CN115883444A - 基于最优路径的网络数据传输方法、系统、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于网络数据传输领域，尤其涉及基于最优路径的网络数据传输方法、系统、介质及设备。该方法包括：通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，生成探测结果；基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。本方案采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
Description
技术领域
本发明属于网络数据传输领域，尤其涉及基于最优路径的网络数据传输方法、系统、介质及设备。
背景技术
异地办公等多种场景下需要将多个区域的网络打通成一个局域网，sdwan技术可以解决这一问题，传统的sdwan方案通过mpls或vpn技术实现，这些方案通常将管理面和数据面深度耦合到一起，使得配置管理复杂度高，运维负担重，无法动态灵活组网，另外传统sdwan基于传统技术例如vpn或mpls，技术局限性比较大，无法良好契合sdwan的数据转发需求，会引入额外的适配开销从而影响效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供基于最优路径的网络数据传输方法、系统、介质及设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于最优路径的网络数据传输方法，包括：
步骤1，通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，生成探测结果；
步骤2，基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；
步骤3，通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。
本发明的有益效果是：采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述探测结果包括：
剔除失效链路以及数据质量低于阈值的链路之外的链路，所述数据质量包括：丢包率以及时延值。
进一步，所述预设发送规则具体为：
获取最优路径中的第一节点，将待发送数据以及所述最优路径发送至所述第一节点，将通过所述第一节点将最优路径中的第一节点信息剔除后的路径定义为第一最优路径，通过获取最优路径中的第二节点，将所述待发送数据以及所述第一最优历经通过所述第一节点发送至所述第二节点，通过所述第二节点对所述第一最优路径的解析得到第三节点，将通过所述第二节点将最优路径中的第二节点信息剔除后的路径定义为第二最优路径，将所述待发送数据以及所述第二最优路径通过所述第二节点发送至所述第三节点，直至发送至目标节点。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种基于最优路径的网络数据传输系统，包括：
全链路探测监控子系统用于：通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，生成探测结果；
最优路径发现配置子系统用于：基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；
网络转发协议子系统用于：通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。
本发明的有益效果是：采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
进一步，所述探测结果包括：
剔除失效链路以及数据质量低于阈值的链路之外的链路，所述数据质量包括：丢包率以及时延值。
进一步，所述预设发送规则具体为：
获取最优路径中的第一节点，将待发送数据以及所述最优路径发送至所述第一节点，将通过所述第一节点将最优路径中的第一节点信息剔除后的路径定义为第一最优路径，通过获取最优路径中的第二节点，将所述待发送数据以及所述第一最优历经通过所述第一节点发送至所述第二节点，通过所述第二节点对所述第一最优路径的解析得到第三节点，将通过所述第二节点将最优路径中的第二节点信息剔除后的路径定义为第二最优路径，将所述待发送数据以及所述第二最优路径通过所述第二节点发送至所述第三节点，直至发送至目标节点。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的方法。
本发明的有益效果是：采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括上述存储介质、执行上述存储介质内的指令的处理器。
本发明的有益效果是：采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
附图说明
图1为本发明一种基于最优路径的网络数据传输方法实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种基于最优路径的网络数据传输系统实施例提供的结构框架图；
图3为本发明一种基于最优路径的网络数据传输系统实施例提供的最优路径发现配置子系统结构简图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于最优路径的网络数据传输方法，包括：
步骤1，通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，生成探测结果；
步骤2，基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；
步骤3，通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。
在一些可能的实施方式中，采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
需要说明的是，本方案包括3个主要子系统：数据面的网络转发协议子系统，控制面的最优路径发现配置子系统，以及全链路探测监控子系统。这3个子系统互相联系，全链路探测监控子系统将链路状态信息上报给控制码配置子系统，最优路径发现配置子系统依据链路状态信息生成数据面转发的最优路径，并将最优路径下发给数据面的转发层作为数据面转发的依据。
组网环境中各角色介绍
用户侧节点，连接用户侧网络，将用户侧网络与边缘侧节点互联。
边缘侧节点，位于核心网的边缘接入点，用户侧节点通过边缘侧节点接入核心网。
核心网，连接所有边缘侧节点，提供边缘侧节点的互联互通和跨运营商互联服务。
控制器，根据链路状态信息计算最佳路径，将转发路径信息下发到用户侧节点和边缘侧节点，供用户侧节点和边缘侧节点对数据报文进行选路转发。
各子系统及工作流程如下：
全链路探测监控子系统
全链路探测监控系统用于发现节点间链路的健康状况(每个节点向互联的邻居节点发送保活报文，连续多次未收到正常响应认为链路异常)，剔除失效链路(将失效链路上报给控制面的最优路径发现配置模块，如果节点间的链路包括该失效链路，则重新选取可用链路)和质量差的链路(质量差的定义可以为：根据保活报文的丢包率和往返时延判定，低于某个阈值认为质量差)，做故障切换(包括节点直接的链路监控(即每个节点向互联的邻居节点发送保活报文，连续多次未收到正常响应认为链路异常)，以及各节点之间的链路监控(每个节点向互联的邻居节点发送保活报文，连续多次未收到正常响应认为链路异常))。节点之间通过心跳周期性探测链路连通性(每个节点向互联的邻居节点发送保活报文，连续多次未收到正常响应认为链路异常)，链路的转发延时等维度信息(根据保活报文的丢包率和往返时延判定链路质量，根据是否能连续多次收到保活报文的响应报文判定链路连通性，综合链路连通性和链路质量选择链路(默认选择质量最佳的链路))，并将这些监控信息即时上报到控制器，供控制器生成全网实时网络拓扑。
即，全链路探测监控系统用于发现节点间链路的连通性以及质量信息，剔除失效链路和质量差的链路，做故障切换，包括用户侧节点与边缘侧节点之间的链路监控，以及各边缘侧节点之间的链路监控。节点向相邻节点周期性发送保活报文，如果连续多次未收到正常响应则认为链路连通性异常。另外通过发送接受保活报文获取链路的转发延时，丢包率等维度信息，根据延时，丢包率生成链路质量信息。该子系统这些监控信息(链路连通性，链路质量)即时上报到控制器，供控制器生成全网实时网络可用链路拓扑。
控制面的最优路径发现配置子系统
该模块通过图3所示实现，该模块通过上图控制器实现，该模块通过上述全链路探测监控系统获取到全网链路连通性信息和链路质量信息，根据链路连通性信息和质量信息，为所有用户生成任何2个用户侧节点之间的最佳转发路径(选取最佳转发路径的过程为：根据获取到的每条链路连通性和质量信息，先找出A到B的所有可连通的链路，再计算每条可连通链路的质量数据，最终选出质量最优的链路)，例如为用户侧节点A和用户侧节点B之间的联通选择最优路径为：用户侧节点A→边缘侧节点A→边缘侧节点B→用户侧节点B，并将该路径配置信息下发给用户侧节点A，供用户侧节点A依据该路径进行报文的转发。
数据面的网络转发协议子系统
控制器向用户侧节点A下发路径转发信息“用户侧节点A→边缘侧节点A→边缘侧节点B→用户侧节点B”，用户侧网络A的报文到达用户侧节点A之后，用户侧节点A为该报文添加一层ip隧道(由于原ip报文可能是私网网段，多个用户使用的私网网络可能一样或重叠，所以需要私网段的租户隔离。这里通过ip隧道的方式做underlay网络，外层隧道ip为全网唯一不会冲突。打隧道的方法为通过一内核模块在原报文外层加一层ip头)，并在ip隧道头部字段中按顺序添加转发路径所途径的所有节点(此例为“边缘侧节点A，边缘侧节点B，用户侧节点B”)，并将该报文发送至边缘侧节点A，边缘侧节点A收到该报文，解析ip隧道头部得知准发下一跳节点为边缘侧节点B，并将ip隧道头部字段删掉边缘侧节点A(此时为“边缘侧节点B，用户侧节点B”)，并将报文发送至边缘侧节点B，同理，边缘侧节点B得知需要将改报文发往用户侧节点B，同时修改ip隧道头部字段(此时为“用户侧节点B”)，用户侧节点B收到该报文得知到达终点，去掉ip隧道头部，将还原的原始报文发送至用户侧网络B的目标主机。
优选地，在上述任意实施例中，所述探测结果包括：
剔除失效链路以及数据质量低于阈值的链路之外的链路，所述数据质量包括：丢包率以及时延值。
优选地，在上述任意实施例中，所述预设发送规则具体为：
获取最优路径中的第一节点，将待发送数据以及所述最优路径发送至所述第一节点，将通过所述第一节点将最优路径中的第一节点信息剔除后的路径定义为第一最优路径，通过获取最优路径中的第二节点，将所述待发送数据以及所述第一最优历经通过所述第一节点发送至所述第二节点，通过所述第二节点对所述第一最优路径的解析得到第三节点，将通过所述第二节点将最优路径中的第二节点信息剔除后的路径定义为第二最优路径，将所述待发送数据以及所述第二最优路径通过所述第二节点发送至所述第三节点，直至发送至目标节点。
如图2所示，一种基于最优路径的网络数据传输系统，包括：
全链路探测监控子系统100用于：通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，生成探测结果；
最优路径发现配置子系统200用于：基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；
网络转发协议子系统300用于：通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。
在一些可能的实施方式中，采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
优选地，在上述任意实施例中，所述探测结果包括：
剔除失效链路以及数据质量低于阈值的链路之外的链路，所述数据质量包括：丢包率以及时延值。
优选地，在上述任意实施例中，所述预设发送规则具体为：
获取最优路径中的第一节点，将待发送数据以及所述最优路径发送至所述第一节点，将通过所述第一节点将最优路径中的第一节点信息剔除后的路径定义为第一最优路径，通过获取最优路径中的第二节点，将所述待发送数据以及所述第一最优历经通过所述第一节点发送至所述第二节点，通过所述第二节点对所述第一最优路径的解析得到第三节点，将通过所述第二节点将最优路径中的第二节点信息剔除后的路径定义为第二最优路径，将所述待发送数据以及所述第二最优路径通过所述第二节点发送至所述第三节点，直至发送至目标节点。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的方法。
在一些可能的实施方式中，采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括上述存储介质、执行上述存储介质内的指令的处理器。
在一些可能的实施方式中，采用独创的网络传输协议，针对sdwan应用场景定制设计，具备拥塞控制，可靠性保障特性。数据面与控制面分离，动态灵活组网，便于运维管理。适用于超大规模组网场景，可扩展性好。兼容性好，系统能运行在通用服务器及标准交换机/路由器网络环境，没有特殊的硬件需求。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于最优路径的网络数据传输方法，其特征在于，包括：
步骤1，通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，并基于健康状态结果生成探测结果；
步骤2，基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；
步骤3，通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于最优路径的网络数据传输方法，其特征在于，所述探测结果包括：
剔除失效链路以及数据质量低于阈值的链路之外的链路，所述数据质量包括：丢包率以及时延值。
3.根据权利要求1所述的一种基于最优路径的网络数据传输方法，其特征在于，所述预设发送规则具体为：
获取最优路径中的第一节点，将待发送数据以及所述最优路径发送至所述第一节点，将通过所述第一节点将最优路径中的第一节点信息剔除后的路径定义为第一最优路径，通过获取最优路径中的第二节点，将所述待发送数据以及所述第一最优历经通过所述第一节点发送至所述第二节点，通过所述第二节点对所述第一最优路径的解析得到第三节点，将通过所述第二节点将最优路径中的第二节点信息剔除后的路径定义为第二最优路径，将所述待发送数据以及所述第二最优路径通过所述第二节点发送至所述第三节点，直至发送至目标节点。
4.一种基于最优路径的网络数据传输系统，其特征在于，包括：
全链路探测监控子系统用于：通过心跳周期性探测方法获取所有网络节点之间链路的健康状态，并基于健康状态结果生成探测结果；
最优路径发现配置子系统用于：基于探测结果，为任一用户生成数据通信的最优路径；
网络转发协议子系统用于：通过所述最优路径，结合预设发送规则，完成数据传输。
5.根据权利要求4所述的一种基于最优路径的网络数据传输系统，其特征在于，所述探测结果包括：
剔除失效链路以及数据质量低于阈值的链路之外的链路，所述数据质量包括：丢包率以及时延值。
6.根据权利要求4所述的一种基于最优路径的网络数据传输系统，其特征在于，所述预设发送规则具体为：
获取最优路径中的第一节点，将待发送数据以及所述最优路径发送至所述第一节点，将通过所述第一节点将最优路径中的第一节点信息剔除后的路径定义为第一最优路径，通过获取最优路径中的第二节点，将所述待发送数据以及所述第一最优历经通过所述第一节点发送至所述第二节点，通过所述第二节点对所述第一最优路径的解析得到第三节点，将通过所述第二节点将最优路径中的第二节点信息剔除后的路径定义为第二最优路径，将所述待发送数据以及所述第二最优路径通过所述第二节点发送至所述第三节点，直至发送至目标节点。
7.一种存储介质，其特征在于，所述介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至3中任一项所述的方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求7所述的存储介质、执行所述存储介质内的指令的处理器。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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