CN112866109B

CN112866109B - 一种网络流量工程选路的方法

Info

Publication number: CN112866109B
Application number: CN202110160591.9A
Authority: CN
Inventors: 谢久雨; 韩曦; 刘芹
Original assignee: North China University of Technology
Current assignee: North China University of Technology
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2041-02-05
Also published as: CN112866109A

Abstract

本发明公开了一种网络流量工程的方法，包括：步骤1，初始化网络拓扑以及B_max、S_max、W_max等参数值；步骤2，收到业务k的算路请求，源目节点为i、j，其带宽需求为B；步骤3，读取链路可用资源矩阵W_a；步骤4，遍历每一条链路，根据业务带宽需求B以及每条链路的可用资源S_a，计算所有可用链路的权重，生成链路权重矩阵W；步骤5，进行最小链路权重值的路径计算，如果有可用路径，则算路成功，否则，算路失败；步骤6，将算路结果返回给业务请求节点。本发明实现了对不同业务的差异化处理，通过在网络资源紧张的情况下采用大带宽业务优先选择最短路径的策略，可以更好的对网络流量进行疏导，降低总体的网络资源占用率。

Description

一种网络流量工程选路的方法

技术领域

本发明属于网络技术与安全领域，具体涉及到一种网络流量工程流量选路的方法。

背景技术

随着网络技术的不断发展，网络流量也呈爆炸式增长，如何充分利用网络资源，合理的承载网络流量，是网络服务提供商一直关注的重点问题，该问题也被称为流量工程。对于源路由网络，流量工程的一个主要体现就是路径计算。Dijkstra算法是典型的单源最短路径算法，用于一个给定链路权重的网络拓扑，Dijkstra算法可以计算出一个节点到其他节点的最短路径(也即链路权重累计值最小的路径)。在现实网络环境中，通常会对节点间的链路权重根据带宽占用情况进行实时的调整，链路剩余带宽越小，则权重值越大，这样，在利用 Dijkstra算法进行最小路由权重优先算法选路，就可以在一定程度上避开链路带宽资源占用较多的链路而选择带宽资源占用较少的链路，实现流量负载均衡。但是调整链路权重，为网络流量选择“绕远”路径的选路方法，又会导致更多的链路资源占用，尤其是高带宽的网络流量，如果采用“绕远”路径进行承载，虽然实现了当前网络流量的承载，但是却造成了网络资源占用率的提高，不利于后续网络流量的承载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量工程选路的方法，通过对线性链路权重算法和乘性链路权重算法进行融合，并对不同带宽需求的流量采用不同的融合方法，形成了不同带宽需求利用不同链路权重矩阵进行算路的差异化选路方案，可以实现在网络资源较为紧张时，尽量让较大带宽业务走较短路径，而让带宽需求较小业务走“绕远”的较长路径的选路效果，从总体上降低了网络资源占用率。

本发明提供了一种网络流量工程选路的方法，包括如下步骤：

步骤1，初始化网络拓扑以及B_max、S_max、W_max等参数值。

步骤2，收到业务k的算路请求，源目节点为i、j，其带宽需求为B；

步骤3，读取链路可用资源矩阵W_a；

步骤4，遍历每一条链路，根据业务带宽需求B以及每条链路的可用资源S_a，利用本申请所提链路权重计算方法计算所有可用链路的权重，生成链路权重矩阵W；

步骤5，根据业务K的源目节点以及生成的链路权重矩阵，利用Dijkstra算法，进行最小链路权重值的路径计算。如果有可用路径，则算路成功，否则，算路失败。

步骤6，将算路结果返回给业务请求节点。

与现有技术相比本发明的有益效果是:

该方法对不同带宽需求的业务的算路请求，采用不同的链路权重计算方法，实现了对不同业务的差异化处理。通过在网络资源紧张的情况下采用大带宽业务优先选择最短路径的策略，可以更好的对网络流量进行疏导，降低总体的网络资源占用率。

附图说明

图1为乘性链路权重；

图2为线性链路权重；

图3为路径计算流程；

图4为网络拓扑示例。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本实施例提供了一种面向源路由网络的采用差异化链路权重的流量工程选路的方法，包括如下步骤：

步骤1，初始化网络拓扑以及B_max、S_max、W_max等参数值。

步骤3，读取链路可用资源矩阵W_a；

步骤6，将算路结果返回给业务请求节点。

本发明相比于其他发明有明显的优势包括：

(1)对不同带宽需求的业务的算路请求，采用不同的链路权重计算方法，实现了对不同业务的差异化处理。

(2)通过在网络资源紧张的情况下采用大带宽业务优先选择最短路径的策略，可以更好的对网络流量进行疏导，降低总体的网络资源占用率。

为了验证所提算法的性能，通过路径计算流程图对该方法进行分析。应注意到：一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参照图3，图3为路径计算流程图。

Step1、选择合适的链路权重方案。流量工程方案的主要思路是当网络资源较为紧张时，尽量让较大带宽业务走较短路径，而让带宽需求较小业务走“绕远”的较长路径，从而从总体上降低网络资源占用率。通过乘性权重方案和线性链路权重方案的特点以及上述思想，提出了一种综合考虑业务流量带宽需求和以上两种权重方案的链路权重计算方法。

(1)乘性权重方案，即链路权重W和链路可用带宽资源S_a成反比，如图1所示，用公式表示为：

其中S_max为链路的总带宽资源，W_b为权重基准值，如果令W_b＝1，则

从图1可以看出，当链路可用资源比较充足时，链路权重比较小，且变化比较平缓，而当链路资源可用资源较为紧张时，链路权重随着可用资源的变小急剧增加。

(2)线性链路权重方案，即链路权重W和链路可用带宽资源S_a呈线性关系，如图2所示，用公式表示为：

其中S_max为链路的总带宽资源，W_b为权重基准值，W_max为设定的链路权重上限值。从图2 可以看出，链路权重的平缓程度取决于链路权重上限W_max。

(3)提出了一种综合考虑业务流量带宽需求和以上两种权重方案的链路权重计算方法，可以用以下公式表示：

其中B为业务需求带宽，B_max为业务需求带宽上限。S_max为链路的总带宽资源，W_b为设定的权重基准值，S_a为链路可用带宽资源，W_max为设定的线性链路权重部分上限值。从公式中可以看出，当业务需求带宽越大时，线性权重在整个链路权重计算中的占比就越大，反之，当业务带宽需求越小时，乘性权重在整个链路权重计算中的占比越大。通过这种动态的叠加，实现了链路可用资源越少，则越趋向于承载大带宽业务的目的。

初始化网络拓扑以及B_max、S_max、W_max等参数值。

Step2、收到业务k的算路请求，源目节点为i、j，其带宽需求为B；

Step3、读取链路可用资源矩阵W_a；

Step4、遍历每一条链路，根据业务带宽需求B以及每条链路的可用资源S_a，利用本申请所提链路权重计算方法计算所有可用链路的权重，生成链路权重矩阵W；

Step5、根据业务K的源目节点以及生成的链路权重矩阵，利用Dijkstra算法，进行最小链路权重值的路径计算。如果有可用路径，则算路成功，否则，算路失败；

Step6、将算路结果返回给业务请求节点；

Step7、通过在采用源路由技术的网络中，对不同带宽需求的流量采取基于差异化链路权重的流量工程选路方法，达到减少网络资源占用的目的。

在图4所示的网络拓扑(图中10G，30G分别表示对应链路的可用带宽)中，现有从A节点到B节点的2G带宽的业务和10G带宽的业务需要承载。我们现假定业务需求带宽上限B_max＝10G。链路的总带宽资源S_max＝100G，权重基准值设定为W_b＝1，S_a为链路可用带宽资源，线性链路权重上限值设定为W_max＝3，此时，对于不同链路权重算法得出的链路权重如表1所示

表1不同链路权重方案计算的链路权重

当2G带宽业务和10G带宽业务在不同链路权重方案下的承载路径及资源占用情况如表2所示

表2承载路径及资源占用对比

从表2可以看出，无论是2G带宽业务先到，还是10G带宽业务先到，本发明所提的差异化权重方案均能够使得网络资源占用最低。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims

1.一种网络流量工程选路的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，初始化网络拓扑以及B_max、S_max、W_max参数值；

步骤3，读取链路可用资源矩阵W_a；

步骤4，遍历每一条链路，根据业务带宽需求B以及每条链路的可用资源S_a，利用链路权重计算方法计算所有可用链路的权重，生成链路权重矩阵W；所述链路权重计算方法用以下公式表示：

其中B为业务需求带宽，B_max为业务需求带宽上限；S_max为链路的总带宽资源，W_b为设定的权重基准值，S_a为链路可用带宽资源，W_max为设定的线性链路权重部分上限值；当业务需求带宽越大时，线性权重在整个链路权重计算中的占比就越大，反之，当业务带宽需求越小时，乘性权重在整个链路权重计算中的占比越大，通过动态的叠加，链路可用资源越少，越趋向于承载大带宽业务；

步骤5，根据业务K的源目节点以及生成的链路权重矩阵，利用Dijkstra算法，进行最小链路权重值的路径计算；如果有可用路径，则算路成功，否则，算路失败；

步骤6，将算路结果返回给业务请求节点。