一种网络路径智能无感切换方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及网络通信技术领域，具体涉及一种网络路径智能无感切换方法、系统及存储介质，网络中的路由器之间周期性交换心跳包；网络中的路由器各自建立负载感知表；网络中的路由器各自建立路径表；网络中的路由器各自根据心跳包计算每个路由器表项的心跳延迟；IP报文沿转发路径到达每一跳路由器时，路由器均获得当前的转发路径预估耗时；若预估耗时超过预设的阈值，则路由器重新寻找预估耗时最少的转发路径替代当前的转发路径，反之，若预估耗时未超过预设的阈值，则不作操作；将IP报文发送至下一跳路由器。本发明专利技术的有益技术效果包括：通过负载感知表和路径表，获得转发路径上路由器负载情况，智能进行路径切换，实现尽可能低的通信延迟。通信延迟。通信延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种网络路径智能无感切换方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及网络通信
，具体涉及一种网络路径智能无感切换方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]路由（routing）是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程。其工作在OSI参考模型第三层，即网络层的数据包转发设备。当路由接收到一个数据包，就会检查包中的目标网络地址以判断该包的目的地址在当前的路由表中是否存在。如果发现包的目标地址与本路由器的某个接口所连接的网络地址相同，那么马上数据转发到相应接口；如果发现包的目标地址不是自己的直连网段，路由器会查看自己的路由表，查找包的目的网络所对应的接口，并从相应的接口转发出去；如果路由表中记录的网络地址与包的目标地址不匹配，则根据路由器配置转发到默认接口，在没有配置默认接口的情况下会给用户返回目标地址不可达的 ICMP 信息。
[0003]路由工作包含两个基本的动作：确定最佳路径和通过网络传输信息。通过网络传输信息也被称为交换，交换相对来说比较简单，而选择路径很复杂，选择路径由路由算法确定。路由算法初始化并维护包含路径信息的路由表，路径信息根据使用的路由算法不同而不同。路由算法根据许多信息来更新路由表。路由根据目的/下一跳地址，将目的IP段的IP报文分组发送给“下一跳”地址对应的路由器。当路由器收到一个IP报文时，会检查目标IP地址，并尝试在路由表中查询此地址对应的“下一跳”路由的地址，而后将该IP报文发送给“下一跳”对应的路由器。路由器之间彼此进行通信，通过交换路由信息维护其路由表。通过分析来自其它路由器的路由更新信息，路由器各自建立网络拓扑图，用于寻找转发路径。但目前的路由算法缺乏通过预估耗时，避开拥堵的路由，从而动态切换转发路径的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题：目前路由算法不能有效评估转发路径耗时的技术问题。提出了一种网络路径智能无感切换方法、系统及存储介质，能够基于对转发路径耗时的评估，智能切换最佳的路径。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种网络路径智能无感切换方法，包括以下步骤：网络中的路由器之间周期性交换心跳包，所述心跳包记录在网络中传输时每一跳的路由器的IP地址及负载率参数；网络中的路由器各自建立负载感知表，所述负载感知表记录所述路由器收到的其他路由器的IP地址和负载率参数；网络中的路由器各自建立路径表，根据所述心跳包在网络中传输时每一跳的路由器，获得目的IP段的至少一条转发路径，并存储在所述路径表中；网络中的路由器各自根据心跳包计算每个路由表项的心跳延迟，将心跳延迟记录
在路由表项中；IP报文沿转发路径到达每一跳路由器时，所述路由器均读取转发路径对应的路由表项的心跳延迟，以及后续的转发路径上的每一跳路由器的负载率参数，根据所述心跳延迟和负载率参数，获得当前的所述转发路径预估耗时；若所述预估耗时超过预设的阈值，则所述路由器重新寻找预估耗时最少的转发路径替代当前的转发路径，反之，若所述预估耗时未超过预设的阈值，则不作操作；获得下一跳路由器的IP地址，将所述IP报文发送至所述下一跳路由器，直至所述IP报文到达目标IP地址。
[0006]作为优选，周期性交换心跳包的方法包括以下步骤：网络中的路由器周期性生成自己的心跳包，所述心跳包包括IP地址、直连IP段、负载率参数、心跳时间戳、转发时间戳和转发路径，所述转发路径在生成时为空值；生成了心跳包的路由器将所述心跳包发送给直接连接的路由器，收到所述心跳包的路由器，向直接连接路由器转发所述心跳包，并避免回传所述心跳包；转发心跳包的路由器在转发时将自身的IP地址及转发时间戳添加到所述心跳包的转发路径内。
[0007]作为优选，建立路径表的方法包括以下步骤：遍历自身的路由表，尝试查找与所述心跳包记录的直连IP段匹配的目的IP段；若所述路由表中存在与所述心跳包匹配的目的IP段，则将匹配的所述路由表项复制到所述路径表作为路径项，并将心跳包记录的直连IP段、心跳时间戳、转发时间戳及转发路径添加到所述路径项中；若所述路由表中不存在与所述心跳包匹配的目的IP段，则结束本方法。
[0008]作为优选，计算路由表项的心跳延迟的方法包括以下步骤：查询所述路径表，尝试获得与当前路由表项的目的IP段匹配的路径项；若存在与当前路由表项的目的IP段匹配的路径项，则计算所述心跳包在转发路径中最后一跳的转发时间戳与所述心跳时间戳的差值，作为所述路径项的心跳延迟；若不存在与当前路由表项的目的IP段匹配的路径项，则统计所述转发路径中包含的转发路由器数量，设置所述心跳延迟为所述转发路由器数量与预设常数的乘积。
[0009]作为优选，所述负载率参数包括路由器的负载率，获得转发路径预估耗时的方法包括以下步骤：读取所述路径表及所述负载感知表，获得转发路径上每个路由器的负载率，计算转发路径上路由器的负载率均值；查询所述路由表，获得对应路由表项的心跳延迟；若所述负载率均值大于预设阈值，则设置预估系数为大于1的预设值，反之，则设置预估系数等于1；将所述预估系数与所述心跳延迟的乘积，作为转发路径的预估耗时。
[0010]作为优选，建立负载感知表的方法包括以下步骤：读取收到的所述心跳包的IP地址和负载率参数；若所述IP地址不存在于所述负载感知表，则以IP地址为索引建立条目，将负载率参数与对应的IP地址关联存储，作为负载感知条目；
若所述IP地址已存在于所述负载感知表，则使用收到的所述心跳包的负载率参数，更新所述负载感知表内的负载率参数。
[0011]作为优选，所述IP报文包含DSCP优先级标记和价值度函数，所述价值度函数为价值度对IP报文等待时长的函数，所述IP报文等待时长为在每个转发路由器上分别计时获得，所述负载率参数包括负载率、优先级分布指数及价值度分布指数，所述优先级分布指数包括生成心跳包时，排队的全部IP报文的优先级分布比例；所述价值度分布指数的生成方法包括以下步骤：以生成心跳包的时刻为0时刻，设置时间区间[0,T1]，T1为预设常数值，在时间区间[0,T1]等间隔的设置若干个采样点，记为ti；计算每个IP报文在时间区间[0,T1]内的等待时长，记为[Tk1,Tk2]，Tk1为第k个IP报文在0时刻的等待时长，Tk2为第k个IP报文在T1时刻时的等待时长；排队的全部IP报文的价值度函数在各自等待时长区间[Tk1,Tk2]内的价值度；获得在采样点ti处，每个IP报文的价值度，并将同采样点ti处的价值度求和，记为采样点ti处的总价值度；获得总价值度在采样点上的分布比例，作为价值度分布指数。
[0012]作为优选，根据所述心跳延迟和负载率参数，获得当前的所述转发路径预估耗时；获得转发路径预估耗时的方法包括以下步骤：获得转发路径上每个路由器的负载率、优先级分布指数及价值度分布指数；设置第一系数、第二系数及第三系数，所述第一系数、第二系数及第三系数的初值均为1；计算转发路径上路由器的负载率均值，若所述负载率均值大于预设阈值，则设置第一系数为大于1的预设值，反之，则不调整第一系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络路径智能无感切换方法，其特征在于，包括以下步骤：网络中的路由器之间周期性交换心跳包，心跳包记录在网络中传输时每一跳的路由器的IP地址及负载率参数；网络中的路由器各自建立负载感知表，所述负载感知表记录路由器收到的其他路由器的IP地址和负载率参数；网络中的路由器各自建立路径表，根据心跳包在网络中传输时每一跳的路由器，获得目的IP段的至少一条转发路径，并存储在所述路径表中；网络中的路由器各自根据心跳包计算每个路由表项的心跳延迟，将心跳延迟记录在路由表项中；IP报文沿转发路径到达每一跳路由器时，每一跳路由器均读取转发路径对应的路由表项的心跳延迟，以及后续的转发路径上的每一跳路由器的负载率参数，根据所述心跳延迟和负载率参数，获得当前的所述转发路径预估耗时；若所述预估耗时超过预设的阈值，则路由器重新寻找预估耗时最少的转发路径替代当前的转发路径，反之，若所述预估耗时未超过预设的阈值，则不作操作；获得下一跳路由器的IP地址，将所述IP报文发送至所述下一跳路由器，直至所述IP报文到达目标IP地址。2.根据权利要求1所述的一种网络路径智能无感切换方法，其特征在于，周期性交换心跳包的方法包括以下步骤：网络中的路由器周期性生成自己的心跳包，心跳包包括IP地址、直连IP段、负载率参数、心跳时间戳、转发时间戳和转发路径，所述转发路径在生成时为空值；生成了心跳包的路由器将心跳包发送给直接连接的路由器，收到心跳包的路由器，向直接连接路由器转发心跳包，并避免回传心跳包；转发心跳包的路由器在转发时将自身的IP地址及转发时间戳添加到心跳包的转发路径内。3.根据权利要求2所述的一种网络路径智能无感切换方法，其特征在于，建立路径表的方法包括以下步骤：遍历自身的路由表，尝试查找与心跳包记录的直连IP段匹配的目的IP段；若路由表中存在与心跳包匹配的目的IP段，则将匹配的路由表项复制到所述路径表作为路径项，并将心跳包记录的直连IP段、心跳时间戳、转发时间戳及转发路径添加到所述路径项中；若路由表中不存在与心跳包匹配的目的IP段，则结束本方法。4.根据权利要求3所述的一种网络路径智能无感切换方法，其特征在于，计算路由表项的心跳延迟的方法包括以下步骤：查询所述路径表，尝试获得与当前路由表项的目的IP段匹配的路径项；若存在与当前路由表项的目的IP段匹配的路径项，则计算心跳包在转发路径中最后一跳的转发时间戳与所述心跳时间戳的差值，作为所述路径项的心跳延迟；若不存在与当前路由表项的目的IP段匹配的路径项，则统计所述转发路径中包含的转发路由器数量，设置所述心跳延迟为所述转发路由器数量与预设常数的乘积。
5.根据权利要求4所述的一种网络路径智能无感切换方法，其特征在于，所述负载率参数包括路由器的负载率，获得转发路径预估耗时的方法包括以下步骤：读取所述路径表及所述负载感知表，获得转发路径上每个路由器的负载率，计算转发路径上路由器的负载率均值；查询路由表，获得对应路由表项的心跳延迟；若所述负载率均值大于预设阈值，则设置预估系数为大于1的预设值，反之，则设置预估系数等于1；将所述预估系数与所述心跳延迟的乘积，作为转发路径的预估耗时。6.根据权利要求2至5任一项所述的一种网络路径智能无感切换方法，其特征在于，建立负载感知表的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻永发，姚兆祥，
申请(专利权)人：杭州网鼎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：