基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法及系统，所述方法包括：Ｓ１核心路由器利用镜像拷贝技术将接收的数据包发送给旁路处理机；Ｓ２旁路处理机对不同数据流的特性参数进行统计；Ｓ３旁路处理机根据统计结果对数据进行分类得到转发粒度，并将转发粒度反馈给核心路由器；Ｓ４核心路由器根据旁路处理机反馈的转发粒度对数据进行分流转发；本发明专利技术通过镜像拷贝技术将核心路由器接收的数据发送给旁路处理机来处理，减小了核心路由器面临的巨大转发压力，避免了大规模数据转发引起的路由振荡；本发明专利技术的统计方法还增加了数据流的特性参数，能构成不同分类的转发粒度来对数据进行分流转发，提高了路由系统转发数据的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多路径旁路分流转发方法及系统，特别是基于可编程路由器的多 路径旁路分流转发方法及系统，属于计算机网络

技术介绍
随着近年来通信网络技术的快速发展，网络中的路由器和链路数目不断增加，导 致网络的结构和功能的扩展，这就使得多路径问题越来越突显出来。传统的单目标路由方 法在不断发展的多目标环境下，传输效率低、服务质量差的问题越来越明显，多路径并发传 输技术已经成为公认的提高网络服务质量的关键技术之一，受到全世界的共同关注。0SPF协议(开放最短路径协议)可以配置ECMP (等价多路径)这个参数实现多路 径传输，这种组合是使用最广泛的多路径算法。当路径具有相同带宽、时延等属性时，ECMP 可以在不同路径上进行部署，可以在路由器上使用bandwidth命令或者ip ospf cost xx命 令来改变一个链路代价的默认值。但是当带宽、时延等属性变化较大时，就不能充分发挥作 用。IGRP协议(动态距离向量路由协议)可以通过使用variance命令来达到这一个目的。 但是，variance的设置缺乏灵活性，重新配置参数非常耗费处理器的时间。现有技术是一个路由器既进行路由决策又进行数据转发，这使得路由器无法对数 据包进行分类和统计操作。虽然某些路由器集成了一些高端的处理功能，但是大量数据包 的统计和分析操作浪费了 CPU过多的时间片，占据了很多转发平面的时间片，使得路由器 的转发工作量越来越大，从而增大了整个核心路由器的处理开销。此外，传统的下一跳转发 接口只由目的地址DA确定，不能构成不同分类的转发粒度，影响路由系统的转发性能。在 这种情况下，大规模数据转发极易引起路由振荡问题，使得整个路由系统的稳定性大大下 降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法及系 统，它能够减少核心路由器处理数据的开销，可以避免大规模数据转发引起的路由振荡，提 高路由系统转发数据的性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案基于可编程路由器的多路径 旁路分流转发方法，包括S1核心路由器利用镜像拷贝技术将接收的数据包发送给旁路处理机； S2旁路处理机对不同数据流的特性参数进行统计；S3旁路处理机根据统计结果对数据进行分类得到转发粒度，并将转发粒度反馈给核心 路由器；S4核心路由器根据旁路处理机反馈的转发粒度对数据进行分流转发。所述的旁路处理机为可编程路由器。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法中，所述步骤S2中旁路处4理机对不同数据流的特性参数进行统计的方法包括S10对数据流的特性参数进行初始化，配置内存空间；S11获取传输层数据包中的目的地址DA、源地址SA和目的端口 DP，构成哈希索引； S12根据哈希索引值更新数据流的特性参数；S13当统计周期到达时，整理统计数据，保存历史记录，同时清理过时数据，为将来的 分流转发留出扩展接口。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法中，所述的数据流的特性参 数包括哈希索弓丨、包数目、包长度、起始时间、结束时间、活跃时间和比率。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法中，所述的步骤S10中对数 据流的特性参数进行初始化的方法包括将初始包数目、初始包长度、起始时间、结束时间 均设为0 ；每个数据包到达时，都更新对应数据流的特性参数。所述步骤S11中，首先取出数据包中的目的地址DA，如果IP数据包里封装的不 是传输层的数据包，则构不成流的概念，回到准备接收数据状态，执行传统的单路径路由方 式；如果IP数据包里封装的是传输层数据包，则要结合跨层的思想，取出IP报文头部的源 地址SA和TCP报文头部的目的端口 DP，与数据包的目的地址DA构成哈希索引。所述步骤S12中，如果哈希索引值不能在链表中找到，则将新的哈希索引值插入 到链表中(具体是使用Insert函数，它会将结构体中的其它元素都进行设置)；如果哈希索 引值已经存在于链表中，则更新数据包数目，计算包的总长度，更新相关的起始时间、结束 时间和活跃时间。所述步骤S13中，统计过程需要间隔一定时间对整个哈希链表进行重置操作，释 放不活跃的哈希索引，减小哈希链表对存储空间的占用。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法中，所述的步骤S13中的统 计周期有初始预设值且可调，是根据不同的数据流量设定的，与数据流的起始时间、结束时 间和活跃时间有关；可以在路由器的配置脚本中设置统计周期的数值，配置脚本是专门存 放各种统计参数值的地方。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法中，所述的转发粒度是由数 据包的目的地址DA、源地址SA和目的端口 DP决定的，并且可以通过所述比率来进一步划分 其粗细粒度。所述步骤S3中对数据进行分类操作时，需根据单位时间(即起始时间到结束时间) 内的数据包数目和包长度，求出这个流的比率，比率表示流在当前统计周期的占比情况。每 个哈希索引对应一个流，假设某次求得哈希索引的占比(即比率)分别为33%、30%、14%、 11 %、8 %、3 %和1 %，则粗粒度转发技术只会选择33%这个最优占比进行数据的传输，而细 粒度转发技术会同时选择33%和30%这两个比较接近的比率进行数据传输，也就是说，细 粒度转发技术会选择多个接近的比率进行同时的数据传输。本方法具体实现时，把偏离最 大占比10%以内的比率都认为是同一转发粒度。所述步骤S4中进行分流转发操作时，需要调用Lookup函数。Lookup是经过重载 后的函数，主要的改进在于，它可以接收统计、分类返回的转发粒度，然后选择相应的可用 路径进行旁路转发。当它接收一个目的地址作为参数时就是传统的路由器转发策略，而接 收转发粒度作为参数时就是基于不同粗细粒度的转发策略。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，通过增加数据流的特性参 数，使统计部分所掌握的数据流的信息更加丰富，从而实现了更加合理的分流。所述的增加 的数据流的特性参数为包数目、包长度、起始时间、结束时间、活跃时间和比率。实现前述方法的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发系统，包括 镜像模块，用于核心路由器利用镜像拷贝技术将接收的数据包发送给旁路处理机； 统计模块，用于旁路处理机对不同数据流的特性参数进行统计；分类模块，用于旁路处理机根据统计模块的统计结果对数据进行分类，得到转发粒度， 并将转发粒度反馈给核心路由器；分流转发模块，用于核心路由器根据分类模块反馈的转发粒度对数据进行分流转发。前述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发系统中，所述的统计模块包括 初始化模块，用于对流的特性参数进行初始化，配置内存空间；将初始包数目、初始包长度、起始时间、结束时间均设为0 ；每个数据包到达时，都更新对应数据流的特性参数；获取模块，用于获取传输层数据包中的目的地址DA、源地址SA和目的端口 DP，构成哈 希索引；如果IP数据包里封装的不是传输层的数据包，则构不成流的概念，回到准备接收 数据状态，执行传统的单路径路由方式；如果IP数据包里封装的是传输层数据包，则要结 合跨层的思想，取出IP报文头部的源地址SA和TCP报文头部的目的端口 DP，与数据包的 目的地址DA构成哈希索引；更新模块，用于根据哈希索引值更新数据流的特性参数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征在于，所述方法包括：Ｓ１核心路由器利用镜像拷贝技术将接收的数据包发送给旁路处理机；Ｓ２旁路处理机对不同数据流的特性参数进行统计；Ｓ３旁路处理机根据统计结果对数据进行分类得到转发粒度，并将转发粒度反馈给核心路由器；Ｓ４核心路由器根据旁路处理机反馈的转发粒度对数据进行分流转发。

【技术特征摘要】
基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征在于，所述方法包括S1 核心路由器利用镜像拷贝技术将接收的数据包发送给旁路处理机； S2 旁路处理机对不同数据流的特性参数进行统计；S3 旁路处理机根据统计结果对数据进行分类得到转发粒度，并将转发粒度反馈给核心路由器； S4 核心路由器根据旁路处理机反馈的转发粒度对数据进行分流转发。2.根据权利要求1所述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征在 于，所述步骤S2中旁路处理机对不同数据流的特性参数进行统计的方法包括S10对数据流的特性参数进行初始化，配置内存空间；S11获取传输层数据包中的目的地址DA、源地址SA和目的端口 DP，构成哈希索引；S12根据哈希索引值更新数据流的特性参数；S13当统计周期到达时，整理统计数据，保存历史记录，同时清理过时数据，为将来的 分流转发留出扩展接口。3.根据权利要求1或2所述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征 在于，所述的数据流的特性参数包括哈希索引、包数目、包长度、起始时间、结束时间、活跃 时间和比率。4.根据权利要求2所述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征在 于，所述的步骤S10中对数据流的特性参数进行初始化的方法包括将初始包数目、初始包 长度、起始时间、结束时间均设为0。5.根据权利要求2所述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征在 于，所述的步骤S13中的统计周期有初始预设值且可调，是根据不同的数据流量设定的，与 数据流的起始时间、结束时间和活跃时间有关。6.根据权利要求1所述的基于可编程路由器的多路径旁路分流转发方法，其特征在 于，所述的转发粒度...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩来权，汪晋宽，
申请(专利权)人：韩来权，汪晋宽，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]