CN103780499B - 在网络内发送路由信息的方法和通信网络的节点 - Google Patents
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Abstract
在网络内通过更新消息从一个节点向另一个节点发送路由信息的方法,该消息是用数字字的形式,其中用单一的二进制位表示网络中的节点(除源节点和目标节点外)。如果节点是在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为一个值,如果节点不在优选的路由中,则将该节点有关的二进制位设置为另一个值。此消息定义形成通过网络的部分路径的节点。
Description
技术领域
本发明涉及路由表的更新,特别涉及用于网络维持完整路由路径表的有效路由表更新协议。
背景技术
支持部分网状网络(该网络中所有设备都彼此不在范围内)的网络协议的实现常常提供路由功能,允许网络中的每个节点与网络中任何其他的节点进行数据交换,即使他们不在彼此的范围内。
路由表用于确定这些节点之间的路径。中间节点充当路由器。每次拓扑发生变化,需要更新路由表,导致产生很多网络流量。
为了减少这种流量,往往使用距离矢量路由算法。在这些协议中,保持部分路由表,仅保持下一路由器和到每个节点的路径距离相关的信息,而不是保存完整的路径。然而,对于某些应用,完整的路由路径信息可能是有用的,部分路由表的使用一般不提供这样的信息。
发明内容
本发明提供了如独立权利要求定义的方法和设备。
根据本发明的一个方面,提供了一种在网络内发送路由信息的方法,该方法包括:
响应于从网络内一个节点到另一个节点的优选路由的变化,提供包含数字字的消息,在该数字字中,用单个的二进制位表示除源节点和目标节点外的至少每一个节点,其中,如果节点是在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为一个值,如果节点不在优选的路由中,则将该节点有关的二进制位设置为另一个值。
此方法可使单个消息作为更新消息被发送,其中只有一些对应于网络节点的位(少两位,因为不需要包括源节点和目标节点)。
所提供的信息,使其他节点更新全网络路由表。
以这种方式,本发明提供了一种以有效的方式来维护和更新完整的路由表的方法。在这种方式中,每个节点都有到网络所有其他节点的完整路径的信息,以最小的网络流量。
由于附加节点或网络拓扑的变化,导致不同节点形成相邻关系,因而可以改变优选的途径。
在一个实施例中,所述消息包括数字字,在该数字字中,用单一的二进制位表示除源节点和目标节点外的至少每一个节点。
因此,该消息并不需要任何有关源节点或目标节点的路由信息,这使更新消息的长度达到最小值。消息本身可以提供从一个节点到另一个节点的优选的路由。
优选的,该消息最初由目标节点的相邻节点产生。因此,该消息生成是由网络中检测到的变化引起的,更改的网络的相邻区域的节点检测到这种变化。
该信息优选地从源节点提供到源节点相邻的节点。以这种方式,消息仅在节点和其相邻节点之间发送。与源节点相邻的节点可以处理消息,如果优选的路由从这些相邻的节点变为目标节点,这些相邻的节点生成进一步的消息。
以这种方式,通过网络传输消息,按照所有合理更新的节点内存储的网络路由表的需要。但是,如果确定所做的更改不会有进一步的影响,则可避免更新消息。
每个进一步的消息可以提供从各自的相邻节点到目标节点的优选的路由。因此,新的或变更的节点的优选路由被逐步更新。
本发明还提供了一种通信网络的节点,包括存储的路由表的存储器,其特征在于,所述路由表包括一组入口,每个节点一个入口而非节点本身,其中每个入口包括数字字,在该数字字中,用单个的二进制位表示网状网络内除源节点和目标节点外的至少每一个节点,其中,如果节点是在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为一个值,如果节点不在优选的路由中,则将该节点有关的二进制位设置为另一个值。
路由表提供所有到其他节点的路由相关的信息,能简单确定路径长度。通过结合到每个节点的路径的长度信息,可以获得路由本身,但不需要指定每个完整路径的长数据入口。
每个入口可以包括数字字,只有网络节点本身与该入口相关的节点以外的节点分别由单个二进制位表示。
可以由多个节点形成一个网络,例如一个(局部的)网状网络。
本发明还提供一种节点路由表更新消息,包括数字字,在该数字字中,用单个的二进制位表示网状网络内除产生消息的源节点和目标节点外的至少每一个节点,其中,如果节点是在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为一个值,如果节点不在优选的路由中,则将该节点有关的二进制位设置为另一个值。
附图说明
图1示出了在每个节点存储部分路径信息的已知网状网络的消息格式的一个例子;
图2示出了在每个节点存储完整路径信息的已知网状网络的消息格式的一个例子;
图3示出了根据本发明的网状网络的消息格式的一个例子;
图4示出了解释本发明操作的网状网络的一个例子;
图5示出了解释本发明操作的网状网络的第一个例子;
图6示出了解释本发明操作的网状网络的第二个例子;
图7示出了消息大小与已知不同网络大小的消息格式的比较。
具体实施方式
本发明提供一种在一个网络内从一个节点向另一个节点发送路径相关的路由信息的方法。更新消息是数字字的形式,其中每个网络中的节点(除源节点和目标节点以外)是由单一的二进制位表示的,如果该节点是在优选的路由中,则把与节点相关联的二进制位被设置为一个值,如果该节点不是在优选的路由中,则把它设置为另一个值。此消息定义了构成网络的部分路径的节点。
第一种已知路由方法利用了部分路由表。网络中的每个节点由唯一的地址所标识。根据节点的最大数目,该地址可以用x位编码。
部分路由表中只存储到每个节点的距离(根据跳数)和应该用哪个网关来到达节点。
每次接收路由表更新消息,将更新消息提出的建议的路径与现有的路径进行比较。如果建议的路径较短,更新内部路由表,并通知相邻节点较短的路径。
创建提供识别节点和到该节点距离的消息。这可以被编码为2*x位,因为标识2x个的节点需要x位,最大跳数是2x-1(用于路由器的线性字符串),也需要x位。
图1显示了内部路由表中存储的信息,这对应于将被发送的包含更新信息的消息。如图所示,存在提供到节点的距离的信息(为x位)和网关节点的标识的信息(也为x位)。在内部路由表中,该信息被存储在每个节点中。每个消息本质上是表的一行,涉及已受网络更新表影响的节点。
每当接收新的设备或接收建议比已知路径更短的路径的消息时,发起设备列表消息。
当设备在其范围内发现新的设备时,它发消息给其他相邻设备并通知他们优化的路由。新的设备可以是已公知的设备,它有一个大于零的跳数,要么可以是非内部表的一部分的未知的设备。
收到这样的消息,设备比较建议的跳数与自己的跳数。如果建议的时间较短,更新其内部入口,并通知所有其他相邻的设备优化路线。如果新的跳数长度相同,则忽略该消息。如果建议的路径的长度更长,则用较短的路径发送回消息。
第二种已知路由的方法利用完整的路由表。这些表提供了到网络内每个节点的完整路径的信息。每当一个节点的路径被改变时,通知相邻节点。如果路径较短或从下一跳接收,更新内部路由表,并通知相邻节点该较短的或改变的路径。
创建包含向相邻节点提供完整路径的消息。假设设备A通过设备B到设备C有路径,跳数为1。所有设备A想发给设备C的消息都会发送给设备B,因为那是它的到C的下一跳。如果因为一些原因,拓扑结构变化为A-B-D-C,设备B会通知设备A新的到C的路由(B-D-C),设备B会用跳数2通知设备A新的路由(B-D-C)。虽然该跳数大于它的内部跳数(=1),它必须接受此消息,并更新其内部的跳数为2,因为它是从设备B接收的(是下一跳)。
图2显示了内部路由表中存储的关于每个目标节点的信息。同样地,要发送的更新的消息是基于路由表中的一列。如图所示,存在源节点和目标节点之间的跳链上的每个节点的识别信息。每跳需要x位的识别。
存储完整的路径的最大消息的大小等于路径最大的长度乘以地址字段的宽度,或(2x-2)*x。
在这种情况下2x是节点的最大数目(因为他们是用x位唯一地被识别,-2是因为节点自身和目标节点不是路径的一部分)
假设设备A从设备B接收关于C的消息(设备B是设备A的邻居)。如果建议的从B到C的路由比设备A中存储的路由短,设备A更新自己的路由,并把设备B设置为对于设备C的它的下一跳(以便它通过设备B使用新的更短的路由)。它将把此消息进一步传播给所有的相邻设备,除了下一跳外(即没有必要将此消息传播给设备B)。
本发明的方法是基于能得到完整路径的方法,但不发送完整的路径信息,作为更新消息的一部分。
相反,完整的路径可重构给定的路径中的参与节点。这些参与节点可以以2x-2位宽的位图来进行编码,其中每个位表示网络中的一个节点。如果节点是路径的一部分,相应的位被设置为1。
图3显示了识别形成路径的节点集合所需的消息,并且它可以形成传输的消息的基础。如上面的例子,内部路由表本质上是对应于消息格式的表的每一行的值的表。
位的数目为(2x-2),因为2x是节点的最大数量,减2是因为源节点和目标节点不是要被发送的路径信息的一部分。
最优原则规定如果路由器J是在从路由器I到路由器K的最佳路径上,那么从I到J的最佳路径也遵循相同的路由或具有相同的长度的相似的路由。其结果是,完整的路由路径可以通过考虑每个中间跳来重构。
在图3的位图消息中,到节点的距离(按照跳数)等于位数设置为1的数目。
下面将给出一个例子,其中包括最多8个设备以形成网络的一部分。因此,地址宽度为3位。
图4示出了6个设备的网络,编号为设备0~5。设备5的路由表已示出。
路由表给出了从节点(节点5)到其他每个节点的路由。
路由表中为每个目标节点提供路由字。字具有最少位最少数目的节点,和最高位最高数量节点。每个字只需要6位。两个位元“0b”是前缀,表示是按照二进制格式的数字。
每个字省略了代表节点本身(即节点5)和目标节点的位。
例如,该表写明了到设备2的路由路径是0b000110。这些位代表设备0(LSb),设备1,3,4,6和7(MSb)。设备2(目标节点)和5(自身节点)在位图中被跳过。
两个位被设置为1,对应于节点1和3,表示与设备2的距离为2个跳。设置位2,这意味着设备1是路径的一部分,位3表明设备3也是路径的一部分。
参照设备1和设备3的入口,可以立即看出,设备1是1跳的距离,设备3是0跳的距离。结合后给出完整的路径:5到3到1到2。
现在将解释相应于网络拓扑改变而生成的消息。消息本质是包括从发送消息的节点到拓扑改变的节点的建议的路由路径。接收消息的节点可以选择更新其路由表,如果得到了改进的建议(然后它需要将信息传播给它的邻居),它也可以忽略该消息,如果没有得到改进的建议。
如果图4所示的网络拓扑结构是处于稳定状态下的,图5假设了拓扑结构的变化,其中,新的设备6出现在设备1和设备3的范围内。
设备1和设备3同时发现设备6。这两个设备都把设备6标记为邻居设备(即跳数=0)。
设备1向它的邻居设备0,2,3发送识别设备6的地址,和建议的路径的消息(在这种情况下,建议的路径=0b000000)。因此,发送的消息识别目标节点,发送消息的设备为源节点,用于识别路径。
设备3向它的邻居设备1和5发送消息(建议路径=0b000000)。需要注意的是,设备1和3互相通知对方。这是因为他们不知道其他设备是否也发现设备6,也就是说,他们不知道该设备6是在设备1和设备3的范围内。
设备0从设备1接收到该消息,知道这是新的设备,并更新它的内部表。设备0没有其他邻居设备,所以它不会传输消息。
设备2从设备1接收到该消息,更新表,并向它的其他邻居传送消息,它的邻居只有设备4(建议路径=0b000010)。
设备4收到此消息后,以与设备0同样的方式行动,因为它有没有其他邻居让它发送消息。
设备1从设备3接收到该消息。建议的跳数为1,因为设备3建议其自身作为中间跳数,因为它不知道,设备1也是在设备6的范围内。设备3所提供的建议的跳数大于设备1的内部的跳数(为0,因为是相邻的)。它忽略该消息,并且不会发回消息,因为它知道这个消息会被设备3忽略,考虑到给出建议的跳数为1。
这同样适用于从移动设备1接收消息的设备3。
这表明如何响应于附加节点更新内部表。
消息只生成和发送到需要的所有网络节点,以更新自己的路由表。
第二个例子是用于显示如何响应于现有节点的拓扑结构的变化更新内部数据表。
图6示出了拓扑结构(相似于图4)内的变化,其中设备2和3出现在彼此的范围内。
设备2发现了新的邻居(设备3),并通知其它邻居设备1和设备4。消息包含到设备3的建议的路径0b000000。
设备3发现新邻居(设备2),并通知其他邻居设备1和设备5。消息包含到设备2的建议的路径0b000000。
设备4从设备2接收消息,并知道从设备2到设备3的建议的路径为1跳,比其内部路由短。它更新其内部路由。它没有其他邻居,不会传送这样的消息。
设备1从设备2接收消息,但知道其内部路由要短1跳(跳数为0跳,而不是1跳)。它不更新其内部表,并且不会发送回消息,因为(节点1到节点2建议0跳),因为它知道这个消息会被设备3忽略,考虑到从节点1到节点3的结果跳数为1。
设备1从设备3接收到消息,出于同样的原因,忽略该消息。
设备5从设备3接收到消息后,以设备4相同的方式行动。
每当新的设备在范围内被发现,或当接收到提出比现有已知路径更短的路径的消息时,启动设备列表信息。
总之,当设备在范围内发现了新设备(这可以是一个已知的,但跳数大于0或者未知设备,因而非内部表的一部分),它向它相邻的设备发出消息,并通知他们从自身节点到范围内的新设备的优化的路由。收到这样的消息,设备会比较建议的跳数与自己的跳数。如果建议的较短,更新其内部入口,并通知所有其他邻居优化路由。如果它们的长度相等,则忽略该消息。如果建议的路径的长度较长,用较短的路径发回消息。
图7显示了随着地址位的宽度的增加,消息的大小增加,以位为单位。因此,在x轴绘制值x。用于距离向量的消息大小2x如曲线50所示,用于完整路径信息的消息大小小x(2x-2)如曲线52所示。本发明实施例如曲线54所示,具有消息大小为2x-2。
本发明可用于所有类型的网络拓扑结构。本发明特别涉及部分网状网络。
各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
Claims (11)
1.一种在网络内发送路由信息的方法,其特征在于,该方法包括:响应于在网络内从一个节点到另一个节点的优选路由的变化,提供包含数字字的消息,在该数字字中,用单个的二进制位表示网状网络内除源节点和目标节点外的至少每一个节点,其中,如果节点是在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为一个值,如果节点不在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为另一个值;
该方法还包括:如果所述一个节点提供的路径比与所述一个节点相邻的节点的路径表中建议的路径长,则从与所述一个节点相邻的节点接收通知所述一个节点较短的路径的消息。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述消息包括数字字,在该数字字中,只有网络内除源节点和目标节点外的节点由单个的二进制位表示。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述消息提供了从源节点到目标节点的优选的路由。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述消息最初由与目标节点相邻的节点生成。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述消息由与源节点相邻的节点提供。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述与源节点相邻的节点处理消息,如果优选的路由从这些相邻的节点变为目标节点,这些相邻的节点生成进一步的消息。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,其中每个进一步的消息提供从各自的相邻节点到目标节点的优选的路由。
8.一种通信网络的节点,其特征在于,包括存储路由表的存储器,其中,所述路由表包括一组入口,网络的每个节点具有一个入口而非节点本身,其中每个入口包括数字字,在该数字字中,用单个的二进制位表示网状网络内除源节点和目标节点外的至少每一个节点,其中,如果节点是在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为一个值,如果节点不在优选的路由中,则将与该节点有关的二进制位设置为另一个值;
所述入口被配置,以使路径表中的入口相关的路径与从相邻节点接收的消息提供的路径做比较。
9.根据权利要求8所述的节点,其特征在于,所述每个入口包括数字字,在该数字字中,只有网状网络内除节点本身和入口相关节点外的节点由单个的二进制位表示。
10.一种网络,其特征在于,包括如权利要求8或9所述的节点。
11.根据权利要求10所述的网络,其特征在于,包括部分网状网络。
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