CN101599893A - 一种分域网络及获取分域网络的网络拓扑图的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分域网络及获取分域网络的网络拓扑图的方法，属于分组数据网技术领域。所述网络包括：至少两个控制管理域；每个控制管理域包括至少一个路由器和至少一个控制管理设备；所述控制管理域中的路由器与管辖所述路由器的控制管理设备间建立有控制管理通道；所述控制管理设备之间全连接并进行信息同步。所述方法包括：各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；所述各域的控制管理设备之间对收集到的所管辖区域的链路状态通告信息进行同步，得到整网的链路状态通告信息；根据所述整网的链路状态信息计算出整网的网络拓扑图。本发明实现控制管理设备的负载分担和单点故障后的可靠保证。

Description

一种分域网络及获取分域网络的网络拓扑图的方法

技术领域

本发明涉及分组数据网技术领域，特别涉及一种分域网络及获取分域网络的网络拓扑图的方法。

背景技术

随着技术的发展，电信网已顺利完成了由模拟技术向数字技术的过渡，正在进行由TDM(Time-Division Multiplexing，时分多路复用)技术向分组交换技术的过渡，ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)分组技术是这一过渡的代表，但是由于技术难度大和商业运作不成功，电信网的第二步过渡并未实现。20世纪90年代初，基于IP(IPProtocol，IP协议)分组技术的互联网由于Web技术的应用而获得了极大的成功，迅速扩大成一个和电信网足以抗衡的全球性大网络，进而向电信业务延伸。于是，电信网引进了IP分组技术，并将全部电信业务加载在IP网上，期望由此来实现由TDM技术向分组技术的过渡。

但是，在这一过程中，由于现有的IP网络的典型-互联网是一个自由开放，没有统一管理机制的分组网络，它的设计理念就是自由模式和非赢利商业模型，造成了互联网的不安全、不可信任、缺乏管理、服务质量缺乏保证，使很多重要的商用业务网，以及服务质量要求较高的数据互联业务和实时视频业务，无法保证其安全地加载到公用IP网上去，IP分组技术也不能担当起电信网由TDM技术向分组技术过渡的重任。

为此，现有技术中提出了一种层次化有序地址分组网络HSAPN(Hierarchical andSequential Address Packet Network)，如公用电信分组数据网，来实现电信网的第二步过渡。如图1所示，该系统包括至少一个HSAPN网、多数个IP网或ATM网、FR(Frame Relay，帧中继)网(因为IP网是当前应用最广泛的网络，所以以下主要以IP网为例来描述)，以及多数个边界实体(ED)设备，IP网通过ED设备与HSAPN网相连接；每个HSAPN网中还包括至少一个地址翻译实体(ADT)；HSAPN网中的所有设备与ED设备配有一个HSAPN地址，IP网中的所有设备和ED设备都分配有IP地址，IP地址与HSAPN地址之间的映射关系保存在ADT内的地址映射表中。这种层次化有序地址分组网HSAPN是用于电信目的的分组网，它用于承载目前业已存在的全部电信业务，并可以保证它承载的电信业务能提供与传统电信业务相同服务质量。它可以承载互联网业务，提供与现有互联网相同的能力，支持目前业已存在的全部互联网业务，它还可以用来承载今后可能产生的其他业务。

如图2所示，现有技术中，HSAPN由一个控制管理设备(CMD，Control ManagementDevice)来进行单点的动态集中控制管理。但没有考虑网络规模扩大后，单台控制管理设备负担过重的问题。

对于其它集中式控制分组数据网来说，随着网络的扩大，同样也存在单台控制管理设备负担过重的问题。

发明内容

为了使网络规模扩大后，能够进行负载分担，本发明实施例提供了一种分域网络及获取分域网络的网络拓扑图的方法。所述技术方案如下：

一种分域网络，所述网络包括：

至少两个控制管理域；

每个控制管理域包括至少一个路由器和至少一个控制管理设备；

所述控制管理域中的路由器与管辖所述路由器的控制管理设备间建立有控制管理通道；

所述控制管理设备之间全连接并进行信息同步。

一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，所述方法包括：

各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

所述各域的控制管理设备之间对收集到的所管辖区域的链路状态通告信息进行同步，得到整网的链路状态通告信息，根据所述整网的链路状态信息计算出整网的网络拓扑图。

一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，所述方法包括：

各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

所述各域的控制管理设备根据收到的所管辖区域的链路状态通告信息，生成各管辖区域的网络拓扑图，所述各域控制管理设备之间进行各管辖域网络拓扑图信息同步，从而得到整网的网络拓扑图。

本发明实施例采用若干台CMD分散部署，对整网进行控制、管理，各CMD对所管辖区域路由器进行集中控制，CMD之间采用全连接方式组网，CMD之间的信息进行同步，这样可以减轻控制管理设备的负担，实现负载分担。

附图说明

图1是现有技术中层次化有序地址分组网络的参考模型示意图；

图2现有技术中控制管理设备进行单点的动态集中控制管理的示意图；

图3是本发明实施例中控制管理设备按域来完成对所辖区域路由器的集中控制示意图；

图4是本发明实施例中层次化分级路由网络示意图；

图5是发明实施例中控制管理设备按级别管理路由器的示意图；

图6是发明实施例中控制管理设备按地域管理路由器的示意图；

图7是发明实施例中控制管理设备按级别和地域混合方式管理路由器的示意图；

图8是本发明实施例中建立路由的方法流程图；

图9是本发明实施例中增加备份控制管理设备的网络示意图；

图10是本发明实施例中HSPAN网络中跨运营商控制管理示意图；

图11是本发明实施例中获取分域网络的网络拓扑图的方法流程图；

图12是本发明实施例中获取分域网络的网络拓扑图的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在HSAPN规模足够大时，本发明实施例采用若干台CMD分散部署，对整网进行控制、管理，各CMD对所管辖区域路由器进行集中控制，CMD之间采用全连接方式组网(该全连接方式组网可以是带内的，也可以是带外的，建议CMD之间采用带外方式，可靠性更高)，CMD之间的信息定期或者按需进行同步。这样可以减轻控制管理设备的负担，实现负载分担，同时通过设置备份路由来提高和保证网络的可靠性。

参见图3，本发明实施例提供了一种分域网络，该网络包括：

至少两个控制管理域；

每个控制管理域包括至少一个路由器和至少一个控制管理设备；

所述控制管理域中的路由器与管辖所述路由器的控制管理设备间建立有控制管理通道；

所述控制管理设备之间全连接并进行信息同步。

参见图11，本发明实施例还提供了一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，所述方法包括：

101：各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

102：所述各域的控制管理设备之间对收集到的所管辖区域的链路状态通告信息进行同步，得到整网的链路状态通告信息；

103：根据所述整网的链路状态信息计算出整网的网络拓扑图。

参见图12，本发明实施例还提供了一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，所述方法包括：

101’：各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

102’：所述各域的控制管理设备根据收到的所管辖区域的链路状态通告信息，生成各管辖区域的网络拓扑图；

103’：所述各域控制管理设备之间进行各管辖域网络拓扑图信息同步，从而得到整网的网络拓扑图。

以上是对本发明实施例的总结性描述，下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

参见图3，当网络规模很大时，可以将整网划分为若干个控制管理域。控制管理域的划分可以根据具体的情况，按级别、地域，或者级别和地域混合的方式来划分。

由于HSAPN采用层次化有序的编址方式，分级路由，所以根据地址就可以确定一条确定的路径，如图4所示，为层次化分级路由网络示意图。HSAPN的地址根据运营商和地域，采用分层分级的方式来编址，所以地址是层次化有序的，比如A.B.C.D为HSAPN地址的一种形式，在本例中网络分为4级，A、B、C、D各段(也可根据情况分为5段、6段，各段的编码格式和长度可以根据情况设定，建议使用二进制编码格式，本例采用二/十六进制编码格式表示)分别代表了不同的网络层次，比如分别代表了核心域(国家域)、汇聚域(省级域)、接入域(市级域)、边界域(网关域)。由于这样的地址划分，通过地址就能获得代表网络设备所处的网络级别，如图5所示，从A1.0.0.0就能知道该设备处于一级(顶级)A1域(对应核心域)，从A1.B2.0.0就能知道设备处于二级A1.B2域(对应汇聚域)，从A1.B2.C3.0就能知道设备处于三级A1.B2.C3域(对应接入域)，从A1.B2.C3.D1就能知道该设备处于四级(最低级)A1.B2.C3.D4域(对应边界域)。

根据组网需求和路由器的网络地址前缀，制定用于确定控制管理设备所管辖路由器的范围的管理策略，例如，如图5所示，在层次化有序的分组网络中，可以根据路由器的级别(核心路由器、汇聚路由器、接入路由器、边界路由器)来划分控制管理域，如核心级CMD负责该级别所有核心路由器的控制管理，接入级CMD负责该级别所有接入路由器的控制管理；如图6所示，也可以根据地域即地理位置来划分，如某省或城市一个CMD，该CMD负责该城市所有路由器(接入路由器、汇聚路由器、核心路由器)的控制管理；如图7所示，也可以根据具体的情况采用混合的方式灵活划分，即一部分根据地域来划分控制管理域，一部分根据网络级别来划分控制管理域。

根据不同的管理策略，即上述不同的控制管理域的划分方式，控制管理设备可以判断路由器是否为自己所管辖区域的设备。因为HSAPN网络采用的是按地域和运营商的结构分配，地址是层次化有序的，因此控制管理设备CMD可以通过各HSAPN路由器地址来判断是否是自己所管辖区域的设备，比如按网络级别分域的情况下，如图5，CMD2管辖二级网络域，则配置CMD-2的管辖策略(或规则)为：地址为二级网络地址的路由器均属于CMD2管辖，根据地址规则就可判断地址为A1.B1.0.0和A1.B2.0.0路由器为其管辖区域的设备。各CMD设备可以根据地址灵活地配置、制定管理策略，达到控制管理相应HSAPN路由器设备的目的。再比如按地域分域的情况下，如图6，CMD1管辖地域一，则配置CMD1的管辖策略(或规则)为：地址前缀为A1.B1的路由器均属于CMD1管辖。

在其它集中式控制分组数据网络中，也可以采用上述按地域、级别、或者混合的方式来划分控制管理域。

如图3所示，本发明实施例提供了一种分域网络，该网络包括：

至少两个控制管理域；

每个控制管理域包括至少一个路由器，如A.R，M.R，C.R，和至少一个控制管理设备，如CMD1，CMD2，CMD3，CMD4；

所述控制管理域中的路由器与管辖所述路由器的控制管理设备间建立有控制管理通道；

所述控制管理设备之间全连接并进行信息同步。

上述多个控制管理域是根据路由器级别、地域，或者路由器级别和地域混合的方式在整网中划分的。

其中，上述控制管理设备包括：

信息收集模块，用于收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

第一同步模块，用于将收集到的链路状态通告信息与其它各域的控制管理设备的链路状态通告信息进行同步，得到整网的链路状态通告信息；

整网网络拓扑图获取模块，用于根据所述整网的链路状态信息计算出整网的网络拓扑图。

作为另一种实施方式，上述控制管理设备包括：

信息收集模块，用于收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

区域网络拓扑图生成模块，用于根据收到的所管辖区域的链路状态通告信息，生成本控制设备管辖区域的网络拓扑图；

第二同步模块，用于将所述生成的本控制设备管辖区域的网络拓扑图与其它各域控制管理设备管辖区域的网络拓扑图之间进行信息同步，从而得到整网的网络拓扑图。

上述控制管理设备还可以包括：

互通模块，用于在跨运营商的情况下，向另一运营商的控制管理设备通告顶级前缀的路由信息。

策略制定模块，用于根据组网需求和路由器的网络地址前缀，制定用于确定控制管理设备所管辖路由器的范围的管理策略。

判断模块，用于根据所述管理策略确定所述路由器是否在所述控制管理设备的管辖范围之内。

本发明实施例所述网络还包括：

备份控制管理设备，用于与所管辖区域的路由器之间建立备份的控制管理通道。

上述备份控制管理设备是单独的设备或其它域中的控制管理设备。

实施例2

控制管理设备部署完毕之后，各个域在本域的CMD的控制管理之下，通过CMD之间的信息同步，建立网络拓扑图，如图8所示，以HSAPN网络为例，本发明实施例提供了一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，步骤如下：

步骤201：各个域分别建立CMD与该CMD所管辖区域的各HSAPN路由器之间的控制管理通道网络。

本发明实施例提供了以下两种技术方案来实现CMD与所辖区域的各HSAPN路由器间的控制管理通道网络的建立：

1.建立一个带内的控制管理通道网络

在整网启动运行之前，可以由人工在各HSAPN路由器上配置一条通往管辖各路由器的CMD的路由，该配置的路由为从所述路由器到所述控制管理设备的单向路由。根据需要，也可以在CMD和其所管辖的HSAPN路由器上配置CMD通往各路由器的路由，这样该配置的路由为路由器和控制管理设备之间的双向路由。利用各HSAPN路由器和管辖各HSAPN路由器的CMD之间的数据通道形成一个逻辑上、带内的路由控制、网络拓扑图生成、路由计算的单向或双向的路由控制管理通道网络。该控制管理通道网络的示意图如图3所示。

在人工配置控制管理通道时，我们对各HSAPN路由器和CMD进行初始配置，例如路由器和CMD的HSAPN地址等等。

2.建立一个相对独立的带外控制管理通道网络

每台HSAPN路由器都具有带外接口，例如IP接口、Ethernet接口等等，每台HSAPN路由器通过各自的带外接口与管辖该路由器的CMD相连，从而建立起了各HSAPN路由器与管辖该路由器的CMD间的带外的路由控制、网络拓扑图生成、路由计算、路由管理的通道，形成一个带外的控制管理通道网络。该控制管理通道网络的示意图如图3所示。

在整个HSAPN网络启动之前，通过各HSAPN路由器与CMD之间的控制管理通道实现对各HSAPN路由器的初始配置，例如路由器的HSAPN地址等等。

步骤202：各个域的CMD通过控制管理通道收集所管辖区域的各HSAPN路由器的链路状态通告信息。

链路状态通告信息的具体内容包括路由器的HSAPN地址、路由器的接口状态、路由器的邻居状态信息和路由器的链路状态等等。其中，路由器的邻居状态信息可以通过静态配置的方式或自动发现的方式获得。

CMD可以采用如下三种方式向所管辖区域的各HSAPN路由器收集链路状态通告信息：

1.PUSH(推送)方式：CMD主动向其所管辖的HSAPN路由器发送收集链路状态通告信息的命令；各HSAPN路由器收到该命令后，通过控制管理通道分别向管辖该路由器的CMD发送链路状态通告信息，上报链路状态信息。

在CMD主动向其所管辖的HSAPN路由器发送收集链路状态通告信息的命令的步骤中，该收集链路状态通告信息的命令可以通过控制管理通道或广播的形式发送。

2.PULL(下拉)方式：各HSAPN路由器通过控制管理通道主动向管辖该路由器的CMD发送链路状态通告信息，上报链路状态信息。

3.Hybrid(混合)方式：由PUSH和PULL方式混合而成。当HSAPN网络系统启动或需要定期更新HSAPN路由器的LSA信息时，采用PUSH方式实现向CMD发送链路状态通告信息；当发生单点故障(某个HSAPN路由器发生故障)等情况时，采用PULL方式主动向CMD发送链路状态通告信息，及时更新该HSAPN路由器的链路状态信息。

步骤203：各个域的CMD接收到所管辖区域内所有HSAPN路由器发送的链路状态通告信息后，一种方法是各域CMD之间进行链路状态通告信息同步，即可获得整网的链路状态信息，并根据同步后的整网的链路状态通告信息各自计算出整网的网络拓扑图；另一种方法是各域CMD根据各域收到的链路状态通告信息，生成各域的网络拓扑图，然后，各域CMD之间进行各域网络拓扑图信息同步，从而获得整网的网络拓扑图，如每一个运营商的网络拓扑图。具体的网络拓扑图的计算方法为现有技术，不再赘述。

在得到网络拓扑图后，可以进一步实现很多功能，如网络管理、资源管理、路由计算等，下面以计算路由表为例：

步骤204：计算各HSAPN路由器的路由表。

各HSAPN路由器的路由表的计算和下发可以通过集中计算方式和分布计算方式来实现：

1.集中计算方式：CMD根据计算出的网络拓扑图，分别以所要下发的HSAPN路由器为根，利用算法，如最短路径优先算法，计算出HSAPN路由器的路由表，并将路由表下发给对应的HSAPN路由器。具体可以采用通过广播或控制管理通道进行下发，在实际应用过程中，建议采用通过控制管理通道的方式下发。

2.分布计算方式：CMD将计算出的网络拓扑图下发给所辖区域的各HSAPN路由器；各HSAPN路由器接收到网络拓扑图后，分别以自己为根，利用算法，如最短路径优先算法，计算出各自的路由表。

在CMD将计算出的网络拓扑图下发给所辖区域的各HSAPN路由器的步骤中，该网络拓扑图可以通过控制管理通道或广播的形式发送。

步骤205：各HSAPN路由器根据自身的路由表转发数据报文。

在实施的过程中，可能会出现CMD设备出现故障的情况，为了进行可靠性保护，不中断业务，本发明实施例增加了备份控制管理设备及备份链路，提高了系统的可靠性。参见图9，具体如下：

首先设立备份控制管理设备，该备份控制管理设备可以是单独的一台设备专门作为备份设备，也可以指定其它域中的控制管理设备作为备份控制管理设备。可以根据具体的使用情况设置一台或多台备份控制管理设备。

各域内的HSAPN路由器与管辖该HSAPN路由器的主控制管理设备和备份控制管理设备之间分别建立一个带内或带外的网络通道(也称为链路)。

为了保证单点控制管理设备故障后，业务不中断，需要每个控制管理域分别与主、备CMD设备建立主、备链路。在带外的方式下，可以物理上分别建立一条主、备链路通往主、备份CMD。在带内的方式下，可以手工静态配置通往主、备份控制管理设备的第一备份、第二备份路由。

一旦某台控制管理设备发生故障，辖区内的各路由器会立刻通过带外或带内的备份路由切换到备份控制管理设备，由其代理，当主控制管理设备恢复正常，可再切换回来。

各域内的HSAPN路由器与管辖该HSAPN路由器的控制管理设备之间建立一个控制管理通道。各HSAPN路由器向管辖该HSAPN路由器的控制管理设备上报链路状态通告信息，包括路由器的HSAPN地址、接口状态、邻居状态、链路信息等，其中邻居状态信息可以通过静态配置的方式或者自动发现的方式获得。

在跨运营商的情况下，运营商A和B的边界控制管理设备只需互相通告边界路由器地址前缀的路由信息(通常情况下是顶级(核心域)路由器的地址前缀)，并分别将路由下发给各自的边界路由器，即可实现跨运营商的互联互通。

如运营商A所管辖的是前缀为A1.^*.^*.^*的网络范围，运营商B所管辖的是前缀为A2.^*.^*.^*，则运营商A和运营商B的边界控制管理设备只要分别在相应的自己所辖区的边界路由器上分别互相通告地址前缀A1.^*.^*.^*和A2.^*.^*.^*即可实现互通。

采用本发明实施例所述的技术方案，能够为新型公用电信分组数据网提供动态分域的控制管理方法，实现控制管理设备的负载分担和单点故障后的可靠保证。

本发明实施例采用若干台CMD分散部署，对整网进行控制、管理，各CMD对所管辖区域路由器进行集中控制，CMD之间采用全连接方式组网，CMD之间的信息进行同步，这样可以减轻控制管理设备的负担，实现负载分担；同时通过设置备份控制管理设备，提高和保证了网络的可靠性。

本发明实施例所述的技术方案也可以应用在其它集中式控制分组数据网络中。

以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分域网络，其特征在于，所述网络包括：

至少两个控制管理域；

每个控制管理域包括至少一个路由器和至少一个控制管理设备；

所述控制管理域中的路由器与管辖所述路由器的控制管理设备间建立有控制管理通道；

所述控制管理设备之间全连接并进行信息同步。

2.如权利要求1所述的分域网络，其特征在于，所述控制管理设备包括：

信息收集模块，用于收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

第一同步模块，用于将收集到的链路状态通告信息与其它各域的控制管理设备的链路状态通告信息进行同步，得到整网的链路状态通告信息；

整网网络拓扑图获取模块，用于根据所述整网的链路状态信息计算出整网的网络拓扑图。

3.如权利要求1所述的分域网络，其特征在于，所述控制管理设备包括：

信息收集模块，用于收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

区域网络拓扑图生成模块，用于根据收到的所管辖区域的链路状态通告信息，生成本控制设备管辖区域的网络拓扑图；

第二同步模块，用于将所述生成的本控制设备管辖区域的网络拓扑图与其它各域控制管理设备管辖区域的网络拓扑图之间进行信息同步，从而得到整网的网络拓扑图。

4.如权利要求1所述的分域网络，其特征在于，所述网络还包括：

备份控制管理设备，用于与所管辖区域的路由器之间建立备份的控制管理通道。

5.如权利要求1所述的分域网络，其特征在于，所述控制管理设备还包括：

互通模块，用于在跨运营商的情况下，向另一运营商的控制管理设备通告顶级前缀的路由信息。

6.如权利要求1所述的分域网络，其特征在于，所述控制管理设备还包括：

策略制定模块，用于根据组网需求和路由器的网络地址前缀，制定用于确定控制管理设备所管辖路由器的范围的管理策略；

判断模块，用于根据所述管理策略确定所述路由器是否在所述控制管理设备的管辖范围之内。

7.一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，其特征在于，所述方法包括：

各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

所述各域的控制管理设备之间对收集到的所管辖区域的链路状态通告信息进行同步，得到整网的链路状态通告信息；

根据所述整网的链路状态信息计算出整网的网络拓扑图。

8.如权利要求7所述的获取分域网络的网络拓扑图的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在跨运营商的情况下，运营商的控制管理设备向另一运营商的控制管理设备互相通告顶级前缀的路由信息的步骤。

9.一种获取分域网络的网络拓扑图的方法，其特征在于，所述方法包括：

各域的控制管理设备分别收集管辖区域内路由器发送的链路状态通告信息；

所述各域的控制管理设备根据收到的所管辖区域的链路状态通告信息，生成各管辖区域的网络拓扑图；

所述各域控制管理设备之间进行各管辖域网络拓扑图信息同步，从而得到整网的网络拓扑图。

10.如权利要求9所述的获取分域网络的网络拓扑图的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在跨运营商的情况下，运营商的控制管理设备向另一运营商的控制管理设备互相通告顶级前缀的路由信息的步骤。

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