CN103139070B - 一种数据发送的路径选择方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据发送的路径选择方法及装置，涉及通信技术领域，用以提高网络中节点的收敛速度，防止网络发生震荡，进而防止网络拥塞。该方法包括：按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

Description

一种数据发送的路径选择方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据发送的路径选择方法及装置。

背景技术

在20世纪80年代时，距离-向量路由协议（distancevectorroutingprotocol无相应的缩写）的不足变得越来越明显。一种试图改善网络可扩展性的努力是使用基于链路-状态来计算路由，而不是靠跳步数或其他的距离向量。可以满足建造越来越大基于IP网络的需要。这样的路由协议要解决两个基本的问题：一是改善网络的可扩展性，二是快速收敛。这样的路由协议最具有代表性的就是开放式最短路径优先（OpenShortestPathFirst，OSPF）协议，在网络中选取最短的路径来进行数据传输。OSPF是功能最强大、特点最丰富的开放式路由协议之一。但是它的复杂性也是其弱点来源，因为设计、建造和操作一个OSPF互联网络需要比使用几乎每一种其他路由协议更多的专业知识和精力。这就要求用户必须小心地设计区和网络拓扑。设计得好，OSPF会使网络用户得到优异的性能和快速的收敛速度。反之，则会带来路由表大量的更新，在大型网络中会消耗掉相当数量的带宽，从而引起资源的紧张。

现有的OSPF协议在测量各个节点的延迟的时候，一般需要考虑带宽因素对延迟的影响，采用多次测量，以均值作为延迟，根据该平均延迟为参照在传输数据时进行链路路径的选择。但在巨型网络中，该方法但带来的缺点是，可能会造成网络的振荡，即在从多条路径进行选择时，某个时刻的一条路径延时小，使得所有的包或报文都选择该路径转发，从而导致该路径拥塞，再测量时候发现另外路径的延迟小，所有包又选择另外的路径，使系统来回更换路径，形成振荡，却不能将包的转发负荷分担在这些路径上，严重降低了网络路径的使用率，使得一个网络工作效率低下。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据发送的路径选择方法及装置，用以用以提高网络中节点的收敛速度，防止网络发生震荡，进而防止网络拥塞。

本发明实施例提供的一种数据发送的路径选择方法，基于开放式最短路径优先OSPF协议，该方法包括：

按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；

接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；

根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；

根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

本发明实施例提供的一种数据发送的路径选择装置，基于开放式最短路径优先OSPF协议，该装置包括：

测试模块，用于按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；

接收模块，用于接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；

时延计算模块，用于根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；

震荡确定模块，用于根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

控制模块，用于在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

本发明实施例，对网络的路径选择方法进行了改进，加入了新的考量参数时延抖动值和安全发送阈值，通过时延值来获得时延抖动值，通过所述时延抖动值来观察网络中每条数据传输链路的网络拥塞变化情况，在变化的程度大于安全发送阈值时，表示该链路目前网络震荡比较大，不稳定，停止通过该链路传输后续数据，从而实现了在链路拥塞前就进行数据的分流，更加灵活的对数据包转发路径进行了调度，从而提高了路由转发率，提高了全网的链路利用效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种数据发送的路径选择方法的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种数据发送的路径选择装置的装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的网络中两相邻节点的路径选择方法流程示意图。

具体实施方式

由于现有技术下的网络时延测试方法会导致网络震荡，进而造成网络阻塞，所以本发明实施例提供了一种数据发送的路径选择方法及装置，用以提高网络中节点的收敛速度，防止网络发生震荡，进而防止网络拥塞。

本发明实施例提供了一种数据发送的路径选择方法，基于开放式最短路径优先OSPF协议，对于网络中的任意一个节点来说，如图1所示，该方法包括：

S101，按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；

S102，接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；

S103，根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；

S104，根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

S105，在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

在本发明实施例中，引入了时延抖动值的新参数，对于两个建立了通信的节点来说，根据设定的第二周期可以得到一定时间内这两个节点的多个时延值，用这些时延值来确定用于表征这两个节点间的数据传输链路的传输速度变化程度的时延抖动值。因为所述时延抖动值可以表现一个传输链路的稳定程度，所以在该时延抖动值满足一定的条件，例如设定一个极限值，在超出的时候停止通过该链路发送后续的数据，提前避免链路发生拥塞。

进一步地，所述分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值，具体为：分别为每个所述其它节点计算用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

所述在任一所述其它节点的时延抖动满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据，具体为：在任一所述其它节点的时延抖动值大于设定的安全发送阈值时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

根据上述方法可以确定出整个网络所有的数据传输链路的时延抖动值，对于整个网络可以统一设定一个安全发送阈值，该阈值的大小应根据具体的带宽大小进行设置，利用该安全发送阈值与每个时延抖动值进行比较，对于大于该安全发送阈值的时延抖动值所代表的数据传输链路进行停用，后续的需要传输的数据不再通过该数据传输链路进行传输。

在上述实施例的基础上，进一步地，由于一段时间未从该链路传输数据，那么该链路在一段时间后的时延抖动值肯定会下降，那么，在时延抖动值小于设定的安全发送阈值时，可以恢复与该其它节点的数据传输链路。

通过本实施例附加的技术特征，本发明方法通过设定的时延抖动值可以既达到在数据传输链路拥塞前进行“提前疏导”，又可以达到在拥塞危险解除后让该数据传输链路恢复工作的目的。

更佳地，在上述各实施例的基础上，所述第二周期大于应所述第一周期，且为所述第一周期的整数倍。

本方法的第一周期与第二周期的具体数值可以根据需要进行设置，具体的倍数大小决定了一个第二周期内可以获得的时延值的具体个数。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值，具体包括：

每个所述时延测量报文包括报文发送时间，对应的所述响应报文包括报文接收时间；

所述报文发送时间与所述报文接收时间之和的均值为与该其它节点之间的时延值。

在本发明实施例中，两个相邻节点通过时延测量报文的发送时间和返回的响应报文的接收时间来计算这两个节点间的传输时延，取这两个时间之和的均值作为本次传输的时延值。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述根据预设的第二周期，统计该周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点计算用于反映该数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值，具体包括：

根据预设的第二周期，为每个其它节点统计该周期内获得的所有时延值中的最大时延值和最小时延值；

该周期内用于反映该其它节点的数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值等于所述最大时延值与所述最小时延值的差值。

根据上述实施例对本发明引进的时延抖动值进行说明，由于时延抖动值是表示一段时间的数据传输延迟变化的，可以采用上述实施例的计算方式，即用一定时间内，数据从一个节点到另一个相邻节点的传输时延的最大值与最小值的差值来表示，如果在某一段时间，一条数据传输链路的时延变化非常大，表示这条数据传输链路非常不稳定，有可能存在拥塞的风险，则强制停止后续的数据继续从该数据传输链路进行发送，改换别的链路传输，例如可以将这些待传输数据从时延抖动值较小的链路发送，这样就达到了“防患于未然”的目的，在链路出现拥塞之前就进行有效的分流控制，防止了网络拥塞情况的出现。

作为一种优选的实施例，该方法还优选包括根据预设的第三周期通过链路向相邻节点发送用于获取所述相邻节点数据传输链路状态的链路状态报文，每个发送的所述链路状态报文均设定用于相互区别的序号标志位；以及

记录相邻节点发送的链路状态报文对应的序号标志位信息。

保证链路状态报文的正常发送对网络的正常运行有着重要的影响，因为，如果链路状态报文以不同的延迟到达邻节点，或者部分丢包，就可能导致各邻节点使用不同版本的信息，而这些信息可能对应不同的网络拓扑结构，从而可能导致路径的不一致、死循环、不可达等等现象。

由于一个节点在接收到链路状态报文时，是以其中的序号标志位来区别这些不同的链路状态报文的，所以为了保证链路状态报文能够正常的到达，该方法还包括接收相邻节点发送的心跳包，如在预设的门限值内未接收到一个或多个所述相邻节点发送的心跳包，则清空本节点记录的与该些相邻节点对应的序号标志位记录信息。

在现有技术中，网络中的某个节点在故障后，重新工作发出的链路状态报文中的序号标志位会从头开始编号，使得其他相邻节点在接收到报文时，由于根据自身的记录收到过该报文，错把该新报文当成接收过的旧报文而丢弃。从而导致故障节点无法正常的获取相邻节点的链路状态信息，自身保持的路由状态表与实际网络状态产生偏差，在网络转发报文导致错误。

针对上述现有技术的缺陷，上述实施例在网络中的相邻节点间建立心跳联系，定时相互发送心跳包，并设置了门限值，如一个节点发现从某个相邻节点距离上一次接收到心跳包的时间已经超过门限值了，则判断该相邻节点已经发生故障，则清空自身对该相邻节点保存的序号标志位记录信息，这样在故障节点恢复工作后，相邻的节点都可以正常的接收链路状态报文，并进行正确处理，不会丢掉。

这样的机制的好处在于心跳包的建立实时的监控了网络中各个节点的状态并且根据现有的状态进行路由计算和数据包的转发，减少了因为路径的不通而导致的丢包率；并且人为的可以设置失步门限，这样可以根据网络规模的大小来确定该值，不会因为该值的过大或过小给网络系统开销造成额外过大的负担。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种数据发送的路径选择装置，由于这些装置和设备所解决问题的原理与前述数据发送的路径选择方法相似，因此该装置和设备的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

一种数据发送的路径选择装置，基于开放式最短路径优先OSPF协议，如图2所示，该装置包括：

测试模块1，用于按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；

接收模块2，用于接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；

时延计算模块3，用于根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；

震荡确定模块4，用于根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

控制模块5，用于在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

进一步地，所述时延计算模块分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值，具体为：分别为每个所述其它节点计算用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

所述控制模块具体用于：在任一所述其它节点的时延抖动值大于设定的安全发送阈值时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

所述控制模块还用于，在时延抖动值小于设定的安全发送阈值时，恢复与该其它节点的数据传输链路。

所述第二周期大于所述第一周期，且为所述第一周期的整数倍。

所述时延计算模块，具体用于：

每个所述时延测量报文包括报文发送时间，对应的所述响应报文包括报文接收时间；

所述报文发送时间与所述报文接收时间之和的均值为与该其它节点之间的时延值。

所述震荡确定模块，具体用于：

根据预设的第二周期，为每个其它节点统计该周期内获得的所有时延值中的最大时延值和最小时延值；

该周期内用于反映该其它节点的数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值等于所述最大时延值与所述最小时延值的差值。

该装置还包括状态探测模块，用于根据预设的第三周期通过链路向相邻节点发送用于获取所述相邻节点数据传输链路状态的链路状态报文，每个发送的所述链路状态报文均设定用于相互区别的序号标志位；以及

记录相邻节点发送的链路状态报文对应的序号标志位信息。

该装置还包括存储清空模块，用于接收相邻节点发送的心跳包，如在预设的门限值内未接收到一个或多个所述相邻节点发送的心跳包，则清空本节点内记录的与该些相邻节点对应的序号标志位信息。

为了更好的理解本发明技术方案，如图3所示，下面以两个相邻节点间的路径选择实施例为例，详细的进行解释：

S201，在网络中，第一节点根据第一周期的通过数据传输链路向相邻的第二节点发送时延测量报文；

S202，第一节点接收返回的对应响应报文；

S203，第一节点根据发送时延测量报文的时间和接收到响应报文的时间计算此次发送的时延值；

S204，第一节点根据第二周期利用该周期内获得的所有时延值中的最大值与最小值计算出该数据传输链路的时延抖动值；

S205，第一节点用时延抖动值与安全发送阈值进行比较，如时延抖动值大于安全发送阈值则进入步骤S206，如时延抖动值小于安全发送阈值则进入步骤S207；

S206，后续需要传输的数据停止通过该数据传输链路发送，不向第二节点发送后续数据，选择其他时延抖动值较小的数据传输链路发送；

S207，后续数据通过该数据传输链路向第二节点发送；

S208，第一节点与第二节点周期性的判断之间的心跳包联系是否低于门限值，是则进入步骤S209，否则进入步骤S210；

S209，继续传送；

S210，第二节点长时间未能接收到第一节点发送的心跳包时，判定第一节点发生故障，第二节点清除第一节点的序号标志位记录信息；第一节点长时间未能接收到第二节点发送的心跳包时，判定第二节点发生故障，第一节点清除第二节点的序号标志位记录信息。

综上所述，本发明实施例，对网络的路径选择方法进行了改进，加入了新的考量参数时延抖动值和安全发送阈值，通过时延值来获得时延抖动值，通过所述时延抖动值来观察网络中每条数据传输链路的网络拥塞变化情况，在变化的程度大于安全发送阈值时，表示该链路目前网络震荡比较大，不稳定，停止通过该链路传输后续数据，从而实现了在链路拥塞前就进行数据的分流，更加灵活的对数据包转发路径进行了调度，从而提高了路由转发率，提高了全网的链路利用效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种数据发送的路径选择方法，基于开放式最短路径优先OSPF协议，其特征在于，该方法包括：

按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；

接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；

根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；

根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据；

其中，所述根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值，具体包括：

根据预设的第二周期，为每个其它节点统计该周期内获得的所有时延值中的最大时延值和最小时延值；

该周期内用于反映该其它节点的数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值等于所述最大时延值与所述最小时延值的差值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在任一所述其它节点的时延抖动满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据，具体为：在任一所述其它节点的时延抖动值大于设定的安全发送阈值时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在时延抖动值小于设定的安全发送阈值时，恢复与该其它节点的数据传输链路。

4.如权利要求1-3任一权项所述的方法，其特征在于，所述第二周期大于所述第一周期，且为所述第一周期的整数倍。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值，具体包括：

每个所述时延测量报文包括报文发送时间，对应的所述响应报文包括报文接收时间；

所述报文发送时间与所述报文接收时间之和的均值为与该其它节点之间的时延值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括根据预设的第三周期通过链路向相邻节点发送用于获取所述相邻节点数据传输链路状态的链路状态报文，每个发送的所述链路状态报文均设定用于相互区别的序号标志位；以及

记录相邻节点发送的链路状态报文对应的序号标志位信息。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括接收相邻节点发送的心跳包，如在预设的门限值内未接收到一个或多个所述相邻节点发送的心跳包，则清空本节点内记录的与该些相邻节点对应的序号标志位信息。

8.一种数据发送的路径选择装置，基于开放式最短路径优先OSPF协议，其特征在于，该装置包括：

测试模块，用于按照预设的第一周期向相邻的每个其它节点发送时延测量报文；

接收模块，用于接收所述其它节点返回的与所述时延测量报文一一对应的响应报文；

时延计算模块，用于根据所述时延测量报文和对应的所述响应报文获得每个所述其它节点该次测量的时延值；

震荡确定模块，用于根据预设的第二周期，统计该第二周期内获得的所有的时延值，分别为每个所述其它节点确定用于反映该节点数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值；

控制模块，用于在任一所述其它节点的时延抖动值满足设定条件时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据；

其中，所述震荡确定模块具体用于：根据预设的第二周期，为每个其它节点统计该周期内获得的所有时延值中的最大时延值和最小时延值；

该周期内用于反映该其它节点的数据传输链路拥塞变化程度的时延抖动值等于所述最大时延值与所述最小时延值的差值。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：在任一所述其它节点的时延抖动值大于设定的安全发送阈值时，停止通过该其它节点的数据传输链路传输后续数据。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于，在时延抖动值小于设定的安全发送阈值时，恢复与该其它节点的数据传输链路。

11.如权利要求8-10任一权项所述的装置，其特征在于，所述第二周期大于所述第一周期，且为所述第一周期的整数倍。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述时延计算模块，具体用于：

每个所述时延测量报文包括报文发送时间，对应的所述响应报文包括报文接收时间；

所述报文发送时间与所述报文接收时间之和的均值为与该其它节点之间的时延值。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括状态探测模块，用于根据预设的第三周期通过链路向相邻节点发送用于获取所述相邻节点数据传输链路状态的链路状态报文，每个发送的所述链路状态报文均设定用于相互区别的序号标志位；以及

记录相邻节点发送的链路状态报文对应的序号标志位信息。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置还包括存储清空模块，用于接收相邻节点发送的心跳包，如在预设的门限值内未接收到一个或多个所述相邻节点发送的心跳包，则清空本节点内记录的与该些相邻节点对应的序号标志位信息。