CN116489074A - 一种半自动段路由调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动段路由调度方法，通过数据发送端在数据发送的数据包中携带扩展字段指定数据传输需求，主动触发指定网络节点的网络测量，最终让设备/管理员为后续流量提供更符合自身需求的链路，以提高网络质量，满足个性化需求。本发明的方法不需要更改现有网络基础设施，只需更改业务软件的实现，即增加数据包的扩展包头，并修改网络管理软件支持该特性，能很好地响应客户端的高级定制化需求，如对链路的快速测量，同时定制性强，可根据用户需求传输用户数据，在数据包转发的过程中对数据包的转发进行更深层次地调度、选优等，对现有的SR进行扩展优化。

Description

一种半自动段路由调度方法

技术领域

本发明涉及网络流量调度技术领域，尤其涉及一种半自动段路由调度方法。

背景技术

随着物联网、云计算、边缘计算、5G等技术的发展以及各大行业数字化进程的加快和深入，网络流量呈爆炸式增长，网络规模越来越大，网络的基础设施也越来越复杂。为了能更好地管理和使用网络，软件定义网络(Software Defined Network，SDN)和段路由(Segment Routing，SR)得到了越来越广泛的使用，具有灵活性高、性能强、路由简化、可编程性强、易于管理和部署等优点。但SR在可扩展性等方面受限：如在复杂网络和跨域等情况下，它可能会受到网络规模的限制，虽然能够提供多条选择路径，但是很难保证所有路径的负载均衡等。同时SR也很难响应一些高级别的个性化需求。

现有方法，SR策略对入口节点上转发路径进行管理，SR策略的候选路径代表将流量从相应SR策略头端传送到端点的特定方式。每条候选路径(Candidate Path)有一个偏好值，路径的偏好值越高则越优选；CN109495385A公开一种实现非连续分段路由域的网络流量调度方法，通过在Underlay网络选择出的一些支持Segment Routing的设备节点构成Overlay网络，基于SID的标签转发只需要在Overlay上完成，外层通过GRE隧道进行IP路由，对底层网络屏蔽了实现。CN114448868A公开一种基于分段路由策略的路径调度方法、装置及设备，根据当前的调度目标确定骨干网中待进行调度的第一目标分段列表集合，将第一目标分段列表集合进行拷贝获得第二目标分段列表集合，并将第二目标分段列表集合存入预先构建的镜像系统中，以对镜像系统中的第二目标分段列表进行调度。CN114363235A公开一种在启用分段路由的网络中计算多路径的分段标识符列表，是多路径解决方案中的每个路径的分段标识符(SID)列表的技术；CN112511427A公开一种段路由业务处理方法、装置、路由设备及存储介质，获取目标节点的业务属性信息，向第二SR节点发送包含所述业务属性信息的通告消息；CN114363250A公开一种支持分段路由的网络中的多路径的重新计算方法，主要涉及段路由的网络中的多路径的重新计算方法。

然而，上述现有方法主要是对对标签、路径等信息进行优化，网络设备和管理员并不能很好地响应客户端的高级定制化需求，如对链路的快速测量，也无法在数据包转发的过程中对数据包的转发进行更深层次地调度、选优等。

发明内容

本发明的目的是提出一种半自动段路由调度方法，通过数据发送端在数据发送的数据包中携带扩展字段(tag)，主动触发指定网络节点的网络测量，最终让设备/管理员为后续流量提供更符合自身需求的链路以提高网络质量、满足个性化需求。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种半自动段路由调度方法，包括如下步骤：

S1、在客户端传输数据时，根据网络传输需求，在数据包包头内增加指定tag信息，tag信息至少包含网络传输需求及更新标志，在构造好数据包后，客户端发送数据包给SR路由器；网络传输需求包括但不限于时延敏感场景、带宽敏感场景和负载均衡场景；更新标志包括但不限于立即更新和周期性更新；

S2、SR路由器收到包含指定tag信息的数据包后，如果tag内的更新标志为立即更新，则SR路由器根据tag信息中的网络传输需求对到达目的地的网络进行测量，得到测量结果后将测量结果记录在本地；

S3、在网络测量完成后或客户端的tag信息中的更新标志不为立即更新时，SR路由器对数据包进行转发。

进一步地，步骤S1中，如客户端的传输需求需要变更，则在发送数据包前将tag信息中的更新标志设置为立即更新，再发送数据包。

进一步地，步骤S1中，在时延敏感场景下，客户端在发送数据过程中将网络传输需求设置为时间敏感型，同时将更新标志设置为周期性更新，并在扩展包头中指定更新周期；SR路由器在收到数据包后，将该信息写入测量表，并根据需求周期性对目标地址进行测量，SR路由器如果在多个周期内没有收到客户端相同需求的数据包，则停止进行网络测量，直至客户端发送新的需求。

进一步地，在带宽敏感场景下，客户端在数据发送过程中将网络传输需求设置为带宽敏感型，SR路由器在收到数据包后，根据管理员的设定完成数据包的转发，如不存在相应的设定，则根据设定的网络限制，主动进行带宽测量后完成转发。

进一步地，在负载均衡场景下，客户端在数据发送过程中将网络传输需求设置为负载均衡型后发送数据，当SR路由器收到客户端发送来的数据后，在存在多条网络路径的情况下，使用负载均衡的方式对客户端的数据包进行转发。

进一步地，步骤S3在SR路由器对数据包转发的过程中，SR路由器先检查下一个标签：

如到下一个标签对应的地址不需使用新的标签，则直接将数据包转发，出口为网络测量表内的出口；

如到下一个标签对应的地址需使用新的标签，则在弹出本地标签后，根据网络测量结果插入新的标签，并将数据包转发。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出的半自动段路由调度方法，通过数据发送端在数据发送的数据包中携带扩展字段指定数据传输需求，主动触发指定网络节点的网络测量，最终让设备/管理员为后续流量提供更符合自身需求的链路，以提高网络质量，满足个性化需求。本发明的方法不需要更改现有网络基础设施，只需更改业务软件的实现，即增加数据包的扩展包头，并修改网络管理软件支持该特性，能很好地响应客户端的高级定制化需求，如对链路的快速测量，同时定制性强，可根据用户需求传输用户数据，在数据包转发的过程中对数据包的转发进行更深层次地调度、选优等，对现有的SR进行扩展优化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的半自动段路由调度方法流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本技术方案，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、完整的描述。显然，所描述的实例仅仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出的半自动段路由调度方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、客户端增加tag信息

在客户端传输数据时，需要明确该数据包及后续发往同一/相近目的地址的数据包的网络传输需求，如高带宽、低时延等，然后根据网络传输需求，在数据包包头内增加指定tag信息，tag信息至少包含两部分内容，即网络传输需求及更新标志，在构造好数据包后，客户端发送数据包给SR路由器。

其中，网络传输需求包括但不限于时延敏感场景、带宽敏感场景和负载均衡场景；更新标志包括但不限于立即更新和周期性更新。

S2、SR路由器进行网络测量

SR路由器收到包含指定tag信息的数据包后，如果tag内的更新标志为立即更新，则SR路由器根据tag信息中的网络传输需求对到达目的地的网络进行测量(如采用ICMP协议测量往返时间)，得到测量结果后将测量结果(选路信息)记录在本地。

S3、SR路由器转发数据包

在网络测量完成后或客户端的tag信息中的更新标志不为立即更新时，SR路由器对数据包进行转发。

在SR路由器对数据包转发的过程中，SR路由器先检查下一个标签：

如到下一个标签对应的地址不需使用新的标签，则直接将数据包转发，出口为网络测量表内的出口；

如到下一个标签对应的地址需使用新的标签，则在弹出本地标签后，根据网络测量结果插入新的标签，并将数据包转发。

如客户端的传输需求需要变更，则在发送数据包前将tag信息中的更新标志设置为立即更新，再发送数据包。

实施例1时延敏感场景下的数据传输

在该场景下，客户端传输的数据对时延较为敏感，而探测时延对网络的影响较低，因此客户端在发送数据过程中将网络传输需求设置为时间敏感型，同时将更新标志设置为周期性更新，并在扩展包头中指定更新周期。

例如，将包头末位数值置为1，表示存在扩展包头，然后在包头后添加扩展包头，扩展包头包括包头长度、内容以及是否存在下一包头。在这里就将内容设置为类型等于更新周期，值等于更新周期。

SR路由器在收到数据包后，将该信息写入测量表(测量表头可包括目的地址，端口和测量方式以及测量值)，并根据需求周期性对目标地址进行测量，如测量方式为往返时间时，路由器根据目的地址，周期性测量不同端口到目的地地址的往返时间，并将该时间记录在测量表里。为了节省资源，SR路由器如果在多个周期内没有收到客户端相同需求的数据包，则停止进行网络测量，直至客户端发送新的需求。

实施例2带宽敏感场景下的数据传输

在该场景下，带宽测量可能会消耗大量的网络资源，而网络带宽相对变化较慢，因此可读取管理员的设定来完成，即客户端在数据发送过程中将网络传输需求设置为带宽敏感型。SR路由器在收到数据包后，根据管理员的设定完成数据包的转发，如不存在相应的设定，则根据设定的网络限制(如最低带宽要求)，主动进行带宽测量后完成转发。例如，在设备安装后，管理员会设置不同端口的速率，因此在该场景下，路由器可以根据管理员的设置选取接口，如果路由器有带宽测量功能，则直接通过该功能测量不同端口到目标地址的带宽，否则可以调用第三方库，如使用第三方设备上的iperf对目标地址进行带宽测量，并将测量结果写入测量表。

实施例3负载均衡场景下的数据传输

在该场景下，客户端在数据发送过程中将网络传输需求设置为负载均衡型后发送数据，当SR路由器收到客户端发送来的数据后，无须进行网络测量，在存在多条网络路径的情况下，使用负载均衡的方式对客户端的数据包进行转发。

实施例4其他场景下的数据传输

客户端和SR路由器、管理设备之间可以通过设置更多类型的tag，来完成更多种类的个性化传输需求。如根据不同时间段执行不同的策略，使用指定的运营商线路，使用最经济的线路，或者使用最空闲的端口等策略。

本发明提出的半自动段路由调度方法，通过数据发送端在数据发送的数据包中携带扩展字段指定数据传输需求，主动触发指定网络节点的网络测量，最终让设备/管理员为后续流量提供更符合自身需求的链路，以提高网络质量，满足个性化需求。本发明的方法不需要更改现有网络基础设施，只需更改业务软件的实现，即增加数据包的扩展包头，并修改网络管理软件支持该特性，能很好地响应客户端的高级定制化需求，如对链路的快速测量，同时定制性强，可根据用户需求传输用户数据，在数据包转发的过程中对数据包的转发进行更深层次地调度、选优等，对现有的SR进行扩展优化。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，并非用于限定本发明的保护范围。对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，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，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种半自动段路由调度方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在客户端传输数据时，根据网络传输需求，在数据包包头内增加指定tag信息，tag信息至少包含网络传输需求及更新标志，在构造好数据包后，客户端发送数据包给SR路由器；网络传输需求包括但不限于时延敏感场景、带宽敏感场景和负载均衡场景；更新标志包括但不限于立即更新和周期性更新；

S2、SR路由器收到包含指定tag信息的数据包后，如果tag内的更新标志为立即更新，则SR路由器根据tag信息中的网络传输需求对到达目的地的网络进行测量，得到测量结果后将测量结果记录在本地；

S3、在网络测量完成后或客户端的tag信息中的更新标志不为立即更新时，SR路由器对数据包进行转发。

2.根据权利要求1所述的半自动段路由调度方法，其特征在于，步骤S1中，如客户端的传输需求需要变更，则在发送数据包前将tag信息中的更新标志设置为立即更新，再发送数据包。

3.根据权利要求1所述的半自动段路由调度方法，其特征在于，步骤S1中，在时延敏感场景下，客户端在发送数据过程中将网络传输需求设置为时间敏感型，同时将更新标志设置为周期性更新，并在扩展包头中指定更新周期；SR路由器在收到数据包后，将该信息写入测量表，并根据需求周期性对目标地址进行测量，SR路由器如果在多个周期内没有收到客户端相同需求的数据包，则停止进行网络测量，直至客户端发送新的需求。

4.根据权利要求1所述的半自动段路由调度方法，其特征在于，在带宽敏感场景下，客户端在数据发送过程中将网络传输需求设置为带宽敏感型，SR路由器在收到数据包后，根据管理员的设定完成数据包的转发，如不存在相应的设定，则根据设定的网络限制，主动进行带宽测量后完成转发。

5.根据权利要求1所述的半自动段路由调度方法，其特征在于，在负载均衡场景下，客户端在数据发送过程中将网络传输需求设置为负载均衡型后发送数据，当SR路由器收到客户端发送来的数据后，在存在多条网络路径的情况下，使用负载均衡的方式对客户端的数据包进行转发。

6.根据权利要求1所述的半自动段路由调度方法，其特征在于，步骤S3在SR路由器对数据包转发的过程中，SR路由器先检查下一个标签：

如到下一个标签对应的地址不需使用新的标签，则直接将数据包转发，出口为网络测量表内的出口；

如到下一个标签对应的地址需使用新的标签，则在弹出本地标签后，根据网络测量结果插入新的标签，并将数据包转发。