CN101227262B

CN101227262B - 路由抑制系统及方法

Info

Publication number: CN101227262B
Application number: CN2008100059828A
Authority: CN
Inventors: 金昊; 朱彤; 张征
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: CN101227262A

Abstract

本发明公开了一种路由抑制系统及方法。其中，该方法包括以下步骤：次数统计单元统计到达目的网段的最优路由发生振荡的次数；抑制执行单元在次数统计单元的统计结果达到抑制门限的情况下，对最优路由进行抑制。本发明可以避免由于最优路由振荡而导致最优和次优路由同时被抑制的情况的发生，所以本发明更适合于部署了快速收敛策略的IP网络中。

Description

路由抑制系统及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种路由抑制方法。

背景技术

从网络运营角度看，IP网络作为承载网，需要提供的是高可靠性、高可用性、以及快速的网络故障恢复能力。为此网络服务提供商会在IP承载网中部署快速故障发现机制如双向转发检测技术(B idirectional Forwarding Detection，简称BFD)，IGP快速收敛机制(IGP fast-convergence)如快速重路由技术FRR(Fast re-route)等。部署这些机制的目的是当网络出现故障后，能快速发现故障并对业务进行快速倒换，从而对业务进行保护。

然而，当网络中的物理链路不稳定或者路由不稳定时，这种快速故障发现及业务倒换机制反而会增加网络业务倒换次数，从而降低了网络的稳定性。如当一条物理链路在短时间内反复失效、恢复时，或者当路由起源处短时间内反复通告和删除某条路由时，就会引起路由的振荡，使得业务流量在不同物理链路之间切换，从而导致网络的不稳定。

路由振荡是互联网(Internet)不稳定的主要因素。一条路由宣布为无效并从路由表中删除，而后又宣布为有效并加入路由表中，称为一次路由振荡。通常，不稳定的物理链路或者出现故障时的网络设备接口是导致路由振荡的主要原因，另一个原因是路由状态的更新引起的路由振荡，比如在起源处路由的反复通告和删除。

当某条路由频繁产生振荡并超过一定频率时，表示这条路由当前是条不稳定的路由，或者说是不可信任的路由，此刻网络使用者希望流量宁可通过代价稍大的其他路径到达目的地，也不希望通过不可信任的最佳路径到达目的地，这样就需要对不可信任路由进行振荡抑制。

振荡抑制通常需要具体的抑制算法，关于振荡抑制的具体算法，边界网关协议(BGP)提供了一套比较完善的机制，具体可以参考RFC2439(其中详细描述了路由振荡抑制算法)。

边界网关协议作为一个基于自治系统路径(AS-PATH)的距离向量协议，其一个特点是路由是BGP邻居直接通告。因此说，BGP路由是和通告这些路由的邻居相关，由于BGP是通过传输控制协议(TCP)作为底层传输协议，因此对于BGP来说，尽管与邻居之间的某条物理链路失效，但由于可能通过另一条物理链路也能够到达邻居路由器，因此该邻居通告的路由并不一定会产生振荡。

BGP另一个特点是当BGP路由器自己并不计算路由而仅仅是对路由进行比较从而得到最优路由时，当BGP路由器从多个邻居处接收到路由后，BGP将记录所有收到的路由，首先判断路由的有效性，其次从有效的路由中比较路由属性得到最优路由。并将得到的最优路由写入路由表中。因此当最优的路由失效(如邻居通知路由撤销或者邻居关系失效)后，仅仅是最优路由会产生振荡，而次优的路由不会产生振荡。当最优路由振荡达到一定程度后，其将被抑制，从而次优路由将起作用。

典型的内部网关协议IGP(如OSPF、ISIS)和边界网关协议对于振荡抑制的不同之处在于，IGP协议并不是从邻居处直接学习到路由，而是在邻居之间相互通告关于整个网络的链路状态信息，路由计算是基于网络的链路状态数据库进行。因此，IGP只会计算出到目的网段的最优路由，并不会计算出次优路由。这样就产生了一个问题：

如图1所示，R1到R4有两条路径，R1、R2、R4和R1、R3、R4。其中R1、R2、R4路径的度量(metric)较小。因此R1计算出到R4路由器上的目的地址D1的路由的下一跳是通过R2(在此称为route1)，一旦R1和R2之间链路失效，则R1重新计算认为到目的地址D1的路由的下一跳是通过R3，这样就会删除下一跳为R2的路由而新添加下一跳为R3的路由(在此称为route2)。假设R1和R2之间链路恢复了，则新计算的到目的地址D1的路由下一跳又切换回R2，从而又会删除route2，添加route1，可见随着一次物理链路的失效/恢复。不仅最优路由(route1)被添加/删除了一次，次优路由(route2)也被添加/删除了一次，从而最优和次优路由都发生了一次振荡。因此，对于IGP协议如果采用直接对路由进行振荡抑制的话，通常最优路径和次优路径的路由会被同时抑制，从而使得网络的可用性受到影响。

发明内容

本发明提供了一种路由抑制系统及方法，以避免由于最优路由振荡而导致最优和次优路由同时被抑制的情况的发生。

根据本发明实施例路由抑制系统包括：次数统计单元，用于统计到达目的网段的最优路由发生振荡的次数；以及抑制执行单元，用于在次数统计单元的统计结果达到抑制门限的情况下，对最优路由进行抑制。

其中，次数统计单元包括：振荡判断单元，用于在网络拓扑发生变化时，判断最优路由是否发生了振荡；结果更新单元，用于在振荡判断单元的判断结果为是的情况下，对统计结果进行更新。

其中，振荡判断单元判断最优路由是否发生了振荡的过程包括：当网络拓扑发生变化时，获取到达目的网段的当前最优路由；在不能通过当前最优路由到达目的网段的情况下，判断最优路由发生了一次振荡。

其中，振荡判断单元判断最优路由是否发生了振荡的过程包括：当网络拓扑发生变化时，获取到达目的网段的当前最优路由；在能通过当前最优路由到达目的网段的情况下，获取当前最优路由的非最优下一跳列表；在当前最优路由与最优路由不一致的情况下，判断当前最优路由的非最优下一跳列表中是否包含最优路由的下一跳；如果不包含，则判断最优路由发生了一次振荡。

其中，振荡判断单元判断最优路由是否发生了振荡的过程包括：当网络拓扑发生变化时，获取到达目的网段的当前最优路由；在能通过当前最优路由到达目的网段、且当前最优路由与最优路由一致的情况下，判断最优路由没有发生振荡。

根据本发明实施例的路由抑制系统还包括：重新启用单元，用于对统计结果进行处理，并在统计结果达到重用门限的情况下，重新启用最优路由。

其中，次数统计单元在判断最优路由发生了一次振荡的情况下，在最优路由的下一跳中记录最优路由的当前振荡情况。次数统计单元在获取当前最优路由的非最优下一跳列表的同时或之后，获取并记录当前最优路由的非最优下一跳列表中的每个非最优下一跳的度量值。

其中，抑制执行单元在对最优路由进行抑制后，选择最优路由的非最优下一跳列表中的度量值最小的下一跳作为临时最优路由加入路由表。抑制执行单元在最优路由的非最优下一跳列表中存在多个度量值最小的下一跳的情况下，根据预先配置的负载均衡条目数目选择相应数目的下一跳作为临时最优路由加入路由表。

根据本发明实施例的路由抑制方法，包括以下步骤：统计到达目的网段的最优路由发生振荡的次数；在统计结果达到抑制门限的情况下，对最优路由进行抑制。

其中，统计最优路由发生振荡的次数的过程包括：当网络拓扑发生变化时，判断最优路由是否发生了振荡；在判断结果为是的情况下，对统计结果进行更新。

其中，判断最优路由是否发生了振荡的过程包括：当网络拓扑发生变化时，获取到达目的网段的当前最优路由；在不能通过当前最优路由到达目的网段的情况下，判断最优路由发生了一次振荡。

其中，判断最优路由是否发生了振荡的过程包括：当网络拓扑发生变化时，获取到达目的网段的当前最优路由；在能通过当前最优路由到达目的网段的情况下，获取当前最优路由的非最优下一跳列表；在当前最优路由与最优路由不一致的情况下，判断当前最优路由的非最优下一跳列表中是否包含最优路由的下一跳；如果不包含，则判断最优路由发生了一次振荡。

其中，判断最优路由是否发生了振荡的过程包括：当网络拓扑发生变化时，获取到达目的网段的当前最优路由；在能通过当前最优路由到达目的网段、且当前最优路由与最优路由一致的情况下，判断最优路由没有发生振荡。

根据本发明实施例的路由抑制方法，还包括以下步骤：对统计结果进行处理，并在统计结果达到重用门限的情况下，重新启用最优路由。

其中，在判断最优路由发生了一次振荡的情况下，在最优路由的下一跳中记录最优路由的当前振荡情况。在获取当前最优路由的非最优下一跳列表的同时或之后，获取并记录当前最优路由的非最优下一跳列表中的每个非最优下一跳的度量值。

其中，在对最优路由进行抑制后，选择最优路由的非最优下一跳列表中的度量值最小的下一跳作为临时最优路由加入路由表。在最优路由的非最优下一跳列表中存在多个度量值最小的下一跳的情况下，根据预先配置的负载均衡条目数目选择相应数目的下一跳作为临时最优路由加入路由表。

本发明可以避免由于最优路由振荡而导致最优和次优路由同时被抑制的情况的发生，所以本发明更适合于部署了快速收敛策略的IP网络中。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中链路失效后引起最优路由和次优路由同时震荡的拓扑图；

图2是根据本发明实施例的路由抑制方法的流程图；以及

图3是根据本发明实施例的路由抑制系统的逻辑框图。

具体实施方式

本发明的主要思想在于，通过对路由的下一跳变化进行记录和筛选，实现对相应路由的震荡抑制。首先，路由协议计算出到达目的网段的最优路由；其次，记录最优路由相关的非最优下一跳列表；再次，当路由发生变化后，重新计算最优路由和相应的非最优下一跳列表，其中，如果路由发生变化后，目的网段不可达，则认为该路由对应的下一跳发生一次震荡，从而相应的路由发生一次震荡，如果目的网段仍然可达，但其下一跳发生变化，则对于下一跳被删除的情况，将被删除的下一跳和当前记录的非最优下一跳列表进行比较，如果被删除的下一跳不在当前非最优下一跳列表中，则认为该路由发生了一次震荡，并采用RFC2439的相应规定对震荡进行相应的处理，否则，认为该路由没有发生震荡，对于添加新的下一跳，则不做处理；最后，对路由的震荡情况进行统计，一旦发现路由震荡超过一定频率则认为该路由不可信任，从而当需要再次添加该路由时，抑制此路由的添加。

换言之，运行IGP协议的网络设备在计算到达目的网段的最优路由的同时，计算和此最优路由对应的非最优下一跳列表。当网络拓扑发生变化并导致新的路由计算以后，如果目的网段不可达，则认为原先的最优路由发生了一次震荡；如果目的网段仍然可达，仅仅是下一跳发生了变化，则进一步比较原先最优路由所对应的下一跳是否在当前非最优下一跳列表中，如果在该列表中，则认为原先的最优路由没有发生震荡，否则认为路由发生了一次震荡。最后，对路由震荡情况进行统计，当震荡超过一定频率后，认为该路由应该被抑制。

具体地，运行IGP的网络设备首先计算出到目的网段的路由，当网络拓扑发生变化后，进行如下过程：

A.网络设备重新计算到目的网段的路由。

B.如果目的网段不可达，则删除原来的路由，认为该路由发生一次震荡。

C.如果目的网段可达，则继续计算该路由对应的非最优下一跳，形成非最优下一跳列表。

D.如果到目的网段的路由发生变化，则删除原先路由，比较该路由下一跳是否在计算的非最优下一跳列表中。

E.如果该路由下一跳在非最优下一跳列表中，则认为该路由没有发生震荡。否则，认为该路由发生一次震荡。

F.一旦认为某条路由发生震荡，则为该路由对应的下一跳设置一个震荡记录信息，记录当前惩罚值，每震荡一次，该惩罚值相应增加一次。

G.一旦该路由对应下一跳的惩罚值超过了设定的抑制门限，则该认为该路由被抑制。一旦该路由被抑制，则该路由不能被加入到路由表中。

H.根据RFC2439描述的震荡抑制算法，对路由下一跳中记录的惩罚值进行衰减，当惩罚值衰减到设定的重用门限后，将该路由重新添加到路由表中。

在步骤B中，如果认为路由发生了一次震荡，则在该路由对应的下一跳中设置一个记录信息，用于描述该下一跳当前震荡情况。

在步骤C中，记录非最优下一跳列表中的每个非最优下一跳的metric值，用于当最优路由被抑制后，从这些非最优下一跳列表中选择一个临时的最优下一跳作为最优路由。

在步骤F中，每次增加的惩罚值可以通过配置设定，默认为1000。惩罚值有最大限制，当惩罚值增加到该最大限制后将不再增加，该值默认为16000。

在步骤G中，抑制门限可以通过配置设定，默认为2000。当某条路由被抑制后，如果该路由有对应的非最优下一跳列表，则从非最优下一跳列表中选择一个metric值最小的下一跳，作为临时的最优路由加入路由表。如果非最优下一跳列表中有多个metric值最小的下一跳，则根据配置的负载均衡条目数选择相应的数目加入路由表中。

在步骤H中，半衰期和重用门限可以通过手工设定。当震荡抑制惩罚值衰减到重用门限以下，表示该路由可以被重新使用，当路由被重新使用后，原先临时最优路由对应的下一跳重新加入非最优下一跳列表中。

下面结合图2对根据本发明实施例的路由抑制方法进行说明。该路由抑制方法的具体实施过程可以分成三个主要的组成部分。第一个部分为判断某条路由是否发生震荡；第二个部分为当某条路由发生震荡后，记录震荡信息，并且判断路由是否需要被抑制；第三个部分为对路由进行震荡抑制和重用。具体实施方式包括以下步骤。其中，步骤1到步骤7是实施过程的第一个部分，步骤8到步骤10是实施过程的第二个部分，步骤11到步骤13是实施过程的第三个部分。

步骤1，网络设备计算出到目的网段的最优路由。

步骤2，当网络拓扑发生变化后，网络设备重新计算到目的网段的当前最优路由。

步骤3，如果目的网段不可达，则删除原先计算的最优路由，并认为该路由发生一次震荡，进入步骤8。

步骤4，如果目的网段可达，则继续计算当前最优路由对应的非最优下一跳列表，非最优下一跳列表中记录到达目的网段的所有非最优下一跳的<出接口，IP地址，对应的metric值>，并根据metric值进行排序存储。

步骤5，如果计算前后，到该目的网段的最优路由发生变化，则删除原最优路由，并比较原最优路由对应的下一跳是否出现在当前非最优下一跳列表中。

步骤6，如果出现在当前非最优下一跳列表中，则认为原最优路由没有发生震荡。

步骤7，如果没有出现在当前非最优下一跳列表中，则认为原最优路由发生了一次路由震荡。

步骤8，一旦认为某条路由发生了一次震荡，则为该路由的下一跳设置震荡信息记录结构。

步骤9，在该结构中记录当前惩罚值，每震荡一次，该值默认增加1000，也可以通过配置方式改变该值增加幅度。同时可以通过配置设定该值的最大限制，默认为16000，一旦该值超过默认值则不再增加。

步骤10，一旦路由的对应下一跳记录的惩罚值超过了抑制门限，则认为该路由进入抑制状态，抑制门限可以通过配置设定，默认为2000。

步骤11，一旦某条路由被抑制，则当这条路由被再次计算出来后，不加入路由表中。当计算出该路由的备份下一跳列表后，从该列表中选择metric最小的下一跳作为临时最优路由加入路由表。如果有多个metric最小的下一跳，则根据配置的最大负载均衡数，选择相应数目加入路由表。

步骤12，根据RFC2439描述的震荡抑制算法，对路由下一跳中记录的惩罚值进行衰减，当惩罚值衰减到设定的重用门限(默认为750)后，则将该路由重新添加到路由表中。

步骤13，一旦被抑制的路由重新添加到路由表中，则原先替代该路由的临时最优路由的下一跳则重新加入该最优路由的备份下一跳列表中。

图3是根据本发明实施例的路由抑制系统的逻辑框图。如图3所示，该路由抑制系统包括：次数统计单元302，用于统计到达目的网段的最优路由发生振荡的次数；以及抑制执行单元304，用于在次数统计单元的统计结果达到抑制门限的情况下，对最优路由进行抑制。

其中，次数统计单元302包括：振荡判断单元3022，用于在网络拓扑发生变化时，判断最优路由是否发生了振荡；结果更新单元3024，用于在振荡判断单元的判断结果为是的情况下，对统计结果进行更新。

综上所述，目前对于IGP路由的震荡抑制可以采用的一个方法是基于物理端口的震荡抑制，这种方法的思路是当物理端口震荡频率超过一定度量后，就对该物理端口抑制一段时间，认为该端口在这段时间内始终处于无效状态。这种方法对于物理端口失效引起的路由震荡是有作用的，但是对于前文中提到的源路由的撤销/重新通告引起的路由震荡就失去了作用；还可以采用的另一个方法是基于路由的震荡抑制，但是对于IGP协议来说，当某条到目的网段最优链路震荡时这种方法会导致最优路由和次优路由同时被抑制的情况出现，而本方法则避免了上述两种情况的不足。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种路由抑制系统，其特征在于，包括：

次数统计单元，用于统计到达目的网段的最优路由发生振荡的次数；以及

抑制执行单元，用于在所述次数统计单元的统计结果达到抑制门限的情况下，对所述最优路由进行抑制；

所述次数统计单元包括：

振荡判断单元，用于在网络拓扑发生变化时，判断所述最优路由是否发生了振荡；

结果更新单元，用于在所述振荡判断单元的判断结果为是的情况下，对所述统计结果进行更新；

所述振荡判断单元判断所述最优路由是否发生了振荡的过程包括：

当网络拓扑发生变化时，获取到达所述目的网段的当前最优路由；

在不能通过所述当前最优路由到达所述目的网段的情况下，判断原最优路由发生了一次振荡；

在能通过所述当前最优路由到达所述目的网段的情况下，获取所述当前最优路由的非最优下一跳列表；

在所述当前最优路由与原最优路由不一致的情况下，判断所述当前最优路由的非最优下一跳列表中是否包含所述原最优路由的下一跳；如果不包含，则判断所述原最优路由发生了一次振荡；

在能通过所述当前最优路由到达所述目的网段、且所述当前最优路由与所述原最优路由一致的情况下，判断所述原最优路由没有发生振荡。

2.根据权利要求1所述的路由抑制系统，其特征在于，还包括：

重新启用单元，用于对所述统计结果进行处理，并在所述统计结果达到重用门限的情况下，重新启用所述原最优路由。

3.根据权利要求2所述的路由抑制系统，其特征在于，所述次数统计单元在判断所述原最优路由发生了一次振荡的情况下，在所述原最优路由的下一跳中记录所述原最优路由的当前振荡情况。

4.根据权利要求3所述的路由抑制系统，其特征在于，所述次数统计单元在获取所述当前最优路由的非最优下一跳列表的同时或之后，获取并记录所述当前最优路由的非最优下一跳列表中的每个非最优下一跳的度量值。

5.根据权利要求4所述的路由抑制系统，其特征在于，所述抑制执行单元在对所述原最优路由进行抑制后，选择所述原最优路由的非最优下一跳列表中的度量值最小的下一跳作为临时最优路由加入路由表。

6.根据权利要求5所述的路由抑制系统，其特征在于，所述抑制执行单元在所述原最优路由的非最优下一跳列表中存在多个度量值最小的下一跳的情况下，根据预先配置的负载均衡条目数目选择相应数目的下一跳作为临时最优路由加入所述路由表。

7.一种路由抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

次数统计单元统计到达目的网段的最优路由发生振荡的次数；以及

抑制执行单元在所述次数统计单元的统计结果达到抑制门限的情况下，对所述最优路由进行抑制；

所述次数统计单元统计所述最优路由发生振荡的次数的过程包括：

当网络拓扑发生变化时，判断所述最优路由是否发生了振荡；

在判断结果为是的情况下，对所述统计结果进行更新；

所述次数统计单元判断所述最优路由是否发生了振荡的过程包括：

在所述当前最优路由与所述原最优路由不一致的情况下，判断所述当前最优路由的非最优下一跳列表中是否包含所述原最优路由的下一跳；如果不包含，则判断所述原最优路由发生了一次振荡；

8.根据权利要求7所述的路由抑制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

重新启用单元对所述统计结果进行处理，并在所述统计结果达到重用门限的情况下，重新启用所述原最优路由。

9.根据权利要求8所述的路由抑制方法，其特征在于，所述次数统计单元在判断所述原最优路由发生了一次振荡的情况下，在所述原最优路由的下一跳中记录所述原最优路由的当前振荡情况。

10.根据权利要求9所述的路由抑制方法，其特征在于，所述次数统计单元在获取所述当前最优路由的非最优下一跳列表的同时或之后，获取并记录所述当前最优路由的非最优下一跳列表中的每个非最优下一跳的度量值。

11.根据权利要求10所述的路由抑制方法，其特征在于，所述抑制执行单元在对所述原最优路由进行抑制后，选择所述原最优路由的非最优下一跳列表中的度量值最小的下一跳作为临时最优路由加入路由表。

12.根据权利要求11所述的路由抑制方法，其特征在于，所述抑制执行单元在所述原最优路由的非最优下一跳列表中存在多个度量值最小的下一跳的情况下，根据预先配置的负载均衡条目数目选择相应数目的下一跳作为临时最优路由加入所述路由表。