基於匯聚型網絡系統的路由更新方法
2023-05-19 20:50:51
專利名稱：基於匯聚型網絡系統的路由更新方法
技術領域：
本發明涉及網絡系統的路由信息管理技術，尤其涉及一種基於匯聚型網絡系統的路由更新方法。
背景技術：
匯聚型網絡系統是指網絡系統中的所有網絡節點是以分層結構來進行物理連接的，其中主控節點位於最高層，用於發起控制信令；主控節點控制下的各個節點是指要參與控制信令傳遞的通信設備。這樣，在匯聚型網絡系統中，主控節點和每個節點之間存在且僅存在一條用於傳遞控制信令的路由；且存在控制信令傳遞關係的兩個節點之間稱之為具有連接關係，且在存在連接關係的兩個節點中，靠近主控節點一側的節點稱之為上遊節點，相對另外一個節點則稱之為下遊節點；因此在匯聚型網絡系統中，每個節點的上遊節點只有一個，而其他與自身具有連接關係的節點都稱之為該節點的下遊節點。並且在匯聚型網絡系統中，主控節點和每個節點中都存儲有路由表，用於存儲和自身有關的用於傳遞控制信令的路由信息。
請參閱圖1，該圖是現有技術中匯聚型網絡系統的組成結構簡單模型圖；該圖中主控節點和節點1、節點2、節點3及節點4之間存在且僅存在一條用於傳遞控制信令的路由；主控節點和節點1之間、節點1和節點2之間、節點2和節點3之間、及主控節點和節點4之間都具有連接關係，如在該圖中節點2的上遊節點即為節點1，而其下遊節點就存在多個，其中一個下遊節點即為節點3。在這種典型的匯聚型網絡系統結構下，為使用於支持整個網絡系統正常通信的控制信令能夠順利的在各個節點之間傳遞，對每個節點中存儲的路由信息進行及時更新處理是非常必要和重要的。
目前在現有技術中，對匯聚型網絡系統的路由進行更新的方法主要有兩種，具體如下
第一種每個節點使用固定路由與主控節點進行控制信令傳遞；在匯聚型網絡系統中，每個節點使用固定路由與主控節點進行控制信令傳遞時，系統中每增加一個新的節點，就需要手工對該新增的節點設置路由，並且在該新增的節點到主控節點之間的每個節點上，都需要相應增加該新增節點的路由信息，然後主控節點才可以將控制信令傳遞給新增的節點。
以圖1所示匯聚型網絡系統為例，如果節點3新加入到該系統，即節點3為新增節點，就需要手工建立一條由主控節點到節點3的信令路由，其具體過程是以手工方式依次在節點2、節點1和主控節點上都分別增加有關「節點3」的路由信息。這樣建立完成主控節點到節點3的信令路由後，節點3發送的信令消息就可以到達主控節點，同時主控節點發送的控制信令也可以到達節點3了。
但顯然上述使用固定路由方式對匯聚型網絡系統的路由進行更新的方法，需要首先判斷要更新的路由所要經過的節點，然後通過手工方式逐一對每個經過的節點進行路由更新設置，因此導致必然存在下列缺陷A.通過手工方式更新維護各節點的路由表信息，工作量較大，且路由信息更新維護較為不便；B.新的節點加入匯聚型網絡系統，需要對新增節點進行路由配置後才能使新增節點正常使用，因此對於新增節點而言很難做到即插即用。
第二種基於動態學習方式的路由更新方式；這種路由更新方式要求用路由器連接網絡系統中的每一個節點，然後使各個節點之間相互學習路由表。
仍以圖1所示的匯聚型網絡系統為例，如果當一個節點3加入到系統中，這時可以分別將節點1和節點2看作是路由器；節點2會自動根據節點3的加入信息修改自己的路由表，並把路由變更消息(即節點3加入系統的消息)通知給節點1；節點1接收到節點2的通知消息後主動修改自身的路由表，然後再通知主控節點修改路由表；經過上述處理後主控節點到節點3的信令路由就自動建立了。
但是在匯聚型網絡系統中，新增一個中間節點，其實只需它的上遊節點知道這個消息，並相應更改路由信息即可，其下遊節點是無需被通知的，而這種基於動態學習方式的路由更新方式並沒有考慮到這一點，因此在實施過程中必然會存在一些不可避免的缺陷，如下a.當整個匯聚型網絡系統中還存在其他節點時，比如圖1中的節點4，該節點4也可以被看作是一個路由器，主控節點同理會把節點3加入系統的路由變更消息通知給節點4，並會以廣播方式通知該路由變更消息給系統中的每一個節點；然而實際上只是需要建立主控節點到節點3之間的路由，而其他不相關的節點是沒有必要被通知的，因此這種路由更新方式容易造成系統中不必要的通知消息傳輸過多，情況嚴重下可能會引起網絡系統的消息風暴；並會嚴重擾動整個網絡系統的穩定性；b.同時這種路由更新方式由於不必要的通知消息傳輸過多，可能會佔用路由更新過程的時間，因此處理效率相對也比較低。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種簡單方便、且可以防止消息風暴發生的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，以提高路由更新的效率和路由更新過程中網絡系統的穩定性。
為解決上述問題，本發明提出了一種基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，包括步驟所述系統中的每個節點向主控節點發送包含有自身節點標識的路由更新幀；及所述路由更新幀所經過的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點標識更新自身的路由表。
所述方法還包括步驟在每個節點中設置固定時長；
當兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的上遊節點至主控節點之間的每個節點在所述固定時長內如未接收到包含有該上遊節點標識的路由更新幀，就刪除自身路由表中記錄的該上遊節點標識。
所述方法還包括步驟當兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的上遊節點向主控節點發送包含有自身下遊節點不可達信息的路由更新幀；路由更新幀所經過的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點不可達信息，刪除自身路由表中記錄的該下遊節點標識。
所述方法還包括步驟當兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的下遊節點丟棄自身所有下遊節點發來的控制信令；或該下遊節點下發包含有自身節點標識的斷鏈指示幀給與自身連接的所有下遊節點，收到該斷鏈指示幀的節點嘗試將其他節點作為自身的上遊節點；或該下遊節點關閉與自身所有下遊節點的物理連接，置自身為孤島狀態。
其中所述每個節點周期向主控節點發送路由更新幀。
其中所述每個節點及其主控節點依次記錄路由更新幀中包含的節點標識來進行更新自身路由表中相應節點的路由信息。
其中所述路由更新幀包括幀類型域，用於承載路由更新幀類型標識信息；節點標識域，用於承載節點標識信息；及節點狀態域，用於承載節點的狀態信息。
其中所述斷鏈指示幀包括幀類型域，用於承載斷鏈指示幀類型標識信息；節點標識域，用於承載節點標識信息。
本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法採用系統中的每個節點周期的向主控節點發送包含有自身節點標識的路由更新幀，並路由更新幀所經過的每個節點和主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點標識對自身的路由表進行更新處理，因此整個網絡系統的路由更新處理是自動有序的，可以使路由更新過程更為簡單方便，並可以使新節點加入系統時能夠快速的實現即插即用。
同時採用本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，只需在相關的節點之間傳遞路由更新幀，而無需主控節點以廣播方式發送路由更新幀到不相關的節點，因此可以避免網絡系統中消息風暴的發生，以減少對網絡系統穩定性的擾動；相應地，由於主控節點無需以廣播方式發送路由更新幀到不相關的節點，也會提高網絡系統的路由更新效率。
圖1是現有技術中匯聚型網絡系統的組成結構簡單模型圖；圖2是本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法的主要實現過程流程圖；圖3是本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法中每個節點向主控節點發送的路由更新幀可以選用的幀格式；圖4是在匯聚型網絡系統中新增節點後，其新增節點上行路由的構成原理圖；圖5是匯聚型網絡系統中兩個具有連接關係的節點之間在斷開狀態下的邏輯示意圖。
圖6是本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法中斷鏈指示幀採用的幀格式示意圖。
具體實施例方式
由於匯聚型網絡系統的拓撲結構屬性，決定了匯聚型網絡系統在組網結構上具有如下的網絡結構特性(1)網絡系統中的每個節點能夠自動識別自身的上遊節點和下遊節點；且
(2)網絡系統中每個節點的上遊節點有且只有一個，而其下遊節點可以有多個。
本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法正是依據上述匯聚型網絡系統的固有拓撲結構，而提出的一種簡單快速、且可以避免消息風暴發生的路由更新方法；下面結合各個附圖對本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法的具體實施方式
作進一步的詳細闡述。
請參閱圖2，該圖是本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法的主要實現過程流程圖；基於匯聚型網絡系統，本發明提出的路由更新過程主要包括如下步驟步驟S10，匯聚型網絡系統中的每個節點向主控節點發送包含有自身節點標識的路由更新幀；其中根據具體實施需要，系統中的每個節點可以以周期方式或定期方式主動向主控節點發送路由更新幀。
請參閱圖3，該圖是本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法中每個節點向主控節點發送的路由更新幀可以選用的幀格式，其中圖3所示的幀結構中，幀類型域用於承載「路由更新幀」類型標識信息，如該域可以使用一個八位二進位數來代表該幀類型為路由更新幀，其他節點通過識別這個二進位的幀類型標識來判斷得出該幀為路由更新幀；節點標識域用於承載節點的標識信息，匯聚型網絡系統要對每個節點進行全網統一編碼，通常使用不同的32bit二進位數來標識每個節點；節點狀態域用於承載節點的狀態信息，其中節點的狀態信息可以為枚舉類型，通常用不同的二進位數來分別代表節點可達或節點不可達等狀態信息。
但本發明這裡並不局限於使用如圖3所示的幀格式。
步驟S20，步驟S10中每個節點發送的路由更新幀所經過匯聚型網絡系統中的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點標識來更新自身的路由表；其中每個節點及其主控節點可以依次通過記錄路由更新幀中包含的節點標識來進行更新自身路由表中相應節點的路由信息。
上述基於匯聚型網絡系統的路由更新方法其實施原理如下因為在匯聚型網絡系統中，節點間的上行路由使用固定的路由方式，網絡系統中每次新增一個節點時設置一次即可；請參閱圖4，該圖是在匯聚型網絡系統中新增節點後，其新增節點上行路由的構成原理圖；假設圖4中新增節點為節點3(即Node3，以下簡稱為節點N3)，網絡管理人員只需要對節點N3進行一次設置即可，並明確節點N3的上遊節點是節點N2；由於匯聚型網絡系統的拓撲結構屬性決定了節點N2和節點N1都已分別知道自身的上遊節點，所以當節點N3要發送控制信令到主控節點時，只需要首先將控制信令發送給自身的上遊節點N2，隨後控制信令即可逐級通過節點N2和節點N1向上傳遞到主控節點。
上述匯聚型網絡系統中每個節點的上行路由確定後，每個節點就可以選用以周期方式或定期方式主動向主控節點發送攜帶有自身節點標識信息的路由更新幀，正是由於匯聚型網絡系統的網絡拓撲結構特性，決定了每個節點向主控節點發送的信息在節點間路由連接正常的情況下，總是可以到達的；因此路由更新幀沿路傳遞的各個節點就可以分別根據路由更新幀中承載的節點標識信息，在自身路由表中記錄下相應節點的路由信息，以實現對相應節點的路由信息進行更新，以用於對後續下行控制信令的傳遞進行路由選擇。
以圖4所示的匯聚型網絡系統的結構為例，假設其中新增節點為節點N3，如果節點N3定期向主控節點發送路由更新幀，其中節點N3發送的路由更新幀中包含有節點N3的節點標識信息；節點N3的上遊節點N2接收到這個路由更新幀，就把其中包含的「節點N3的標識信息」記錄在自身的路由表中，然後節點N2再把路由更新幀轉發給再上一級的節點N1；依此類推，節點N1和主控節點都會把接收到的路由更新幀中承載的「節點N3的標識信息」記錄在自身的路由表中，從而完成匯聚型網絡系統對節點N3的路由更新。
在上述路由更新策略的基礎上，本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法還對系統中具有連接關係的兩個節點發生斷開狀態時，提出了相應的處理方式，以使網絡系統中的其他節點能夠針對節點間發生的斷開狀態進行相應的路由更新。其中當匯聚型網絡系統中的兩個具有連接關係的節點斷開其連接時，該發生斷開連接的兩個節點中的上遊節點和下遊節點分別具有各自的處理方式，現分別介紹如下上遊節點(這裡簡稱N上)的處理方式包括但不限於以下兩種處理方式(A)預先在匯聚型網絡系統中的每個節點中設置一個固定時長T；當網絡系統中的兩個連接節點斷開時，該斷開的兩個節點中的上遊節點N上至主控節點之間的每個節點在預先設置的固定時長T內如未接收到包含有該上遊節點N上標識的路由更新幀，就自動刪除自身路由表中記錄的該上遊節點N上標識。這種對於上遊節點N上的處理方式就要求網絡系統中的每個節點中的路由記錄具有時效性，如果每個節點檢測到某條路由記錄在一段時間內沒有收到相應的路由更新幀，那麼就認為這條路由記錄失效，繼而將該路由記錄從自身的路由表中刪除。
請參閱圖5，該圖是匯聚型網絡系統中兩個具有連接關係的節點之間在斷開狀態下的邏輯示意圖；當該圖中節點m(即上遊節點N上)和節點n(即下遊節點N下)斷開連接時，節點m至主控節點之間的每個節點就可以通過檢測在固定時長T內是否接收到承載有節點n的路由更新幀，來決定是否將自身路由表中有關節點n的路由信息刪除。其中路由更新幀的具體幀結構同上述，這裡不再過多贅述。
(B)當匯聚型網絡系統中的兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的上遊節點向主控節點發送包含有自身下遊節點不可達信息的路由更新幀；路由更新幀所經過的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的該下遊節點不可達信息，刪除自身路由表中記錄的該下遊節點標識。
請繼續參照圖5，當匯聚型網絡系統中的節點m和節點n斷開連接時，上遊節點m就會主動向主控節點發送包含有其下遊節點n不可達路由信息的路由更新幀，這樣節點m發送路由更新幀到主控節點的過程中，路由更新幀所經過的每個節點都會分別根據接收的路由更新幀中包含的節點n不可達路由信息來相應更新自身的路由表信息，即分別刪除自身路由表中該節點n的標識信息。其中路由更新幀的具體幀結構也同上述，這裡不再過多贅述。
而下遊節點(這裡簡稱N下)的處理方式包括但不限於以下三種處理方式(a)當匯聚型網絡系統中的兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的下遊節點會丟棄自身所有下遊節點發來的控制信令；請繼續參閱圖5，圖中當節點m和節點n斷開連接時，下遊節點n會丟棄自身所有下遊節點發來的控制信令。
(b)當匯聚型網絡系統中的兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的下遊節點下發包含有自身節點標識的斷鏈指示幀給與自身連接的所有下遊節點，接收到該斷鏈指示幀的每個節點會嘗試尋找新的節點作為自身的上遊節點；請繼續參閱圖5，圖中當節點m和節點n斷開連接時，下遊節點n會向與自身連接的所有下遊節點下發包含有節點n標識信息的斷鏈指示幀，與節點n連接的每個下遊節點接收到該斷鏈指示幀後，即可得知節點n已經不能再作為其與主控節點連接的中間節點，要嘗試尋找其他節點來作為自身的上遊節點(因為匯聚型網絡系統的網絡結構特性是指網絡在運行過程中的拓撲特性，而在預先組建網絡時，每個節點在物理上可能會通過傳輸線纜和多個上遊節點連接；但是網絡在實際工作過程中，每個節點是只和一個上遊節點之間進行通信的，一旦某個節點的唯一上遊節點不可達，該節點會將這個消息通知給自身所有的第一級下遊節點，該節點的第一級下遊節點接收到該通知後，會自動在其他連接的上遊節點中選取一個節點來作為自身的上遊節點)。
請參閱圖6，該圖是本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法中斷鏈指示幀採用的幀格式示意圖；其中圖6所示的幀結構中，幀類型域用於承載「斷鏈指示幀」類型標識信息，該域可以使用一個八位二進位數來表示該幀類型為斷鏈指示幀，其他節點通過識別這個二進位的幀類型標識來判斷得出該幀為斷鏈指示幀；節點標識域用於承載節點的標識信息，匯聚型網絡系統要對每個節點進行全網統一編碼，通常使用不同的32bit二進位數來標識每個節點；如上例下遊節點n發送給與自身連接的所有下遊節點的斷鏈指示幀中，幀類型域承載的是斷鏈指示幀的類型標識信息；節點標識域承載的是該下遊節點n的節點標識信息；這樣當接收到該斷鏈指示幀的節點通過識別該幀中的幀類型標識信息和節點標識信息，就可得出節點n已經不能再作為其與主控節點連接的中間節點，需要嘗試尋找其他節點來作為自身的上遊節點。但本發明這裡不局限於使用如圖6所示的具體幀格式。
(c)當匯聚型網絡系統中的兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的下遊節點關閉與自身所有下遊節點的物理連接，置自身為孤島狀態；請繼續參閱圖5，圖中當節點m和節點n斷開連接時，下遊節點n會關閉與所有下遊節點的物理連接，使自身在整個網絡系統中處於孤島狀態，斷絕與網絡系統中的任何節點之間的通信。
上述在兩個具有連接關係的節點發生斷開時，其中上遊節點所選取的兩種處理方式和下遊節點所選取的三種處理方式可以進行任意的組合使用。
綜上所述，可見本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法通過簡單的路由學習機制，只需每個節點單向的發送路由更新幀到主控節點以進行路由更新處理，而不需要主控節點發送廣播幀來進行路由更新處理，因此可以實現在避免了網絡系統中發生消息風暴的情況下，可以使整個網絡系統能夠快速且有效的達到路由更新，並且在網絡系統中新增網絡節點時，可以實現快速的即插即用，因此為匯聚型網絡系統的路由更新機制提出了更為簡單、方便的處理方式。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，包括步驟所述系統中的每個節點向主控節點發送包含有自身節點標識的路由更新幀；及所述路由更新幀所經過的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點標識更新自身的路由表。
2.根據權利要求1所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，還包括步驟在每個節點中設置固定時長；當兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的上遊節點至主控節點之間的每個節點在所述固定時長內如未接收到包含有該上遊節點標識的路由更新幀，就刪除自身路由表中記錄的該上遊節點標識。
3.根據權利要求1所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，還包括步驟當兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的上遊節點向主控節點發送包含有自身下遊節點不可達信息的路由更新幀；路由更新幀所經過的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點不可達信息，刪除自身路由表中記錄的該下遊節點標識。
4.根據權利要求1、2或3所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，還包括步驟當兩個連接節點斷開時，該兩個節點中的下遊節點丟棄自身所有下遊節點發來的控制信令；或該下遊節點下發包含有自身節點標識的斷鏈指示幀給與自身連接的所有下遊節點，收到該斷鏈指示幀的節點嘗試將其他節點作為自身的上遊節點；或該下遊節點關閉與自身所有下遊節點的物理連接，置自身為孤島狀態。
5.根據權利要求1所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，所述每個節點周期向主控節點發送路由更新幀。
6.根據權利要求1所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，所述每個節點及其主控節點依次記錄路由更新幀中包含的節點標識來進行更新自身路由表中相應節點的路由信息。
7.根據權利要求1、3或5所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，所述路由更新幀包括幀類型域，用於承載路由更新幀類型標識信息；節點標識域，用於承載節點標識信息；及節點狀態域，用於承載節點的狀態信息。
8.根據權利要求4所述的基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，其特徵在於，所述斷鏈指示幀包括幀類型域，用於承載斷鏈指示幀類型標識信息；節點標識域，用於承載節點標識信息。
全文摘要
本發明公開了一種基於匯聚型網絡系統的路由更新方法，包括所述系統中的每個節點向主控節點發送包含有自身節點標識的路由更新幀；及所述路由更新幀所經過的每個節點及其主控節點依次根據路由更新幀中包含的節點標識更新自身的路由表。本發明基於匯聚型網絡系統的路由更新方法可以提高路由更新的效率和路由更新過程中網絡系統的穩定性。
文檔編號H04L12/56GK1753381SQ20041008016
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月24日 優先權日2004年9月24日
發明者高曉波 申請人:華為技術有限公司