路由收斂的方法
2023-06-11 04:03:51 2
專利名稱：路由收斂的方法
技術領域：
本發明涉及一種數據網絡通信技術，尤其是涉及一種路由器設備中路由的收斂方法。
背景技術：
隨著網際網路技術的不斷發展，新的市場需求不斷出現，各大電信運營企業為了自身的發展必須提供多業務的融合承載平臺，具體如3G，軟交換，第三方視訊，IPTV等業務的發展對IP承載網提出了更高的要求；網絡容量，服務質量，容錯處理等也隨著被提到了更重要和緊迫的位置，這些對運營企業的要求也隨之轉嫁到各大通訊設備提供商，尤其是處於核心位置的高端路由交換設備。在各大運營企業的設備選型中，路由的容量，快速路由收斂，快速重路由等都逐漸成為考察路由器性能必備的指標。
當前核心網絡的路由設備對於路由收斂的性能通常都在10000條路由收斂在秒級，視其硬體及其實現的差別在1～4秒左右，然而這樣的性能已經不能滿足運營企業對於IP承載網的要求，運營企業對於這一指標的要求已經提高了2倍以上，即要求萬條路由的收斂在500ms甚至更少，這無疑對通訊設備提供商提出了更高的要求。
對於快速的路由收斂，目前較為普遍的做法是使用更高速度的網絡處理器，更大容量的內存，這種方法的優點是軟體實現無需更改，缺點是需要不斷升級硬體來提高其性能，一方面升級硬體需要成本，另一方面硬體的升級速度也趕不上網絡對於路由收斂指標要求的速度，而且對於核心的網絡設備來說，硬體被證明穩定也需要很長的時間。
如圖1所示，在IP的承載網中，每個核心節點路由器都有多條鏈路到達另一個節點，這樣即使其中1條鏈路出現故障，也不會導致整個通信一直斷掉，僅會引起短暫的中斷及其它鏈路的負荷增加，同時即便整個路由節點癱瘓，也不會影響到全網。隨著網絡上如在線視頻，VOIP等業務的迅速發展，運營商對由於某條鏈路中斷後的業務恢復提出了更高要求，如果路由的收斂速度能夠到達一定的指標，某些上層的業務即便在某條鏈路中斷後也不會受到影響。如果路由器A下面的一個用戶想訪問路由器E下面的一個服務，那麼報文經過路由器A出去的時候有3種選擇，選擇路由器A到路由器B鏈路1上的NextHop1，或者路由器A到路由器B鏈路2上的NextHop2，或者路由器A到路由器C上的NextHop3。在傳統的路由協議中，對於圖1所示的網絡，各轉發層面對於同一目的地址DestA均寫入最優的下一跳NextHop1。
如圖2所示，當鏈路出現故障，NextHop1失效後，上層協議計算出新的最優下一跳NextHop2，然後重新分發到各轉發層面。這種方法實現簡單，但由於是需要在全局重新計算最優下一跳(NextHop)後再寫入各轉發層面，導致新的最優下一跳生效時間較長，會導致網絡某些業務的短暫中斷。
發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種路由收斂的方法，降低由於路由收斂速度慢而引起的網絡延時，提高網絡的穩定性和容錯性。
一種路由收斂的方法，步驟包括(1)在轉發層面啟動定時器，所述定時器的時長用於限定路由收斂的速度；(2)當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面對埠的關閉命令後，在相應的轉發條目中置上標記；(3)根據所述被置上的標記，取次優先的下一跳和出接口進行轉發；(4)控制層面重新計算相應目的地址的路由，並且更新到轉發表中。
進一步，步驟(1)中，所述定時器採用循環定時器，並且定時消息的間隔時間和最後路由收斂的時間相關聯。
進一步，步驟(1)中，在分布式系統中，有多個線卡作為轉發層面，在每個線卡都啟用定時器。
進一步，步驟(1)中，控制層面計算指向網絡中目的地址的主用、備用下一跳和出接口列表，並將其記錄到全局路由表和控制層面的轉發表，所述轉發表中的轉發條目中置有下一跳和出接口的列表索引。
進一步，步驟(2)中，當一個轉發層面監測到網絡異常的時候，在本轉發層面相應的轉發條目中置上標記，同時通知其它轉發層面。
進一步，步驟(2)中，在分布式系統中，控制臺對埠的關閉操作給各個轉發層面發送消息，各個轉發層面需要將這一條目置上主路徑失效的標記。
進一步，步驟(2)中，所述轉發層面具有整個路由器各轉發層面的列表，列表的每個條目對應一個轉發層面標識，當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面對埠的關閉命令後，在所述標識上進行標記，根據所述標記查找並通知其它轉發層面本轉發層面鏈路失效，其它轉發層面收到所述鏈路失效的消息後，採用備用路徑進行數據報文的發送。
進一步，步驟(2)中，當定時器消息到來後，監測本轉發層面的鏈路是否正常，如果正常，此次監測結束；如果不正常，則說明經過此鏈路的下一跳出現異常，執行步驟(3)。
進一步，步驟(3)中，轉發邏輯對於轉發表中具有下一跳及出接口列表的條目，採取的是優先級策略，當前在用的具有最高優先級，當轉發邏輯發現當前在用的下一跳失效標記後，直接啟用次優先的下一跳。
進一步，步驟(4)具體為控制層面在收到轉發層鏈路失效的消息後，重新計算路由，更新全局路由表；控制層面查找轉發層面列表，根據全局路由表，同步更新每個轉發層面的轉發表。
本發明方法可以在網絡狀態發生變化、需要路由收斂的第一時間，由轉發層面先偵測出這一變化，並直接執行收斂的結果，然後再更新路由表。由於將路由更新，轉發更新的操作置後，使得路由的收斂時間大大減少。
由於在轉發層面上能夠及時探測到以某接口為轉發出口並及時採用備用路徑進行數據報文的發送，IP網絡協議在該種環境下對於能否及時捕捉到網絡拓撲改變的事件、重新進行路由計算要求不需要很高，僅僅要求在一段時間後計算出來的路由能夠反映當前的網絡環境即可，可以消除使用fast-hello/BFD等方法的實現代價。
在主用路由失效時，由於備用路由的計算也是按照路由計算的方法計算的，能夠保證其是主用路由失效後的最優路由，所以不會再次修改轉發層面的當前主路徑，只是原來的備用路徑狀態更新為主路徑然後通知轉發層面，新的備用路徑也通知轉發層面。
總之，能夠在網絡異常的第一時間進行路由收斂，提高了路由收斂速度；對IP網絡協議及時發現網絡拓撲變化的要求大幅度降低，不需要實現fast-hello/BFD等功能，降低了實現路由收斂的代價；提高了IP核心承載網的穩定性和容錯性，滿足不斷發展的多業務的要求；給設備廠商提供了一種不升級硬體而提高路由收斂性能的方法。
圖1是現有技術中組網示意圖；圖2是現有技術中的路由收斂過程原理圖；圖3是本發明的路由收斂過程原理圖；圖4是本發明的路由收斂流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發明的優選實施例作詳細描述。
如圖3所示，首先將3個下一跳(NextHop)(NextHop1、NextHop2和NextHop3)全部寫入到所有轉發邏輯中，在各轉發表條目中寫入各個NextHop的優先級，同時在轉發表條目中置上次優先下一跳列表索引。每個轉發層面均選擇最優先的一個進行轉發，當鏈路斷掉(Down)後，各轉發層面會立刻收到該消息，並立刻在相應的轉發條路中置上當前NextHop失效的標記，轉發邏輯選擇次優先的下一跳(NextHop)進行轉發。在本轉發層通知其它轉發層相應鏈路斷掉(Down)的消息後，再通知控制層面進行全局路由表的更新，繼而更新各轉發層面的轉發表。這樣，對於負責報文處理的轉發層面，新的最優下一跳在網絡出現異常的第一時間就已經生成了，也就大大縮短了路由收斂的時間。
如圖4所示，路由收斂的方法的具體步驟如下。
1、在轉發層面啟動定時器，定時器的時長用於限定路由收斂的速度。
Step1創建循環定時器，此定時器的時長決定了路由收斂的速度，同時時長可以配置。
定時器採用循環定時器，並且定時消息的間隔時間直接和最後路由收斂的時間關聯，定時器的時間間隔除了默認以外，在終端控制臺上還提供可配置的命令。另外，在分布式系統中，有多個線卡作為轉發層面，需要在每個線卡都啟用監測定時器。
控制層面預先計算指向網絡中某個目的地址的主用、備用下一跳和出接口列表，並將其更新到全局路由表以及控制層面的轉發表中，轉發表的轉發條目中置有下一跳和出接口的列表索引。
根據IP路由協議計算出本地網絡結點到目的網絡結點的主用路由以及若干備用路由，然後將其同步到轉發層面上，轉發條目中置有下一跳和出接口的列表索引，需要注意三點(1)備用路由包括計算出符合負荷分擔條件的、但當前協議沒有負荷分擔的配置的若干其他路由，以及按照下一跳的IP位址大小的規則進行選舉但沒有被選為主路由的若干其他路由。
(2)保證備用路由為除主路由到達目的網絡結點的無環最優、次優路由。
(3)通知轉發層面轉發表中與該路由相關的轉發條目的主用、備用性質。
2、當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面埠的關閉(Shutdown)命令後，在相應的轉發條目中置上標記。
當一個轉發層面監測到網絡異常的時候，除了需要立刻在本轉發層面相應的轉發條目中置上標記，同時也需要通知其它轉發層面，所以在本發明中，這種情況的路由收斂速度決定於循環定時器所配置的時間間隔和各個轉發層面消息通訊的時間。
在分布式系統中，控制臺對埠進行關閉(Shutdown)操作，這一操作將給各個轉發層面發送消息，各個轉發層面均需要將這一條目置上主路徑失效標記。這種方法帶來的路由收斂速度實際上由各個轉發層面收到消息的時間決定，關閉(Shutdown)埠操作帶來的路由收斂速度會更快，通常在20ms以下，這比傳統的重新計算路由，再更新各個轉發層面轉發表的速度要快的多。
Step2當定時器消息到來後，監測本轉發層面的鏈路是否都正常，如果正常，此次監測結束；如果不正常，則說明經過此鏈路的下一跳出現異常，執行步驟Step3。
Step3取所有的轉發層面列表，每個獨立的轉發層面都有整個路由器各轉發層面的列表，列表的每個條目對應一個轉發層面標識。
當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面的埠關閉(Shutdown)命令後，在標識上進行標記，根據標記查找並通知其它轉發層面本轉發層面鏈路失效，其它轉發層面收到鏈路失效的消息後，採用備用路徑進行數據報文的發送。
3、根據被置上的標記，取次優先的下一跳和出接口進行轉發。
微引擎等轉發邏輯對於轉發表中具有下一跳及出接口列表的條目，採取的是優先級策略，即各個下一跳都具有不同的優先級，目前在用的具有最高優先級，當轉發邏輯發現目前在用的下一跳失效標記後，直接啟用次優先的下一跳，當次優下一跳也失效後，採用再次下一跳，依此類推。
Step4通知控制層面，發送本轉發層面鏈路失效的消息。
4、控制層面重新計算相應目的地址的路由，並且更新到轉發表中。
Step5控制層面在收到某個轉發層鏈路失效的消息後，重新計算路由，更新全局路由表。
Step6控制層面查找轉發層面列表，根據全局路由表，同步更新每個轉發層面的轉發表。
權利要求
1.一種路由收斂的方法，步驟包括(1)在轉發層面啟動定時器，所述定時器的時長用於限定路由收斂的速度；(2)當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面的埠關閉命令後，在相應的轉發條目中置上標記；(3)根據所述被置上的標記，取次優先的下一跳和出接口進行轉發；(4)控制層面重新計算相應目的地址的路由，並且更新到轉發表中。
2.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(1)中，所述定時器採用循環定時器，並且定時消息的間隔時間和最後路由收斂的時間相關聯。
3.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(1)中，在分布式系統中，有多個線卡作為轉發層面，在每個線卡都啟用定時器。
4.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(1)中，控制層面計算指向網絡中目的地址的主用、備用下一跳和出接口列表，並將其記錄到全局路由表和控制層面的轉發表，所述轉發表中的轉發條目中置有下一跳和出接口的列表索引。
5.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(2)中，當一個轉發層面監測到網絡異常的時候，在本轉發層面相應的轉發條目中置上標記，同時通知其它轉發層面。
6.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(2)中，在分布式系統中，控制臺對埠的關閉操作給各個轉發層面發送消息，各個轉發層面將這一條目置上主路徑失效標記。
7.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述轉發層面具有整個路由器各轉發層面的列表，列表的每個條目對應一個轉發層面標識，當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面的埠關閉命令後，在所述標識上進行標記，根據所述標記查找並通知其它轉發層面本轉發層面鏈路失效，其它轉發層面收到所述鏈路失效的消息後，採用備用路徑進行數據報文的發送。
8.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(2)中，當定時器消息到來後，監測本轉發層面的鏈路是否正常，如果正常，此次監測結束；如果不正常，則說明經過此鏈路的下一跳出現異常，執行步驟(3)。
9.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(3)中，轉發邏輯對於轉發表中具有下一跳及出接口列表的條目，採取的是優先級策略，當前在用的具有最高優先級，當轉發邏輯發現當前在用的下一跳失效標記後，直接啟用次優先的下一跳。
10.根據權利要求1所述的路由收斂的方法，其特徵在於，步驟(4)具體為控制層面在收到轉發層鏈路失效的消息後，重新計算路由，更新全局路由表；控制層面查找轉發層面列表，根據全局路由表，同步更新每個轉發層面的轉發表。
全文摘要
本發明公開了一種路由收斂的方法，步驟包括在轉發層面啟動定時器，所述定時器的時長用於限定路由收斂的速度；當轉發層面監測到網絡異常時或者控制層面對埠的關閉(Shutdown)命令後，在相應的轉發條目中置上標記；根據所述被置上的標記，取次優先的下一跳和出接口進行轉發；控制層面重新計算相應目的地址的路由，並且更新到轉發表中。本發明方法可以在網絡狀態發生變化、需要路由收斂的第一時間，由轉發層面先偵測出這一變化，並直接執行收斂的結果，然後再更新路由表。由於將路由更新，轉發更新的操作置後，使得路由的收斂時間大大減少。
文檔編號H04L29/06GK101064687SQ200710098220
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年2月7日
發明者周文明, 孫作聰, 施偉祥 申請人:中興通訊股份有限公司