一种一致性路由生成与实现的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一致性路由生成与实现的方法及装置，克服了现有技术中，网络控制层面新技术的灵活性和扩展性，很难适应网络飞速发展的问题。该发明专利技术包含信息监控和采集模块、一致性判断模块、路径选择模块和控制节点流表下发模块，并通过以下流程进行数据处理：流程一、最优路径选确定过程；流程二、流表下发过程。本发明专利技术通过在数据包路由路径选择因子中，加入交换机的不一致时延，选择出基于节点间的网络时延和交换机不一致时延的最短路径，并通过控制节点的集中控制功能，对出现不一致问题的交换机的流表下发时间进行调整，使其流表下发时间提前于控制逻辑一致的交换机，当数据包到来时，会达到交换机上新规则已经生效的目的。

【技术实现步骤摘要】

该专利技术涉及计算机网络领域的路由装置，特别是涉及一种一致性路由生成与实现的方法及装置。
技术介绍
传统因特网把控制逻辑和数据转发紧耦合在网络设备上,导致网络控制平面管理的复杂化,也使得网络控制层面新技术的更新和发展很难直接部署在现有网络上,灵活性和扩展性很难适应网络的飞速发展。网络的控制转发分离架构提出由专有设备来部署高层策略,网络设备在高层策略指导下进行数据转发,减少了网络设备承载的诸多复杂功能,提高了网络新技术和新协议实现和部署的灵活性和可操作性。逻辑控制和数据转发分离的这种管控思想是软件定义网络技术的研究基础。传统网络中，网络状态的一致性是由分布式协议实现的。在软件定义网络控制转发分离后，如何保证网络状态的一致性，是软件定义网络的主要研究方向之一。软件定义网络技术是通过交换机中流表项的更新实现网络状态变化的，交换机根据流表项中的匹配项及动作集合对数据包做出相应的处理方式(转发、丢弃、上传到控制节点等)。虽然软件定义网络通过控制节点集中操作，但本质上还是分布式的、异步操作的，流表项的安装具有延迟，可能导致部分数据包被错误的处理或丢弃。目前的解决方案主要集中在以下3点：1、通过增加交换机的自治智能，分担控制器负载，从而减少控制节点到各交换机之间的时延。但给交换机增加控制功能违反了软件定义网络中控制与转发相分离的原则；2、通过控制节点的集中控制功能，对数据包进行缓存。但每次对流表项进行处理后，都需要等待一个全网最大时延，增加了流表更新时间；3、对新旧两套规则进行区分，如设置优先级或增加额外标签。但额外标签的使用可能导致数据包被错误转发。在研究过程中发现，通过在数据包路由路径选择因子中，加入交换机的不一致时延，选择出基于节点间的网络时延和交换机不一致时延的最短路径，并通过控制节点的集中控制功能，对出现不一致问题的交换机的流表下发时间进行调整，使其流表下发时间提前于控制逻辑一致的交换机，达到当数据包到来时，交换机上新规则已经生效的目的，因此急需一种一致性路由生成与实现的方法及装置。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中，网络控制层面新技术的灵活性和扩展性，很难适应网络飞速发展的问题，提供一种灵活性和可操作性较高的一致性路由生成与实现的方法及装置。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的一致性路由生成与实现的方法及装置：一种一致性路由生成与实现方法，包括两个阶段：阶段一：根据网络拓扑、链路时延和不一致时延，选择出最优路径；首先输入源交换节点和目的交换节点，然后计算所有下一跳节点的选择概率，并根据转轮赌法选择下一跳节点，重复以上步骤最大循环次数后，输出总时延最小的最优路径和最优路径中各交换机的不一致时延。阶段二：输入阶段一得到的最优路径中各交换机的不一致时延，再加入控制节点定时器；首先输入阶段一的结果，把出现不一致问题的交换机节点极其不一致时延组成二元组(v,Δt)，并按照Δt的大小把所有的二元组按照大小升序放入栈，然后设置控制节点定时器的初始值N＝max(Δt)，从栈顶取出第一个二元组，对其中交换节点下发流表，定时器递减一个周期，以此重复至N＝0，当N＝0时，控制器可对最优路径中的其余交换机下发流表，同时，把数据包返回到数据平面。所述阶段一由以下步骤组成：步骤101:从源节点开始搜索；步骤102：对当节点的所有下一跳节点进行一致性判断，对于出现不一致问题的下一跳交换节点，计算其不一致时延Δt；若下一跳交换节点控制逻辑一致，则记不一致时延为0；步骤103：根据链路时延、下一跳节点与所有前向节点的最大不一致时延值之和，计算所有下一跳节点的选择概率，并以赌转轮法选择下一跳节点；步骤104：判断所选择的节点是否为目的节点，若所选择的节点为目的节点，则进行步骤105，否则重复步骤102-103；步骤105：当所选择的下一跳节点为目的节点时，根据所选路径的总时延进行全局信息素的更新；步骤106：判断循环次数是否为最大迭代次数，若不是，重复步骤101-105，否则输出最优路径，以及最优路径中出现不一致问题的交换节点的不一致时延。所述阶段二由以下步骤组成：步骤107：代入阶段一所得结果；将出现不一致问题的交换机按照不一致时延的大小升序放入栈；步骤108：然后设置控制节点定时器的初始值N＝max(Δt)，从栈顶取出第一个二元组，对其中交换节点下发流表，定时器递减一个周期，以此重复至N＝0；步骤109：当N＝0时，控制节点可对最优路径中的其余交换机下发流表；步骤110：把数据包返回到数据平面。一种包含上述方法的一致性路由生成与实现装置，包含信息监控和采集模块、一致性判断模块、路径选择模块和控制节点流表下发模块，并通过以下流程进行数据处理：流程一、最优路径选确定过程；流程二、流表下发过程。所述流程一具体包括：步骤201：控制器中的交换机管理模块、主机管理模块、拓扑管理模块把从基本功能层得到的信息(拓扑、时延等)发给信息监控和采集模块；步骤202：一致性判断模块根据信息监控和采集模块的信息对当前节点的所有下一跳节点进行一致性判断，对于出现不一致问题的交换机，计算其不一致时延；步骤203：路径选择模块根据信息监控和采集模块、一致性判断模块所提供的信息进行路由计算(403)；所述流程二具体包括：步骤204：控制节点流表下发模块根据路径选择模块计算出的结果，精准的下发流表。与现有技术相比，本专利技术一致性路由生成与实现的方法及装置具有以下优点：通过在数据包路由路径选择因子中，加入交换机的不一致时延，选择出基于节点间的网络时延和交换机不一致时延的最短路径，并通过控制节点的集中控制功能，对出现不一致问题的交换机的流表下发时间进行调整，使其流表下发时间提前于控制逻辑一致的交换机，当数据包到来时，会达到交换机上新规则已经生效的目的。附图说明图1是本专利技术一致性路由生成与实现的方法及装置中方法的步骤流程示意图；图2是本专利技术一致性路由生成与实现的方法及装置中装置的结构示意图；图3是本专利技术一致性路由生成与实现的方法及装置的实例拓扑示意图；图4是本专利技术一致性路由生成与实现的方法及装置中各模块示意图。具体实施方式为方便叙述，首先对本文出现的技术名词和相关定义做以说明：网络时延：网络时延分为相邻交换节点之间的时延、控制节点和交换节点之间的时延。本专利技术中，随机取一段时间内的时延进行若干次测量，最后选取平均时延表示节点间的网络时延以及控制节点和交换节点之间的时延。可达路径及剩余带宽：可达路径指从源交换节点到目的交换节点间的路径。链路的剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一致性路由生成与实现的方法，其特征在于：包括两个阶段：阶段一：根据网络拓扑、链路时延和不一致时延，选择出最优路径；首先输入源交换节点和目的交换节点，然后计算所有下一跳节点的选择概率，并根据转轮赌法选择下一跳节点，重复以上步骤最大循环次数后，输出总时延最小的最优路径和最优路径中各交换机的不一致时延。阶段二：输入阶段一得到的最优路径中各交换机的不一致时延，再加入控制节点定时器；首先输入阶段一的结果，把出现不一致问题的交换机节点极其不一致时延组成二元组(v,Δt)，并按照Δt的大小把所有的二元组按照大小升序放入栈，然后设置控制节点定时器的初始值N＝max(Δt)，从栈顶取出第一个二元组，对其中交换节点下发流表，定时器递减一个周期，以此重复至N＝0，当N＝0时，控制器可对最优路径中的其余交换机下发流表，同时，把数据包返回到数据平面。

【技术特征摘要】
1.一种一致性路由生成与实现的方法，其特征在于：包括两个阶段：
阶段一：根据网络拓扑、链路时延和不一致时延，选择出最优路径；首先输入源交换节点和目的交换节点，然后计算所有下一跳节点的选择概率，并根据转轮赌法选择下一跳节点，重复以上步骤最大循环次数后，输出总时延最小的最优路径和最优路径中各交换机的不一致时延。
阶段二：输入阶段一得到的最优路径中各交换机的不一致时延，再加入控制节点定时器；首先输入阶段一的结果，把出现不一致问题的交换机节点极其不一致时延组成二元组(v,Δt)，并按照Δt的大小把所有的二元组按照大小升序放入栈，然后设置控制节点定时器的初始值N＝max(Δt)，从栈顶取出第一个二元组，对其中交换节点下发流表，定时器递减一个周期，以此重复至N＝0，当N＝0时，控制器可对最优路径中的其余交换机下发流表，同时，把数据包返回到数据平面。
2.根据权利要求1所述的一致性路由生成与实现的方法，其特征在于：所述阶段一由以下步骤组成：
步骤101:从源节点开始搜索；
步骤102：对当节点的所有下一跳节点进行一致性判断，对于出现不一致问题的下一跳交换节点，计算其不一致时延Δt；若下一跳交换节点控制逻辑一致，则记不一致时延为0；
步骤103：根据链路时延、下一跳节点与所有前向节点的最大不一致时延值之和，计算所有下一跳节点的选择概率，并以赌转轮法选择下一跳节点；
步骤104：判断所选择的节点是否为目的节点，若所选择的节点为目的节点，则进行步骤105，否则重复步骤102-103；
步骤105：当所选择的下一跳节点为目的节点时，根据所选路径的总时延进行全局信息素的更新；
步骤106：判断循环次数是否为最大迭代次数，若不...

【专利技术属性】
技术研发人员：申涓，王雨薇，江逸茗，胡宇翔，兰巨龙，刘释然，杨文慧，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41