CN107846293B - IPv6通信能力的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IPv6通信能力的计算方法和装置，涉及互联网协议技术领域。其中的方法包括：根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，所述节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的；根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力。从而实现对于网络的IPv6通信能力的量化评估。

Description

IPv6通信能力的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及互联网协议技术领域，特别涉及一种IPv6通信能力的计算方法及装置。

背景技术

国际地址分配机构的IPv4地址资源池已经枯竭。运营商网络从2012年开始大规模部署私网双栈NAT444、轻型双栈DS-Lite等IPv6过渡技术。大量运行IPv4的互联网络终端、设备、服务器开启IPv6，运行IPv4和IPv6双栈功能。同时，现有网络仍然部署了大量不支持IPv6的老旧BRAS(Broadband remote access server，宽带远程接入服务器)、路由型CPE(Custom premise equipment，客户终端设备)和ICP(Internet content provider，网络内容服务商)应用服务器等节点设备。一些主机、服务器运行了不支持IPv6的应用软件和操作系统，仍将长时间运行在运营商网内并阻碍IPv6技术的大规模应用。

传统网络质量指标体系不能反映支持IPv6和不支持IPv6的设备共存网络的IPv6通信能力。在推广IPv6部署和应用的过程中，ISP(Internet service provider，互联网服务提供商)和ICP通常根据定性描述、评估网络设备/系统的IPv6支持能力，通过升级或替换现网设备/系统提升网络设备的IPv6支持率。这种方法只能定性反映设备能力，无法准确反映运营级网络的通信能力，也缺乏全局视野。与此同时，支持IPv6的终端、网络节点和服务器在现网中的占比客观上为量化分析IPv6通信能力提供了数据基础。

传统运营网络通常采用全互联、半互联等各种网络结构，不同网络管理域之间通过背靠背等方式互联。现有网络结构的这些定性描述能够在一定程度上反映网络节点间的连接关系，但无法支持量化评估通信网络的IPv6通信能力。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：如何实现对于网络的IPv6通信能力的量化评估。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种IPv6通信能力的计算方法，包括：根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，所述节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的；根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种IPv6通信能力的计算装置，包括：矩阵生成模块，用于根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，所述节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的；计算模块，用于根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力。

本发明通过根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力，从而实现了对于网络的IPv6通信能力的量化评估。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明IPv6通信能力的计算方法的一个实施例的流程示意图。

图2示生成网络连接矩阵的一个实施例的流程示意图。

图3示出本发明的宽带接入网络场景及其IPv6通信能力计算方法的示意图。

图4示出单个终端集的IPv6通信能力指标的计算方法。

图5示出终端集与网关节点集之间的网络连接矩阵的一个应用例。

图6示出本发明IPv6通信能力的计算方法的另一个实施例的流程示意图。

图7示出确定节点集中各个节点的IPv6支持能力的一个实施例的流程示意图。

图8示出采集和计算节点及节点集的IPv6通信能力指标的一个实施例的流程示意图。

图9示出本发明IPv6通信能力的计算方法的初始化流程一个示例图。

图10示出本发明IPv6通信能力的计算装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人考虑到，网络节点之间的互联关系，即网络拓扑结构，是网络部署需要考虑的重要因素，决定和影响网络承载能力和承载质量。传统评估网络质量的方法，通过采集网络资源(如链路/CPU/内存等)的使用数据，在线测量时延、丢包、抖动等服务质量数据，评估网络质量和通信能力。在这些评估方法中，网络拓扑结构经常被忽略。

针对上述问题，本发明定义了网络互联场景下的IPv6通信能力的量化指标，基于网络互联的拓扑结构生成网络连接矩阵，提出了网络互联及宽带接入场景的IPv6通信能力计算方法，通过采集现网节点信息，计算、管理和维护节点集、网络互联场景、宽带接入场景的IPv6通信能力指标，描述节点集、网络互联、宽带接入场景的IPv6通信能力。

下面结合图1描述本发明一个实施例的IPv6通信能力的计算方法。

图1示出本发明IPv6通信能力的计算方法的一个实施例的流程示意图。如图1所示，该实施例中的IPv6通信能力的计算方法包括以下步骤：

步骤S102,根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵。

其中，节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的。例如，网络为宽带接入网络时，节点集可以包括终端集和接入网关集。终端集和接入网关集可以根据部署地域进一步划分成多个终端集和接入网关集。若第i终端集与第j接入网关集之间存在连接关系，则将网络连接矩阵的第i列第j行元素设置为1；否则设置为0。

例如图2所示，网络互联场景由终端集T₁，…，T_m和网关节点集B₁，…，B_n以及相互之间的互联网络组成。m个终端集T₁，…，T_m和n个网关节点集B₁，…，B_n都是根据网络覆盖区域或其他指定规则划分的集合，相互之间不要求一一对应。1个终端集(如Ti)可以接入多个网关节点集(如B_j、B_k)，1个网关节点集(如B_j)可以有多个终端集(如T_x、T_y)接入。终端集T₁，…，T_m与网关节点集B₁，…，B_n之间的互联网络可以采用xDSL、LAN、WLAN、xPON等接入网络技术或者WAN(如运营商的城域网、骨干网等)。终端集T_i与网关节点集B_j之间有连接指1跳路由可达。当终端集T_i的元素节点与网关节点集B_j的元素节点之间1跳路由可达，则终端集T_i与网关节点集B_j有连接。

大小为n*m的网络连接矩阵M的矩阵元素M(i,j)全部初始化为0。通过检查各终端集T₁，…，T_m的元素节点与网关节点集B₁，…，B_n之间是否有连接关系，即是否1跳可达来设置矩阵元素M(i,j)。如果是，则对应的矩阵元素M(i,j)设置为1；否则，对应的矩阵元素M(i,j)设置为0。在确定矩阵元素M(i,j)的值时，检查终端集Tj与节点集Bi的连接关系。只要Tj有1个节点1跳可达网关节点集Bi的任一节点，则终端集Tj与节点集Bi有连接，不需要继续检查终端集Tj的其它节点是否与节点集Bi的节点有连接。重复检查终端集与所有网关节点集的连接，并确定对应的连接矩阵所有元素值。

步骤S104,根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力。

例如，可以将各个终端集的IPv6通信能力作为元素形成列向量，并将各个接入网关集的IPv6通信能力作为元素形成行向量，然后将行向量、网络连接矩阵、列向量依次相乘，得到网络的IPv6通信能力。

仍以图2为例，用P_T1，…，P_Tm表示终端集T₁，…，T_m的IPv6通信能力指标，生成终端集的IPv6通信能力指标行向量P_T＝(P_T1...P_Tm)^T。用P_B1，…，P_Bn表示网关节点集B₁，…，B_n的IPv6通信能力指标向量P_B＝(P_B1...P_Bn)。其中，符号^T表示向量的转置。本发明用M表示终端集T₁，…，T_m与网关节点集B₁，…，B_n之间的网络连接矩阵，矩阵大小为n*m。终端集T₁，…，T_m与网关节点集B₁，…，B_n及其互联关系组成的网络的IPv6通信能力指标按照如下方式计算：

P＝(P_B1...P_Bn)*M*(P_T1...P_Tm)^T＝P_B*M*P_T (1)

其中，P_Ti、P_Bj取值范围是[0,1]，i＝1,…,m，j＝1,…,n。当P_Ti取值0，终端集T_i的全部终端不支持IPv6；P_Bj取值0，网关节点集B_j全部节点不支持IPv6，通过节点集B_j无法实现IPv6通信。当P_Ti或P_Bj取值1时，节点集T_i或B_j所有节点都支持IPv6。当取值大于0小于1时，节点集T_i或B_j部分支持IPv6。P取值范围可以大于1。对于连接关系相同的互联网络场景，P取值越大，IPv6通信能力越强。

上述实施例通过根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力，从而实现了对于网络的IPv6通信能力的量化评估，适用于评估同时部署和运行支持IPv6和不支持IPv6的终端、网关设备的运营网络的IPv6通信能力。

下面结合图3描述本发明的宽带接入网络场景及其IPv6通信能力计算方法的一个实施例。

图3为本发明的宽带接入网络场景及其IPv6通信能力计算方法的一个示例图。如图3所示，终端集T₁，…，T_m可以根据功能划分成主机集H₁，…，H_m和家庭网关集C₁，…，C_m，即每个终端集T_i由主机集H_i与家庭网关集C_i共同组成，1个主机集H_i接入1个家庭网关集C_i，可以表示为T_i＝H_i+C_i。宽带接入网关BRAS集B₁，…，B_n分别提供宽带接入服务，接入由主机集和家庭网关集组成的终端集。BRAS集B₁，…，B_n与家庭网关集C₁，…，C_m之间互联生成网络连接矩阵M。如图3所示，主机集H₁，…，H_m的IPv6通信能力指标分别用P_H1，…，P_Hm表示，构成IPv6通信能力指标向量P_H＝(P_H1，…，P_Hm)^T。家庭网关集C₁，…，C_m的IPv6通信能力指标分别用P_C1，…，P_Cm表示，构成IPv6通信能力指标向量P_C＝(P_C1，…，P_Cm)^T。本发明的BRAS集的IPv6通信能力指标分别用P_B1，…，P_Bn表示，构成IPv6通信能力指标向量P_B＝(P_B1，…，P_Bn)。宽带接入场景的IPv6通信能力指标可以按照公式(1)计算。其中，P_B表示BRAS集的IPv6通信能力指标，终端集T₁，…，Tm的IPv6通信能力指标P_T由主机集H₁，…，H_m的IPv6通信能力指标P_H＝(P_H1，…，P_Hm)^T和家庭网关集的IPv6通信能力指标P_C＝(P_C1，…，P_Cm)^T计算得到。

下面结合图4描述单个终端集T_i的IPv6通信能力指标的计算方法。如图4所示，终端集T_i的家庭网关集C_i分成桥接型CPE和路由型CPE，路由型CPE包括支持IPv6和不支持IPv6的CPE。家庭网关集Ci的IPv6通信能力指标P_Ci按照公式(2)计算：

P_Ci＝(1-P_RCi)+P_RCi*P_Ri＝1-P_RCi*(1-P_Ri)i＝1,…,m (2)

其中P_RCi、P_Ri分别表示家庭网关集C_i中路由型CPE子集的占比及其中路由型CPE子集的IPv6通信能力指标。宽带接入场景的终端集的IPv6通信能力指标按照公式(3)计算：

P_Ti＝P_Hi*P_Ci＝P_Hi*[(1-P_RCi)+P_RCi*P_Ri]＝P_Hi*[1-P_RCi*(1-P_Ri)],i＝1,…,m(3)

其中，P_Ti、P_Hi、P_RCi、P_Ri的取值范围都为[0,1]。

下面结合图5描述终端集与网关节点集之间的网络连接矩阵的一个应用例。

如图5所示，网络连接矩阵M是大小为n*m矩阵，矩阵元素为M(i,j)，i＝1,…,n,j＝1,…,m。M(i,j)用于描述终端集Tj是否与网关节点集Bi相连。当终端集Tj与网关节点集Bi相连，则矩阵元素M(i,j)取值为1，否则M(i,j)＝0。终端节点集T1、Tm与网关节点集B1相连，则矩阵M(1,1)＝1，M(1,m)＝1，M(1,j)＝0,…,j＝2,m-1。终端集T2与网关节点集Bn相连，则M(n,2)＝1,M(n,1)＝0,M(n,j)＝0,j＝3,…,m。

下面结合图6描述本发明另一个实施例的IPv6通信能力的计算方法。

图6示出本发明IPv6通信能力的计算方法的另一个实施例的流程示意图。如图6所示，在图1所示实施例基础上，本实施例中的IPv6通信能力的计算方法还包括以下步骤：

步骤S6032,确定节点集中各个节点的IPv6支持能力。

例如，若节点的地址配置信息表明节点配有IPv6地址，或者节点的路由接收信息表明节点接收IPv6路由信息，或者节点的协议运行信息表明节点运行IPv6协议，或者节点设备的版本信息大于等于支持IPv6的最低版本号，则判定所述节点支持IPv6；否则，判定所述节点不支持IPv6。

如图7所示，一种可选的判定方案是，若地址配置信息表明节点配有IPv6地址，或者路由接收信息表明节点接收IPv6路由信息，或者协议运行信息表明节点运行IPv6协议，则判定所述节点支持IPv6；否则，若判断节点设备的版本信息大于等于支持IPv6的最低版本号，则判定所述节点支持IPv6；否则，判定所述节点不支持IPv6。

如图8所示，采集和计算节点及节点集的IPv6通信能力指标。需要采集信息的节点集包括主机集、家庭网关集、网关节点集、BRAS集等各种节点集，可以分别对各节点集逐个采集和判断其IPv6支持能力。对节点集信息的采集包括登陆节点和根据已有记录获得该节点集的元素是否支持IPv6。采集过程包括：第一步，取得所有需要采集信息的节点IP地址、登陆账号等；第二步，选择节点，根据节点的IP地址、账号登陆该节点，采集该节点的设备类型、版本号、配置信息、路由表等各种能够用于确定节点是否支持IPv6的信息；第三步，根据采集到的信息判断该节点是否支持IPv6，如果是，则更新该节点的IPv6通信能力指标为1，否则，判断是否完成该节点所属节点集的信息采集；如果否，则选择所属节点集的其他节点，重复上述过程，如果是，则计算节点集的IPv6通信能力指标，并更新节点集的IPv6通信能力指标。

步骤S6034，根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集的IPv6通信能力。

例如，可以根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集中支持IPv6的节点占比，并将节点占比确定为节点集的IPv6通信能力。根据采集信息或已有信息计算节点集的IPv6通信能力指标的方法如公式(4)所示：

上述实施例通过节点信息确定节点集中各个节点的IPv6支持能力，并根据支持IPv6的设备占比确定节点集的IPv6通信能力，便于对网络的IPv6通信能力进行量化评估。

图9示出本发明IPv6通信能力的计算方法的初始化流程一个示例图。如图9所示，该实施例的方法包括：

步骤S9012，获取节点或节点集的设备类型及其支持的IPv6的版本号。

设备类型指设备所属厂商的类型编号，支持IPv6的版本号指基于现有的评测结果或者厂商承诺的支持IPv6的软件版本。不同设备类型设备的支持IPv6的版本号互不相同，通过手工录入或者在线采集设备的配置和运行数据确定。

步骤S9014，指定需采集信息的节点对象，划分节点集合，用于确定被评估或采集信息的对象范围，包括用于计算IPv6通信能力指标的相关所有节点及其节点集合，如宽带接入场景下的主机集、家庭网关集、BRAS节点集等。节点集通常根据节点的主要功能划分，如宽带接入服务器BRAS集合、业务路由器SR集合等，或者根据节点覆盖的区域或部署地理位置(如机房A部署的节点等)划分。节点的IP地址、登陆账号、设备类型等用于登陆设备、采集信息，可以通过手工录入或从其他系统获得相关信息。

步骤S9016，在初次运行本发明的装置时，各节点、节点集合的IPv6通信能力指标都初始化为0。

下面结合图10描述本发明一个实施例的IPv6通信能力的计算装置。

图10示出本发明IPv6通信能力的计算装置的一个实施例的结构示意图。如图10所示，该实施例中的IPv6通信能力的计算装置10包括：

矩阵生成模块102，用于根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的。

计算模块104，用于根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力。

可选的，矩阵生成模块用于：若第j终端集与第i接入网关集之间存在连接关系，则将网络连接矩阵的第i行第j列元素设置为1；否则设置为0。

可选的，计算模块104包括：

列向量形成单元1042，用于将各个终端集的IPv6通信能力作为元素形成列向量。

行向量形成单元1044，用于将各个接入网关集的IPv6通信能力作为元素形成行向量。

运算单元1046，用于将行向量、网络连接矩阵、列向量依次相乘，得到网络的IPv6通信能力。

可选的，该装置还包括通信能力确定模块106，用于根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集的IPv6通信能力。

可选的，通信能力确定模块106包括占比确定单元1062，用于根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集中支持IPv6的节点占比，并将节点占比确定为节点集的IPv6通信能力。

可选的，通信能力确定模块106还包括节点通信能力确定单元1064，用于：若节点的地址配置信息表明节点配有IPv6地址，或者节点的路由接收信息表明节点接收IPv6路由信息，或者节点的协议运行信息表明节点运行IPv6协议，或者节点设备的版本信息大于等于支持IPv6的最低版本号，则判定节点支持IPv6；否则，判定节点不支持IPv6。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上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IPv6通信能力的计算方法，包括：

根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，所述节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的，所述网络为宽带接入网络，所述节点集包括终端集和接入网关集；

根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力，其中，将各个终端集的IPv6通信能力作为元素形成列向量，将各个接入网关集的IPv6通信能力作为元素形成行向量，将所述行向量、所述网络连接矩阵、所述列向量依次相乘，得到网络的IPv6通信能力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵包括：

若第j终端集与第i接入网关集之间存在连接关系，则将网络连接矩阵的第i行第j列元素设置为1；否则设置为0。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集的IPv6通信能力。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定节点集的IPv6通信能力包括：

根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集中支持IPv6的节点占比，并将节点占比确定为节点集的IPv6通信能力。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，节点集中各个节点的IPv6支持能力采用以下方式确定:

若节点的地址配置信息表明节点配有IPv6地址，或者节点的路由接收信息表明节点接收IPv6路由信息，或者节点的协议运行信息表明节点运行IPv6协议，或者节点设备的版本信息大于等于支持IPv6的最低版本号，则判定所述节点支持IPv6；否则，判定所述节点不支持IPv6。

6.一种IPv6通信能力的计算装置，包括：

矩阵生成模块，用于根据网络中节点集之间的连接关系生成网络连接矩阵，所述节点集是将网络中的各个终端按照功能进行划分所形成的，所述网络为宽带接入网络，所述节点集包括终端集和接入网关集；

计算模块，用于根据节点集的IPv6通信能力和网络连接矩阵，计算网络的IPv6通信能力；所述计算模块包括：列向量形成单元，用于将各个终端集的IPv6通信能力作为元素形成行向量；行向量形成单元，用于将各个接入网关集的IPv6通信能力作为元素形成列向量；运算单元，用于将所述行向量、所述网络连接矩阵、所述列向量依次相乘，得到网络的IPv6通信能力。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述矩阵生成模块用于：若第j终端集与第i接入网关集之间存在连接关系，则将网络连接矩阵的第i行第j列元素设置为1；否则设置为0。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

通信能力确定模块，用于根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集的IPv6通信能力。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述通信能力确定模块包括：

占比确定单元，用于根据节点集中各个节点的IPv6支持能力确定节点集中支持IPv6的节点占比，并将节点占比确定为节点集的IPv6通信能力。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述通信能力确定模块还包括节点通信能力确定单元，用于：

若节点的地址配置信息表明节点配有IPv6地址，或者节点的路由接收信息表明节点接收IPv6路由信息，或者节点的协议运行信息表明节点运行IPv6协议，或者节点设备的版本信息大于等于支持IPv6的最低版本号，则判定所述节点支持IPv6；否则，判定所述节点不支持IPv6。

Images