可用性,降低了故障造成的网络中断时间,为ISP部署域内路由保护方案提供了充分的依据。

基于最小路径交叉度的域内路由保护方案

已有的路由保护方案面临下面两个问题:(1)默认路径和备份路径包含的公共边数量较高,如ECMP和LFA等;(2)为了计算两条包含公共边数量较少的路径,限制默认路径不能使用最短路径,如红绿树方案等.针对上述两个问题,首先将计算默认路径和备份路径描述为一个整数规划问题,然后提出采用启发式方法求解该问题,接着介绍了转发算法,最后通过仿真实验和真实实验对算法进行了测试.实验结果表明,该算法不仅具有较低的计算复杂度,而且可以降低默认路径和最短路径包含的公共边的数量,提升网络可用性.

一种基于免疫环进行链路备份的多链路路由保护机制

针对IP/MPLS网络中的多链路故障问题,提出一种利用免疫环进行链路备份的路由保护机制。使用提出的网络图可嵌入算法对拓扑进行平面嵌入,在保证任意两条链路在非节点处不相交的基础上,利用提出的免疫环系统生成算法对嵌入图进行环分化,获得多链路故障时能够保证网络通畅的免疫环备份系统,为实现遭遇链路故障时的快速路由恢复,使用分段路由技术完成免疫环备份系统的部署。实验结果表明,所提机制具有较高的路由保护率,较低的存储开销和传输时延。

基于增量最短路径优先的域内高效路由保护算法

学术界提出利用LFC(Loop-Free Criterion,LFC)规则来解决网络中所有可能出现的单链路故障情形,但是已有的针对LFC的实现方式的计算开销随着网络节点平均度的增加而增加,给路由器带来了大量的额外负担。针对该问题,文中研究如何降低LFC实现方式的计算开销,提出了一种基于增量最短路径优先(Incremental Shortest Path First,i-SPF)的域内高效路由保护算法(Efficient Intra-domain Routing Protection Algorithm Based on i-SPF,ERPISPF)。理论证明ERPISPF的计算开销远远小于构造一棵最短路径树的计算开销,并且可以为任意源-目的对计算出所有符合LFC规则的下一跳集合。实验结果表明,与LFC方案相比,ERPISPF的计算开销降低了93%左右,并且与LFC拥有相同的故障保护率。

基于关键节点的域内路由保护算法

随着互联网规模的膨胀,大量的实时应用部署在互联网上,这些实时应用对网络时延提出了更加严格的要求。然而,目前互联网部署的域内路由协议无法满足实时应用对网络时延的要求,因此提高域内路由可用性成为了一项亟待解决的关键性科学问题。学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高路由可用性,从而减少由于网络故障造成的网络中断和报文丢失。已有的路由保护方案将网络中的节点同等对待,没有考虑节点在网络中的重要程度,然而实际情况并非如此。因此,提出了一种基于关键节点的域内路由保护算法(Intra-domain Routing Protection Algorithm Based on Critical Nodes,RPBCN)。首先,建立路由可用性模型,以定量衡量路由可用性;其次,建立节点关键度模型,以定量衡量网络中节点的重要程度;最后,基于路由可用性模型和节点关键度模型,提出基于关键节点的域内路由保护方案。实验结果表明,RPBCN在保证路由可用性的前提下极大地降低了算法的计算开销,从而为ISP解决路由可用性问题提供了一种全新的高效解决方案。

一种多粒度传送网绿色组播路由保护机制

综合了业务请求的服务质量(Quality of Service,QoS)要求、节能要求,以及遭遇单链路或单个节点失效时的生存性要求,设计了一种多粒度传送网中的绿色组播路由保护机制。该机制为满足多粒度业务的节能要求,构建了支持多粒度交换的网络节点结构,并对网络能耗进行分析,得出能耗计算公式;利用根据网络实际物理拓扑构建的多层辅助图进行波长的分配及释放;采用模糊数学的方法将QoS参数转换为隶属度;采用布谷鸟优化算法求解组播树;根据业务保护等级要求提供了相应的1+1专用保护、1:1专用保护和m:n共享保护。仿真实现和性能评价的结果表明,提出的机制是可行和有效的。

基于优化链路权值的域内路由保护方案

目前,互联网部署的域内链路状态路由协议,如开放最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF)和中间系统到中间系统(Intermediate System-to-Intermediate System,IS-IS),采用被动恢复方案应对网络故障。随着网络的发展,大量的实时应用部署在互联网上,OSPF的收敛时间无法满足这些实时应用对收敛时间的需求。因此,学术界和工业界提出采用路由保护方案来应对网路中出现的故障。然而,已有的路由保护方案存在两个方面的问题:1)默认路径和备份路径的交叉度较高,如LFA;2)为了计算两条交叉度低的路径,对默认路径加以限制,即默认路径不采用最短路径,如Color Tree。为了解决上述两个问题,首先将上述问题归结为整数规划模型,接着利用启发式方法计算近似最优解,最后在实际网络和模拟网络中对所提算法进行了大量实验。实验结果表明,所提算法可以降低默认路径和备份路径的交叉度,极大地提高网络的可用性。

基于节点偏序关系的路由可用性框架研究

为了维护路由可用性,需要采取一定的路由保护策略来防止网络故障可能对网络造成的影响。因此,提出了一种基于节点偏序关系的路由可用性框架,该框架首先利用节点之间的偏序关系构造有向无环图,然后根据构造的有向无环图为每个节点计算备份下一跳节点。在此框架基础上,根据节点之间的偏序关系提出了四种路由保护方法。实验结果表明,四种路由保护算法都拥有较高的故障保护率,能有效降低故障造成的网络中断,在真实拓扑中故障保护率可以到达89.76%,在模拟拓扑中故障保护率达到98.995%,几乎接近100%。

Segment Routing体系结构中的域内路由保护方案

学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高域内路由协议应对故障的能力,从而加速网络故障恢复,降低由于网络故障引起的网络中断时间。目前互联网普遍采用的路由保护方案包括LFA和U-turn,由于它们的简单和高效,受到了互联网服务提供商的支持,但是这两种方案的单链路故障保护率较低。因此,段路由(Segment Routing,SR)被提出解决上述两种方案存在的问题,已有的针对SR的研究主要集中在其体系结构和应用场景。研究如何在SR中计算segments,将该问题表述为一个整数线性规划问题,提出一种两阶段的启发式算法(Two Phase Heuristic Algorithm,TPHA)求解该问题,将算法在不同网络拓扑中进行了模拟。模拟结果表明,TPHA的单链路故障保护率远远高于LFA和U-turn的单链路故障保护率。

对城域光缆传输物理双路由保护问题的讨论

城域光缆线路常会受到外力的作用而阻断,文章讨论了几种光缆传输物理双路由保护方式,其中由1/2分路器、1×2光开关和WDM组成的互保传输方式是依据城域光缆线路传输特点提出的一种设想,可供运行维护部门和有关商家做进一步的研究、探讨、实验。