CN109697328A - 基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，包括虚拟路由的生成过程、虚拟路由收敛过程和虚拟路由的实现过程。本发明提供一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，利用强大的数据处理能力实现对大规模网络的模拟，具有网络速率高、数据处理能力强、仿真规模大等特点。

Description

基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，具体涉及一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟技术。

背景技术

路由器的本质时一台进行网络互联的计算机,是网络间进行互联的关键设备,是互联网络的交通枢纽。路由器处于OSI七层模型中的网路层，其可连接不同的物理网络类型，也可将整个网络划分为多个独立的单位。虚拟路由建立在传统的物理路由器上，通过应用软件对物理路由器进行功能仿真，从而实现在一台物理路由器上实现多台路由器功能的效果。

虚拟路由器之间通过建立逻辑上的虚拟链路，构建成虚拟的网络拓扑环境。虚拟网络中的一组数据分发过程，是从一个虚拟路由器出发，经过多个物理路由器组成的虚拟链路，到达目的虚拟路由器。虚拟路由器的主要功能是为经过路由器的每个数据包选择一条最佳传输路径,并将该数据包完整有效的传输到目的站点。选择最佳的传输路径策略即路由算法是路由器工作的关键。路由器中的路由表保存着各种相关传输路径的数据，供路由器进行路由时进行选择。

在传统的虚拟网络拓扑环境中，数据包进入虚拟路由器完成路由查找时，路由表的查找效率较低。当流经虚拟路由器的网络流量较大，路由器内部将会拥塞，拥塞会使数据传输变慢，严重时还会使传输的数据包丢失。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，利用强大的数据处理能力实现对大规模网络的模拟，具有网络速率高、数据处理能力强、仿真规模大等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，包括虚拟路由的生成过程、虚拟路由收敛过程和虚拟路由的实现过程。

进一步地说，虚拟路由的生成过程为：虚拟网络拓扑生成拓扑数据库，再由最短路径优先算法计算得出最短路径树，最终得到虚拟网络拓扑的路由。

进一步地说，虚拟路由收敛采用链路状态协议。

进一步地说，虚拟路由的实现过程包括：虚拟路由选择过程、虚拟路由间的互联过程和虚拟路由表的维护过程。

进一步地说，虚拟路由选择过程包括以下步骤：

步骤一、把网络中的所有物理路由器都与相应的网络服务器相联，这些物理路由器在网络中都有唯一标识符；

步骤二、网络中的所有物理路由节点向相邻的物理节点发送路由信息，此路由信息中包括节点ID，节点端口ID，消息类型；相邻物理节点收到这些信息后，将其存入到相邻物理节点信息表中；

步骤三、网络中的所有物理节点都会把自身路由信息发送给网络服务器，网络服务器获得网络中所有物理路由器路由信息后，即可得到网络的物理拓扑信息；

步骤四、网络服务器根据逻辑网络的需求，选取满足虚拟网络建立需求的物理节点为虚拟网络的确定节点，其类型为“确定物理节点”；

步骤五、在确定的物理路由节点中，构建满足逻辑网络需求的逻辑路由节点。

进一步地说，虚拟路由间的互联过程包括以下步骤：

步骤一、网络服务器依据计算得出的映射结果和物理网络拓扑信息，确定虚拟节点的路由表信息；

步骤二、网络服务器根据实际网络状况定时向虚拟节点发送路由信息，虚拟节点收到网络服务器发送的逻辑信息后将向网络服务器发送一个收到路由信息的确认信息；网络服务器收到此虚拟节点的发送信息后，将不再向此虚拟节点发送路由信息。

步骤三、每个虚拟节点只为一个逻辑网络提供服务，虚拟节点收到网络服务器发送的逻辑信息后，将通过这些路由信息维护一张此逻辑网络的路由表。

进一步地说，虚拟路由间路由维护过程包括以下步骤：

步骤一、虚拟路由节点以某一个固定周期向相邻的虚拟路由节点发送数据包，同时维护一个计数器，计数器初始化为0，相邻的虚拟路由节点收到数据包后，发送一个确认信息；

步骤二、虚拟路由节点再次发送数据包之前还没收到相邻虚拟路由节点确认信息，就将计数器加1，如果计数器超过规定的上限值，就认为与该相邻虚拟路由节点无通路，不再向此相邻虚拟路由节点发送数据包，并将路由信息发送给网络服务器；

步骤三、网络服务器根据逻辑网络的用户需求，重新确定虚拟节点，完成虚拟节点间的互联过程。

本发明的有益效果：

本发明通过将路由协议和仿真技术相结合，完成对网络拓扑的仿真，模拟数据包在虚拟网络拓扑中快速转发，实现与真实网络设备无缝对接，并对网络拓扑探测数据包进行及时响应；该发明利用强大的数据处理能力实现对大规模网络的模拟，具有网络速率高、数据处理能力强、仿真规模大等特点。

附图说明

图1为本发明的虚拟网络拓扑路由模型；

图2为本发明的大规模虚拟路由的网络示意图；

图3为本发明的大规模虚拟路由在互联网安全服务中的应用图例；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，如图1-图3，包括虚拟路由的生成过程、虚拟路由收敛过程和虚拟路由的实现过程。

虚拟路由的生成过程为：虚拟网络拓扑生成拓扑数据库，再由最短路径优先算法(SPF算法)计算得出最短路径树，最终得到虚拟网络拓扑的路由。

虚拟路由收敛采用链路状态协议，主要运用了Dijkstra算法。Dijkstra算法是一种按路径长度递增序来产生单源最短路径的算法。最短路径树根据链路的代价来计算，即可以仿真出链路带宽、时延等参数对选路的影响

Dijkstra算法的工作原理如下：设S为最短路径己经确定的顶点集(看作红点集)，V-S是最短路径尚未确定的顶点集(看作蓝点集)。为求解方便，设置一个数组D来存放各顶点的距离值，每个红点的距离值就是该点的最短路径长度，对于每个蓝点属于V-S，用D[v]记录从源点s到达v且除v外中间不经过任何蓝点(若有中间点，则必为红点)的最短路径长度(简称估计距离)。步骤如下：

(1)假设用带权的邻接矩阵arcs来表示带权有向图，arcs[i][j]表示弧<Vi，Vj>上的权值。若<Vi，Vj>不存在，则置arcs[i][j]为∞。S为己经找到从开始点V出发的最短路径的终点的集合，它的初始状态为空集。那么，从V出发到图中其余各顶点Vi可能达到的最短路径长度的初始值为：

D[i]＝arcs[Locate(V)][i],V_i∈V

(2)选择Vj，使得

D[j]＝Min{D[i]|V_i＝V-S}

Vj就是当前求得的一条从V出发的最短路径的终点。令

S＝SU{j}

(3)修改从V出发到集合V-S上任意顶点Vk可达的最短路径长度。如果式

D[j]+arcs[j][k]<D[k]成立，则修改D[k]为D[k]＝D[j]+arcs[j][k]

重复操作(2)、(3)共n-1次，可求得从V到图上其余各顶点的最短路径是依路径长度递增的序列。

虚拟路由的实现过程包括：虚拟路由选择过程、虚拟路由间的互联过程和虚拟路由表的维护过程。

虚拟路由选择过程包括以下步骤：

步骤一、把网络中的所有物理路由器都与相应的网络服务器相联，这些物理路由器在网络中都有唯一标识符；

步骤二、网络中的所有物理路由节点向相邻的物理节点发送路由信息，此路由信息中包括节点ID，节点端口ID，消息类型；相邻物理节点收到这些信息后，将其存入到相邻物理节点信息表中；

步骤三、网络中的所有物理节点都会把自身路由信息发送给网络服务器，网络服务器获得网络中所有物理路由器路由信息后，即可得到网络的物理拓扑信息；

步骤四、网络服务器根据逻辑网络的需求，选取满足虚拟网络建立需求的物理节点为虚拟网络的确定节点，其类型为“确定物理节点”；

步骤五、在确定的物理路由节点中，构建满足逻辑网络需求的逻辑路由节点。

虚拟路由间的互联过程包括以下步骤：

步骤一、网络服务器依据计算得出的映射结果和物理网络拓扑信息，确定虚拟节点的路由表信息；

步骤二、网络服务器根据实际网络状况定时向虚拟节点发送路由信息，虚拟节点收到网络服务器发送的逻辑信息后将向网络服务器发送一个收到路由信息的确认信息；网络服务器收到此虚拟节点的发送信息后，将不再向此虚拟节点发送路由信息。

步骤三、每个虚拟节点只为一个逻辑网络提供服务，虚拟节点收到网络服务器发送的逻辑信息后，将通过这些路由信息维护一张此逻辑网络的路由表。

虚拟路由间路由维护过程包括以下步骤：

步骤一、虚拟路由节点以某一个固定周期向相邻的虚拟路由节点发送数据包，同时维护一个计数器，计数器初始化为0，相邻的虚拟路由节点收到数据包后，发送一个确认信息；

步骤二、虚拟路由节点再次发送数据包之前还没收到相邻虚拟路由节点确认信息，就将计数器加1，如果计数器超过规定的上限值，就认为与该相邻虚拟路由节点无通路，不再向此相邻虚拟路由节点发送数据包，并将路由信息发送给网络服务器；

步骤三、网络服务器根据逻辑网络的用户需求，重新确定虚拟节点，完成虚拟节点间的互联过程。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：包括虚拟路由的生成过程、虚拟路由收敛过程和虚拟路由的实现过程。

2.根据权利要求1所述的基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：虚拟路由的生成过程为：虚拟网络拓扑生成拓扑数据库，再由最短路径优先算法计算得出最短路径树，最终得到虚拟网络拓扑的路由。

3.根据权利要求1所述的基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：虚拟路由收敛采用链路状态协议。

4.根据权利要求1所述的基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：虚拟路由的实现过程包括：虚拟路由选择过程、虚拟路由间的互联过程和虚拟路由表的维护过程。

5.根据权利要求4所述的基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：虚拟路由选择过程包括以下步骤：

步骤一、把网络中的所有物理路由器都与相应的网络服务器相联，这些物理路由器在网络中都有唯一标识符；

步骤二、网络中的所有物理路由节点向相邻的物理节点发送路由信息，此路由信息中包括节点ID，节点端口ID，消息类型；相邻物理节点收到这些信息后，将其存入到相邻物理节点信息表中；

步骤三、网络中的所有物理节点都会把自身路由信息发送给网络服务器，网络服务器获得网络中所有物理路由器路由信息后，即可得到网络的物理拓扑信息；

步骤四、网络服务器根据逻辑网络的需求，选取满足虚拟网络建立需求的物理节点为虚拟网络的确定节点，其类型为“确定物理节点”；

步骤五、在确定的物理路由节点中，构建满足逻辑网络需求的逻辑路由节点。

6.根据权利要求4所述的基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：虚拟路由间的互联过程包括以下步骤：

步骤一、网络服务器依据计算得出的映射结果和物理网络拓扑信息，确定虚拟节点的路由表信息；

步骤二、网络服务器根据实际网络状况定时向虚拟节点发送路由信息，虚拟节点收到网络服务器发送的逻辑信息后将向网络服务器发送一个收到路由信息的确认信息；网络服务器收到此虚拟节点的发送信息后，将不再向此虚拟节点发送路由信息。

步骤三、每个虚拟节点只为一个逻辑网络提供服务，虚拟节点收到网络服务器发送的逻辑信息后，将通过这些路由信息维护一张此逻辑网络的路由表。

7.根据权利要求4所述的基于网络训练的大规模虚拟路由模拟系统的构建方法，其特征在于：虚拟路由间路由维护过程包括以下步骤：

步骤一、虚拟路由节点以某一个固定周期向相邻的虚拟路由节点发送数据包，同时维护一个计数器，计数器初始化为0，相邻的虚拟路由节点收到数据包后，发送一个确认信息；

步骤二、虚拟路由节点再次发送数据包之前还没收到相邻虚拟路由节点确认信息，就将计数器加1，如果计数器超过规定的上限值，就认为与该相邻虚拟路由节点无通路，不再向此相邻虚拟路由节点发送数据包，并将路由信息发送给网络服务器；

步骤三、网络服务器根据逻辑网络的用户需求，重新确定虚拟节点，完成虚拟节点间的互联过程。