CN100417110C - 基于汇聚型网络系统的路由更新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于汇聚型网络系统的路由更新方法，包括所述系统中的每个节点向主控节点发送包含有自身节点标识的路由更新帧；及所述路由更新帧所经过的每个节点及主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点标识更新自身的路由表；当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的下游节点关闭与自身所有下游节点的物理连接，置自身为孤岛状态。本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法可以提高路由更新的效率和路由更新过程中网络系统的稳定性。

Description

基于汇聚型网络系统的路由更新方法

技术领域

本发明涉及网络系统的路由信息管理技术，尤其涉及一种基于汇聚型网络系统的路由更新方法。

背景技术

汇聚型网络系统是指网络系统中的所有网络节点是以分层结构来进行物理连接的，其中主控节点位于最高层，用于发起控制信令；主控节点控制下的各个节点是指要参与控制信令传递的通信设备。这样，在汇聚型网络系统中，主控节点和每个节点之间存在且仅存在一条用于传递控制信令的路由；且存在控制信令传递关系的两个节点之间称之为具有连接关系，且在存在连接关系的两个节点中，靠近主控节点一侧的节点称之为上游节点，相对另外一个节点则称之为下游节点；因此在汇聚型网络系统中，每个节点的上游节点只有一个，而其他与自身具有连接关系的节点都称之为该节点的下游节点。并且在汇聚型网络系统中，主控节点和每个节点中都存储有路由表，用于存储和自身有关的用于传递控制信令的路由信息。

请参阅图1，该图是现有技术中汇聚型网络系统的组成结构简单模型图；该图中主控节点和节点1、节点2、节点3及节点4之间存在且仅存在一条用于传递控制信令的路由；主控节点和节点1之间、节点1和节点2之间、节点2和节点3之间、及主控节点和节点4之间都具有连接关系，如在该图中节点2的上游节点即为节点1，而其下游节点就存在多个，其中一个下游节点即为节点3。在这种典型的汇聚型网络系统结构下，为使用于支持整个网络系统正常通信的控制信令能够顺利的在各个节点之间传递，对每个节点中存储的路由信息进行及时更新处理是非常必要和重要的。

目前在现有技术中，对汇聚型网络系统的路由进行更新的方法主要有两种，具体如下：

第一种：每个节点使用固定路由与主控节点进行控制信令传递；

在汇聚型网络系统中，每个节点使用固定路由与主控节点进行控制信令传递时，系统中每增加一个新的节点，就需要手工对该新增的节点设置路由，并且在该新增的节点到主控节点之间的每个节点上，都需要相应增加该新增节点的路由信息，然后主控节点才可以将控制信令传递给新增的节点。

以图1所示汇聚型网络系统为例，如果节点3新加入到该系统，即节点3为新增节点，就需要手工建立一条由主控节点到节点3的信令路由，其具体过程是以手工方式依次在节点2、节点1和主控节点上都分别增加有关“节点3”的路由信息。这样建立完成主控节点到节点3的信令路由后，节点3发送的信令消息就可以到达主控节点，同时主控节点发送的控制信令也可以到达节点3了。

但显然上述使用固定路由方式对汇聚型网络系统的路由进行更新的方法，需要首先判断要更新的路由所要经过的节点，然后通过手工方式逐一对每个经过的节点进行路由更新设置，因此导致必然存在下列缺陷：

A.通过手工方式更新维护各节点的路由表信息，工作量较大，且路由信息更新维护较为不便；

B.新的节点加入汇聚型网络系统，需要对新增节点进行路由配置后才能使新增节点正常使用，因此对于新增节点而言很难做到即插即用。

第二种：基于动态学习方式的路由更新方式；

这种路由更新方式要求用路由器连接网络系统中的每一个节点，然后使各个节点之间相互学习路由表。

仍以图1所示的汇聚型网络系统为例，如果当一个节点3加入到系统中，这时可以分别将节点1和节点2看作是路由器；节点2会自动根据节点3的加入信息修改自己的路由表，并把路由变更消息(即节点3加入系统的消息)通知给节点1；节点1接收到节点2的通知消息后主动修改自身的路由表，然后再通知主控节点修改路由表；经过上述处理后主控节点到节点3的信令路由就自动建立了。

但是在汇聚型网络系统中，新增一个中间节点，其实只需它的上游节点知道这个消息，并相应更改路由信息即可，其下游节点是无需被通知的，而这种基于动态学习方式的路由更新方式并没有考虑到这一点，因此在实施过程中必然会存在一些不可避免的缺陷，如下：

a.当整个汇聚型网络系统中还存在其他节点时，比如图1中的节点4，该节点4也可以被看作是一个路由器，主控节点同理会把节点3加入系统的路由变更消息通知给节点4，并会以广播方式通知该路由变更消息给系统中的每一个节点；然而实际上只是需要建立主控节点到节点3之间的路由，而其他不相关的节点是没有必要被通知的，因此这种路由更新方式容易造成系统中不必要的通知消息传输过多，情况严重下可能会引起网络系统的消息风暴；并会严重扰动整个网络系统的稳定性；

b.同时这种路由更新方式由于不必要的通知消息传输过多，可能会占用路由更新过程的时间，因此处理效率相对也比较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种简单方便、且可以防止消息风暴发生的基于汇聚型网络系统的路由更新方法，以提高路由更新的效率和路由更新过程中网络系统的稳定性。

为解决上述问题，本发明提出了一种基于汇聚型网络系统的路由更新方法，包括步骤：

所述系统中的每个节点向主控节点发送包含有自身节点标识的路由更新帧；及

所述路由更新帧所经过的每个节点及主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点标识更新自身的路由表；

当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的下游节点关闭与自身所有下游节点的物理连接，置自身为孤岛状态。

所述方法还包括步骤：

在每个节点中设置固定时长；

当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的上游节点至主控节点之间的每个节点在所述固定时长内如未接收到包含有该两个连接节点中的下游节点的节点标识的路由更新帧，就删除自身路由表中记录的该下游节点的节点标识。

所述方法还包括步骤：

当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的上游节点向主控节点发送包含有自身下游节点不可达信息的路由更新帧；

路由更新帧所经过的每个节点及主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点不可达信息，删除自身路由表中记录的该下游节点的节点标识。

其中所述每个节点周期地向主控节点发送路由更新帧。

其中所述每个节点及主控节点依次记录路由更新帧中包含的节点标识来进行更新自身路由表中相应节点的路由信息。

其中所述路由更新帧包括：

帧类型域，用于承载路由更新帧类型标识信息；

节点标识域，用于承载节点标识信息；及

节点状态域，用于承载节点的状态信息。

本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法采用系统中的每个节点周期的向主控节点发送包含有自身节点标识的路由更新帧，并路由更新帧所经过的每个节点和主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点标识对自身的路由表进行更新处理，因此整个网络系统的路由更新处理是自动有序的，可以使路由更新过程更为简单方便，并可以使新节点加入系统时能够快速的实现即插即用。

同时采用本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法，只需在相关的节点之间传递路由更新帧，而无需主控节点以广播方式发送路由更新帧到不相关的节点，因此可以避免网络系统中消息风暴的发生，以减少对网络系统稳定性的扰动；相应地，由于主控节点无需以广播方式发送路由更新帧到不相关的节点，也会提高网络系统的路由更新效率。

附图说明

图1是现有技术中汇聚型网络系统的组成结构简单模型图；

图2是本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法的主要实现过程流程图；

图3是本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法中每个节点向主控节点发送的路由更新帧可以选用的帧格式；

图4是在汇聚型网络系统中新增节点后，其新增节点上行路由的构成原理图；

图5是汇聚型网络系统中两个具有连接关系的节点之间在断开状态下的逻辑示意图。

图6是本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法中断链指示帧采用的帧格式示意图。

具体实施方式

由于汇聚型网络系统的拓扑结构属性，决定了汇聚型网络系统在组网结构上具有如下的网络结构特性：

(1)网络系统中的每个节点能够自动识别自身的上游节点和下游节点；且

(2)网络系统中每个节点的上游节点有且只有一个，而其下游节点可以有多个。

本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法正是依据上述汇聚型网络系统的固有拓扑结构，而提出的一种简单快速、且可以避免消息风暴发生的路由更新方法；下面结合各个附图对本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法的具体实施方式作进一步的详细阐述。

请参阅图2，该图是本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法的主要实现过程流程图；基于汇聚型网络系统，本发明提出的路由更新过程主要包括如下步骤：

步骤S10，汇聚型网络系统中的每个节点向主控节点发送包含有自身节点标识的路由更新帧；其中根据具体实施需要，系统中的每个节点可以以周期方式或定期方式主动向主控节点发送路由更新帧。

请参阅图3，该图是本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法中每个节点向主控节点发送的路由更新帧可以选用的帧格式，其中图3所示的帧结构中，帧类型域用于承载“路由更新帧”类型标识信息，如该域可以使用一个八位二进制数来代表该帧类型为路由更新帧，其他节点通过识别这个二进制的帧类型标识来判断得出该帧为路由更新帧；

节点标识域用于承载节点的标识信息，汇聚型网络系统要对每个节点进行全网统一编码，通常使用不同的32bit二进制数来标识每个节点；

节点状态域用于承载节点的状态信息，其中节点的状态信息可以为枚举类型，通常用不同的二进制数来分别代表节点可达或节点不可达等状态信息。

但本发明这里并不局限于使用如图3所示的帧格式。

步骤S20，步骤S10中每个节点发送的路由更新帧所经过汇聚型网络系统中的每个节点及其主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点标识来更新自身的路由表；其中每个节点及其主控节点可以依次通过记录路由更新帧中包含的节点标识来进行更新自身路由表中相应节点的路由信息。

上述基于汇聚型网络系统的路由更新方法其实施原理如下：

因为在汇聚型网络系统中，节点间的上行路由使用固定的路由方式，网络系统中每次新增一个节点时设置一次即可；请参阅图4，该图是在汇聚型网络系统中新增节点后，其新增节点上行路由的构成原理图；

假设图4中新增节点为节点3(即Node3，以下简称为节点N3)，网络管理人员只需要对节点N3进行一次设置即可，并明确节点N3的上游节点是节点N2；由于汇聚型网络系统的拓扑结构属性决定了节点N2和节点N1都已分别知道自身的上游节点，所以当节点N3要发送控制信令到主控节点时，只需要首先将控制信令发送给自身的上游节点N2，随后控制信令即可逐级通过节点N2和节点N1向上传递到主控节点。

上述汇聚型网络系统中每个节点的上行路由确定后，每个节点就可以选用以周期方式或定期方式主动向主控节点发送携带有自身节点标识信息的路由更新帧，正是由于汇聚型网络系统的网络拓扑结构特性，决定了每个节点向主控节点发送的信息在节点间路由连接正常的情况下，总是可以到达的；因此路由更新帧沿路传递的各个节点就可以分别根据路由更新帧中承载的节点标识信息，在自身路由表中记录下相应节点的路由信息，以实现对相应节点的路由信息进行更新，以用于对后续下行控制信令的传递进行路由选择。

以图4所示的汇聚型网络系统的结构为例，假设其中新增节点为节点N3，如果节点N3定期向主控节点发送路由更新帧，其中节点N3发送的路由更新帧中包含有节点N3的节点标识信息；节点N3的上游节点N2接收到这个路由更新帧，就把其中包含的“节点N3的标识信息”记录在自身的路由表中，然后节点N2再把路由更新帧转发给再上一级的节点N1；依此类推，节点N1和主控节点都会把接收到的路由更新帧中承载的“节点N3的标识信息”记录在自身的路由表中，从而完成汇聚型网络系统对节点N3的路由更新。

在上述路由更新策略的基础上，本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法还对系统中具有连接关系的两个节点发生断开状态时，提出了相应的处理方式，以使网络系统中的其他节点能够针对节点间发生的断开状态进行相应的路由更新。其中当汇聚型网络系统中的两个具有连接关系的节点断开其连接时，该发生断开连接的两个节点中的上游节点和下游节点分别具有各自的处理方式，现分别介绍如下：

上游节点(这里简称N上)的处理方式包括但不限于以下两种处理方式：

(A)预先在汇聚型网络系统中的每个节点中设置一个固定时长T；当网络系统中的两个连接节点断开时，该断开的两个节点中的上游节点N上至主控节点之间的每个节点在预先设置的固定时长T内如未接收到包含有该下游节点N下标识的路由更新帧，就自动删除自身路由表中记录的该下游节点N下标识。这种对于上游节点N上的处理方式就要求网络系统中的每个节点中的路由记录具有时效性，如果每个节点检测到某条路由记录在一段时间内没有收到相应的路由更新帧，那么就认为这条路由记录失效，继而将该路由记录从自身的路由表中删除。

请参阅图5，该图是汇聚型网络系统中两个具有连接关系的节点之间在断开状态下的逻辑示意图；当该图中节点m(即上游节点N上)和节点n(即下游节点N下)断开连接时，节点m至主控节点之间的每个节点就可以通过检测在固定时长T内是否接收到承载有节点n的路由更新帧，来决定是否将自身路由表中有关节点n的路由信息删除。其中路由更新帧的具体帧结构同上述，这里不再过多赘述。

(B)当汇聚型网络系统中的两个连接节点断开时，该两个节点中的上游节点向主控节点发送包含有自身下游节点不可达信息的路由更新帧；

路由更新帧所经过的每个节点及其主控节点依次根据路由更新帧中包含的该下游节点不可达信息，删除自身路由表中记录的该下游节点标识。

请继续参照图5，当汇聚型网络系统中的节点m和节点n断开连接时，上游节点m就会主动向主控节点发送包含有其下游节点n不可达路由信息的路由更新帧，这样节点m发送路由更新帧到主控节点的过程中，路由更新帧所经过的每个节点都会分别根据接收的路由更新帧中包含的节点n不可达路由信息来相应更新自身的路由表信息，即分别删除自身路由表中该节点n的标识信息。其中路由更新帧的具体帧结构也同上述，这里不再过多赘述。

而下游节点(这里简称N下)的处理方式包括但不限于以下三种处理方式：

(a)当汇聚型网络系统中的两个连接节点断开时，该两个节点中的下游节点会丢弃自身所有下游节点发来的控制信令；请继续参阅图5，图中当节点m和节点n断开连接时，下游节点n会丢弃自身所有下游节点发来的控制信令。

(b)当汇聚型网络系统中的两个连接节点断开时，该两个节点中的下游节点下发包含有自身节点标识的断链指示帧给与自身连接的所有下游节点，接收到该断链指示帧的每个节点会尝试寻找新的节点作为自身的上游节点；请继续参阅图5，图中当节点m和节点n断开连接时，下游节点n会向与自身连接的所有下游节点下发包含有节点n标识信息的断链指示帧，与节点n连接的每个下游节点接收到该断链指示帧后，即可得知节点n已经不能再作为其与主控节点连接的中间节点，要尝试寻找其他节点来作为自身的上游节点(因为汇聚型网络系统的网络结构特性是指网络在运行过程中的拓扑特性，而在预先组建网络时，每个节点在物理上可能会通过传输线缆和多个上游节点连接；但是网络在实际工作过程中，每个节点是只和一个上游节点之间进行通信的，一旦某个节点的唯一上游节点不可达，该节点会将这个消息通知给自身所有的第一级下游节点，该节点的第一级下游节点接收到该通知后，会自动在其他连接的上游节点中选取一个节点来作为自身的上游节点)。

请参阅图6，该图是本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法中断链指示帧采用的帧格式示意图；其中图6所示的帧结构中，帧类型域用于承载“断链指示帧”类型标识信息，该域可以使用一个八位二进制数来表示该帧类型为断链指示帧，其他节点通过识别这个二进制的帧类型标识来判断得出该帧为断链指示帧；

节点标识域用于承载节点的标识信息，汇聚型网络系统要对每个节点进行全网统一编码，通常使用不同的32bit二进制数来标识每个节点；

如上例下游节点n发送给与自身连接的所有下游节点的断链指示帧中，帧类型域承载的是断链指示帧的类型标识信息；节点标识域承载的是该下游节点n的节点标识信息；这样当接收到该断链指示帧的节点通过识别该帧中的帧类型标识信息和节点标识信息，就可得出节点n已经不能再作为其与主控节点连接的中间节点，需要尝试寻找其他节点来作为自身的上游节点。但本发明这里不局限于使用如图6所示的具体帧格式。

(c)当汇聚型网络系统中的两个连接节点断开时，该两个节点中的下游节点关闭与自身所有下游节点的物理连接，置自身为孤岛状态；请继续参阅图5，图中当节点m和节点n断开连接时，下游节点n会关闭与所有下游节点的物理连接，使自身在整个网络系统中处于孤岛状态，断绝与网络系统中的任何节点之间的通信。

上述在两个具有连接关系的节点发生断开时，其中上游节点所选取的两种处理方式和下游节点所选取的三种处理方式可以进行任意的组合使用。

综上所述，可见本发明基于汇聚型网络系统的路由更新方法通过简单的路由学习机制，只需每个节点单向的发送路由更新帧到主控节点以进行路由更新处理，而不需要主控节点发送广播帧来进行路由更新处理，因此可以实现在避免了网络系统中发生消息风暴的情况下，可以使整个网络系统能够快速且有效的达到路由更新，并且在网络系统中新增网络节点时，可以实现快速的即插即用，因此为汇聚型网络系统的路由更新机制提出了更为简单、方便的处理方式。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1. 一种基于汇聚型网络系统的路由更新方法，其特征在于，包括步骤：

所述系统中的每个节点向主控节点发送包含有自身节点标识的路由更新帧；及

所述路由更新帧所经过的每个节点及主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点标识更新自身的路由表；

当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的下游节点关闭与自身所有下游节点的物理连接，置自身为孤岛状态。

2. 根据权利要求1所述的基于汇聚型网络系统的路由更新方法，其特征在于，还包括步骤：

在每个节点中设置固定时长；

当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的上游节点至主控节点之间的每个节点在所述固定时长内如未接收到包含有该两个连接节点中的下游节点的节点标识的路由更新帧，就删除自身路由表中记录的该下游节点的节点标识。

3. 根据权利要求1所述的基于汇聚型网络系统的路由更新方法，其特征在于，还包括步骤：

当两个连接节点断开时，该两个连接节点中的上游节点向主控节点发送包含有自身下游节点不可达信息的路由更新帧；

路由更新帧所经过的每个节点及主控节点依次根据路由更新帧中包含的节点不可达信息，删除自身路由表中记录的该下游节点的节点标识。

4. 根据权利要求1所述的基于汇聚型网络系统的路由更新方法，其特征在于，所述每个节点周期地向主控节点发送路由更新帧。

5. 根据权利要求1所述的基于汇聚型网络系统的路由更新方法，其特征在于，所述每个节点及主控节点依次记录路由更新帧中包含的节点标识来进行更新自身路由表中相应节点的路由信息。

6. 根据权利要求1、3或4所述的基于汇聚型网络系统的路由更新方法，其特征在于，所述路由更新帧包括：

帧类型域，用于承载路由更新帧类型标识信息；

节点标识域，用于承载节点标识信息，及

节点状态域，用于承载节点的状态信息。

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