DE69835261T2

DE69835261T2 - Mehrweg-Leitweglenkung

Info

Publication number: DE69835261T2
Application number: DE69835261T
Authority: DE
Inventors: Paolo Cambridge Narvaez-Guarnieri; Hong-Yi Trenton Falls Tzeng; Kai-Yeung Charlestown Siu
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: EP0903895B1; JPH11154981A; US6347078B1; DE69835261D1; EP0903895A3; EP0903895A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Routen von Datenpaketen zu einem Zielknoten innerhalb eines Paketvermittlungsnetzes. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Mehrweg-Leitlenkungsschema, welches eine neuartige Datenstruktur verwendet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In Paketvermittlungsnetzen wie dem Internet, durchquert ein Paket von einem Ursprung dazwischen liegende Netzwerkrouter, bevor es sein Ziel erreicht. Bevor ein Paket an einem Router ankommt, wird ein Routerprotokoll verwendet, um das Vorhandensein und den Status aller Router und Verbindungsstrecken dazwischen im Netzwerk zu bestimmen. Diese Information wird durch den Router dazu verwendet, um eine geeignete nächste Teilstrecke für ein ankommendes Paket mit einem gegebenen Ziel zu bestimmen. Die nächste Teilstrecke umfasst den nächsten Router entlang des Weges zum Ziel und den ausgehenden Ausgang des gegenwärtigen Routers, der zum nächsten Router verbindet. Ein weit verbreitetes Verbindungsstreckenzustandsrouterprotokoll ist Open Shortest Path First ("OSPF").
Unter Annahme der laufenden Verbindungsstreckenzustände im Netzwerk (z.B. verringerte Brandbreite, erhöhte Bandbreite, getrennt, wieder verbunden) verfolgt jeder Router S einen kürzesten Pfadbaum "SPT" von S zu jedem anderen Router im Netzwerk. Da der Router nur einen kürzesten Pfad von S für jeden Zielrouter behält, wird die erste Teilstrecke von S entlang dieses Pfades als die nächste Teilstrecke verwendet, um alle Pakete mit dem gleichen gegebenen Ziel weiterzuschicken.
Obwohl ein Router, welcher OSPF verwendet, umfassende Information über die regionale Netzwerktopologie be sitzt, bestimmt er nur die lokale Route eines Pakets, d.h. die nächste Teilstrecke. Wenn jeder Router solche Nächste-Teilstrecke-Informationen, basierend auf einem SPT, berechnet, wird jedes Paket garantiert entlang eines schleifenfreien Pfades zu seinem Ziel weitergeleitet. Ein schleifenfreier Pfad ist ein Pfad, welcher nicht denselben Router mehr als einmal umfasst. Mehrfache SPTs, welche am Router S verwurzelt sind, können in einem Netzwerk nebeneinander bestehen. In solch einem Fall gibt es mehrfache Wahlmöglichkeiten für die nächsten Teilstrecken von S, um ein Paket weiterzuleiten, wobei jede davon auf einem unterschiedlichen Weg derselben kürzesten Distanz führen wird. Das Paket kann auf jedem dieser nächsten Sprünge weitergeleitet werden.
Routerprotokolle, welche nur einen kürzesten Pfad zulassen, leiden unter mehreren Unzulänglichkeiten. Zum Beispiel, wenn unmittelbar vor dem Abschicken eines Pakets entlang seiner nächsten Teilstrecke ein Router erfährt, dass eine Verbindung entlang des Pfades heruntergefahren ist, muss der Router zuerst einen neuen einzigen kürzesten Pfad berechnen und kann nur dann das Paket entlang der neuen nächsten Teilstrecke abschicken.
Das Verfahren des einzigen kürzesten Pfades berücksichtigt nicht Netzwerklastüberlegungen. Folglich wird auch, wenn ein Pfad sehr viel Verkehr aufweist, das Paket entlang jenem Pfad weitergeleitet, wenn er der kürzeste zu seinem Ziel ist. Des Weiteren ist es bekannt, dass das Finden eines optimalen Pfades, welches gewisse QoS Einschränkungen befriedigt, im Allgemeinen berechnungsmäßig schwierig ist (NP-komplett). Da einige QoS Parameter, welche optimiert werden müssen, von der Netzverkehrslast abhängen können und sich folglich dynamisch über eine kurze Zeitspanne verändern können, kann das Finden eines optimalen Pfades unlösbar auch für ein Netzwerk von gemäßigtem Ausmaß werden. Auch für QoS Parameter, welche sich nicht häufig verändern, kann das Bestimmen des optimalen Pfades von einem Router umfassendes Wissen dieser Parameter im Netzwerk erfordern und eine lokale Veränderung in diesen Parametern würde daher zu allen Konten im Netzwerk verbreitet werden müssen. Folglich können in den meisten Fällen nur suboptimale Pfade berechnet werden.
EP-A-0 465 090 offenbart ein Überlastungssteuerungsschema für verbindungslose Netzwerke, welches Überlastung durch Umleiten eines Teils des Verkehrs von einem überlasteten primären Pfad auf einen vordefinierten alternativen Pfad erleichtert. Ein Verfahren zum Routen von Informationspaketen von einem ersten Knoten in einem Netzwerk von miteinander verbundenen Knoten zu einem Zielknoten umfasst das Bilden einer ersten Tabelle, welche die Primärroute, die durch die Informationspakete zu einem ersten Knoten, der für einen Zielknoten bestimmt wurde, enthält, und das Bilden einer zweiten Tabelle, welche eine alternative Route, die von den Informationspaketen genommen werden soll, wenn die Primärroute verstopft ist. Insbesondere EP-A-0 465 090 lehrt und beansprucht das Überwachen von Verstopfung in einem Netzwerk und das Routen eines Teils der Informationspakete über die alternative Route beim Vorhandensein von Verstopfung.
Ogier R G et al.: "Efficient Algorithmus for Optimal Alternate Routing in Communication Networks" Proceedings of the International Conference on Communications (ICC), Genf, 23. – 26. Mai, 1993, Vol. 2, 23. Mai 1993, Seiten 676-680, XP000371172 Institute of Electrical and Electronics Engineers, offenbart Algorithmen zum Vorabberechnen kürzester alternativer Pfade in einem Kommunikationsnetzwerk. Der erste Algorithmus beschäftigt sich mit dem Problem des alternativen Routens um Knotenausfälle herum, wenn von einer feststehenden Quelle zu allen Zielen geroutet wird. Der zweite Algorithmus handelt von alternativem Routen um Verbindungsstrecken ausfälle, wenn von allen Ursprüngen zu einem feststehenden Ziel geroutet wird. Der dritte Algorithmus behandelt das Problem von alternativem Routen um Knoten- und/oder Verbindungsstreckenausfälle, wenn von allen Ursprüngen zu allen Zielen geroutet wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Verfahren und ein Router gemäß der Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen festgelegt. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen festgelegt.
Die vorliegende Erfindung verwendet einen Mehrfach-Weg-Algorithmus (hierin als "MPA" bezeichnet), um einen Router in die Lage zu versetzen, Pakete auf mehrere realisierbare nächste Teilstrecken weiterzuleiten, welche nicht unbedingt darauf beschränkt sind, ein Teil eines kürzesten Weges vom Router zum Ziel des Paketes zu sein. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung garantiert jedoch trotzdem, dass alle Pakete zu ihrem Ziel auf schleifenfreien Wegen geroutet werden. Allgemein wird für jeden Weg, welcher eine unterschiedliche nächste Teilstrecke durchquert, garantiert, dass er schleifenfrei ist, wenn er die Einschränkung befriedigt, dass sich die kürzeste Distanz vom implementierten Router zum Ziel auf jeder nächsten Teilstrecke verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet der MPA eine neuartige Datenstruktur, welche Information speichert, die in Verbindung mit jedem Router (Knoten) im Netzwerk steht, welcher ein möglicher Zielknoten ist. Insbesondere enthält die Datenstruktur mindestens die folgenden Attribute: die kürzeste Distanz vom implementierten Router zum Zielrouter; die Kosten jeder Verbindungsstrecke vom implementierten Router zu jeder möglichen nächsten Teilstrecke; und für jede mögliche nächste Teilstrecke, die kürzeste Distanz vom implementierten Router zum Zielknoten entlang eines Weges, welcher jene bestimmte nächste Teilstrecke durchquert.
Unter Verwendung dieser Datenstruktur werden mehrere nächste Teilstrecken durch Auswählen nächster Teilstrecken aus den möglichen nächsten Teilstrecken berechnet, deren kürzestes Entfernungsattribut beim Durchlaufen der nächsten Teilstrecke minus die Kosten der Verbindungsstrecke vom implementierten Router zur nächsten Teilstrecke geringer ist als der kürzeste Weg vom implementierten Router zum Zielknoten.
Das Verfahren und die Datenstruktur der vorliegenden Erfindung kann wirkungsvoll als eine Add-on-Komponente zu bestehenden Routerprotokollen wie OSPF implementiert werden. Jeder MPA implementierende Router verwendet die Topologieinformation, welche durch die Routerprotokolle ausgetauscht wird, um mehrere Wege zwischen einer gegebenen Quelle und einem gegebenen Ziel zu berechnen. Darüber hinaus können herkömmliche Router, welche auf Routen gemäß dem kürzesten Weg basieren, im gleichen Netzwerk mit MPA implementierenden Routern gemeinsam existieren, um schleifenfreies Routen für jedes Paket zu garantieren. Allgemein kann ein MPA implementierender Router mit jedem Router, dessen Routerprotokoll den schleifenfreien Grundsatz einsetzt, zusammenarbeiten.
Durch Beibehalten mehrerer realisierbarer nächster Teilstrecken in einem Router für jedes Ziel erfolgt die Korrektur eines Verbindungsstreckenausfalls viel schneller als bislang möglich, da der Korrekturmechanismus, welcher alternative Wege benützt, lokal durch den Router implementiert werden kann und es fast keine Verzögerung gibt, die durch den Verbindungsstreckenausfall zu Stande kommt. Andererseits würde der Router ohne MPA nach dem Erfassen eines Verbindungsstreckenausfalls den Verbindungsstreckenausfall im ganzen Netzwerk weiterverbreiten müssen, dann den kürzesten Weg neu berechnen müssen, um einen neuen alternativen Weg zu bestimmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine grafische Darstellung der Datenstruktur, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine grafische Darstellung der Datenstruktur, die in einem herkömmlichen Kürzester-Wegebaum-Algorithmus verwendet wird.
3 stellt eine Routerarchitektur dar, welche den MPA-Algorithmus einsetzt, wie gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
4 ist eine Darstellung eines Netzwerks aus Routern, darunter ein Quellrouter S und ein Zielrouter D.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Paketrouterverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Bereitstellen bei jedem Router von alternativen mehrfachen nächsten Teilstrecken, um ein empfangenes Paket weiterzuleiten. Die einzige Einschränkung in der Berechnung der mehreren nächsten Teilstrecken besteht darin, dass die Wege zum Ziel des Pakets, die sich aus diesen nächsten Teilstrecken ergeben, das Paket nicht zu einem Router zurückleiten dürfen, den es zuvor bereits erreicht hat. In anderen Worten, die Wege dieser alternativen nächsten Teilstrecken sollten schleifenfrei sein. Wie oben besprochen, garantiert das OSPF-Protokoll, welches auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt ist, das schleifenfreie Routen zu jedem Ziel durch Beschränken jedes Routers darauf, die nächste Teilstrecke auf der Basis eines SPT auszuwählen. Jedoch kann ein schleifenfreier Weg garantiert werden, auch wenn er nicht den kürzesten Weg zu einem Ziel darstellt. Zum Beispiel ist jeder Weg zu einem Ziel, welcher eine bestimmte nächste Teilstrecke von einem Router S durchläuft, schleifenfrei, wenn der Abstand zum Ziel fortlaufend bei jeder nächsten Teilstrecke abnimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können realisierbare nächste Teilstrecken von einem Router S, d.i. die nächsten Teilstrecken, welche auf einem schleifenfreien Weg zu einem Ziel liegen, garantiert werden, wo die kürzeste Distanz von S zum Ziel, die eine gegebene nächste Teilstrecke durchquert, minus die Kosten der Verbindungsstrecke (d.i. ihre Teilstrecke) von S zu jener nächsten Teilstrecke kürzer ist als die absolute kürzeste Distanz von S zum Ziel. Zum Beispiel, wenn der Router R die nächste Teilstrecke vom Router S entlang eines kürzesten Weges von S zum Zielrouter D ist, dann muss der Abstand zwischen R und D, d.i. d(R, D), geringer sein als der Abstand von S zu D, d.i. d(S, D). Durch Extrapolieren von R zu einem nächsten Router R_i, welcher auch ein Router sein kann, der nicht auf dem kürzesten Weg zwischen S und D liegt, kann ein schleifenfreier Weg von S bis D mit einer nächsten Teilstrecke zu R_i garantiert werden, wenn d(R_i, D) < d (S, D).
Mit Bezugnahme auf 4 wird ein Netzwerk von Routern gezeigt, darunter der Ursprungsrouter S, der Zielrouter D und eine Mehrzahl von Routern R. Jede Verbindungsstrecke zwischen den Routern ist nummeriert und es wird angenommen, dass jede Verbindungsstrecke dieselben Kosten oder Teilstrecke aufweist. In diesem Beispiel ist klar, dass es drei kürzeste Wege gibt: (i) 1-2-3; (ii) 7-9-10; und (iii) 4-14-3.
Jedoch gibt es zusätzlich zu diesen kürzesten Wegen mindestens vierundzwanzig weitere schleifenfreie Wege. Insbesondere 1-5-6-14-3; 1-5-6-15-16-3; 1-5-6-15-12-13; 1-5-6-8-9-10; 1-5-6-8-9-11-16-3; 1-5-6-8-9-11-12-13; 4- 5-2-3; 4-6-15-16-3; 4-6-15-12-13; 4-6-15-11-10; 4-6-8-9-10; 4-6-8-9-11-16-3; 4-6-8-9-11-12-13; 7-9-11-16-3; 7-9-11-12-13; 7-8-15-16-3; 7-8-15-11-10; 7-8-15-12-13; 7-8-6-14-3; 7-8-6-14-16-12-13; 7-8-6-14-16-11-10; 7-8-6-5-2-3; 7-8-6-5-2-16-11-10; 7-8-6-5-2-16-12-13. Ein nicht realisierbarer Schleifenweg jedoch besteht zum Beispiel auf dem Pfad 7-8-6-5-2-16-15 ..., da die Verbindungsstrecke 15 das Paket zu einem Router zurückbringt, welcher zuvor zwischen den Verbindungsstrecken 8 und 6 eingebunden war.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nützt der MPA der vorliegenden Erfindung die Datenstruktur aus 1, um alternative realisierbare nächste Teilstrecken von einem Router, dessen kürzeste Teilstrecken zum Ziel kürzer sind als die kürzeste Teilstrecke vom Router zum Ziel, zu berechnen.
Während der Ausführung verfolgt ein herkömmlicher SPT-Algorithmus üblicherweise gewisse Zustandsinformationen über jeden Knoten im Netzwerk. Siehe E.Dijkstra, "A Note to Two Problems in Connection with Graphs", Numerical Mathematics, Vol. 1, pp. 115-126 (1959); R. Bellman, "On a Routing Problem" Quarterly of Applied Mathematics, Vol. 16, pp.87-90 (1958). Typischerweise besteht solche Information aus einem Distanzattribut 210, dem Nächste-Teilstrecke-Attribut vom Router 220 und vielleicht einem Ursprungsattribut für jeden Knoten 230, wie in 2 gezeigt. Bei jeder Teilstrecke während der Ausführung des SPT-Algorithmus im Router S stellt das Distanzattribut 210 des Zielknotens X die Distanz des kürzesten Pfades dar, welcher bisher vom Router S zum Knoten X gefunden wurde, während das Nächste-Teilstrecke-Attribut beziehungsweise das Ursprungsattribut die erste Teilstrecke vom Router S und die letzte Teilstrecke zum Router S identifizieren.
Die Datenstruktur von 1 jedoch enthält mehr Zustandsinformationen über jeden Knoten im Netzwerk ohne besondere Berechnungskomplexität auf sich zu laden. Genauer gesagt, behält ein gegebener Router S für jeden Zielknoten X die kürzeste Distanz d(S, X) vom Router S zu X. Diese Information kann mit bestehenden SPT-Algorithmen wie jenen, die in Dijkstra und Bellman; oben; gelehrt wurden, berechnet werden. Außerdem wird die Distanz oder die Kosten w(S, p) für jede hinausgehende Verbindungsstrecke, die den Router S mit einer möglichen nächsten Teilstrecke p verbindet, ebenfalls behalten. Des Weiteren verfolgt die Datenstruktur die Länge des kürzesten Wegs, welcher p als die nächste Teilstrecke von S einsetzt, welche als d_P(S, X) bezeichnet wird. Wenn die MPA- Ausführung endet, sollte d_P(S, X) gleich der Summe aus w(S, p) und der kürzesten Distanz, die gefunden wurde, d(p, X) von p zu X sein. Durch Behalten dieser Datenstruktur identifiziert der MPA realisierbare nächste Teilstrecken für das Ziel X unter Verwendung der Prinzipien, die oben besprochen wurden: nämlich es besteht ein realisierbarer Pfad, welcher die nächste Teilstrecke p benützt, wenn d_P(S, X) – w(S, p) < d(S, X).
Während alle nächsten Teilstrecken, welche die obige Ungleichheit erfüllen, realisierbar sind und durch den MPA offengelegt werden können, ist es möglich, dass zusätzliche nächste Teilstrecken existieren, welche nicht offengelegt werden. Durch das Durchsuchen von Wegen kann die Datenstruktur an jedem Knoten aktualisiert werden, was die Anzahl der realisierbaren nächsten Teilstrecken erhöht. So lange die kürzeste Distanz zu jedem Knoten richtig berechnet wird, werden die sich ergebenden realisierbaren nächsten Teilstrecken nicht zu einer Schleife führen.
Mit den alternativen realisierbaren Teilstrecken für ein gegebenes Ziel können alternative Teilstrecken durch Vergleichen der MPA-Datenstrukturen, welche mit unterschiedlichen Zielen in Verbindung stehen, aufgebaut werden. Die meisten SPT-Algorithmen, die auf die sem Gebiet der Technik bekannt sind, vergleichen ständig die Distanzattribute zwei benachbarter Knoten. Die Distanzattribute eines Knotens nähern sich dem kürzesten Abstand vom Ursprung zu jenem Knoten an. Das Distanzattribut des Knotens X vom Ursprung S, berechnet durch den SPT-Algorithmus, ist im entsprechenden Feld 210 der kürzesten Distanz von S zu X enthalten und wird durch den SPT-Algorithmus unabhängig von anderen Tätigkeiten des MPA aktualisiert.
Mit Bezugnahme auf 3 umfasst der erweiterte Routeralgorithmus 300 gemäß der vorliegenden Erfindung diese Module: MPA-Algorithmus 301, herkömmlicher Routeralgorithmus 302 und Routerprotokollspeicher 303. MPA-Algorithmus und Herkömmlicher Routeralgorithmus 301 und 302, während sie auch mit Hardware implementiert sein können, umfassen typischerweise Software, welche auf einem Standardmikroprozessor ausgeführt wird, welcher die Rechenleistung von wenigstens einem Chip eines Power PC oder der Pentium-Klasse aufweist. Routerprotokollspeicher 303 umfasst typischerweise wenigstens 4 Megabytes ("MB") RAM, wobei 3MB typischerweise dem Herkömmlichen Algorithmus 302 und 1MB dem MPA-Algorithmus zugewiesen sind. Des Weiteren ist es möglich, körperlich getrennte RAM-Chips für die Verwendung durch jeden der Algorithmen 301 und 302 bereitzustellen. Die Weiterleittabelle 350 umfasst typischerweise wenigstens 4MB RAM.
Jedes Mal, wenn der SPT-Algorithmus, dargestellt durch Block 302, einen Vergleich zwischen den Knoten a und b durchführt, ist das Distanzattribut vom Ursprung S nach b, d_opt(b), gleich mit den kleineren Werten zwischen seinem alten Wert und der Summe von d_opt(a) + w(a, b).
Des Weiteren wird mit jedem Vergleich durch den SPT-Algorithmus 302 zwischen den Knoten a und b der MPA Block 301 ausgelöst und beginnt seine eigenen Vergleiche. Für jede nächste Teilstrecke p vom Ursprung S wird die Distanz von S zu b auf das Minimum ihres alten Wertes und auf d_p(S, a) + w(a, b) gesetzt. Mit dem Abschluss des SPT-Algorithmus schließt der MPA auch ab und die Datenstruktur wird im Routerprotokollspeicher 303 aktualisiert.
Mit der Verfügbarkeit realisierbarer nächster Teilstrecken kann der Router die tatsächlichen nächste Teilstrecke für das Weiterleiten eines Pakets auf der Grundlage einer Vielzahl von Kriterien wie Rundlauf-Verfahren, Netzwerklast oder kürzeste Distanz auswählen. Die Fachleute auf diesem Gebiet der Technik sind in der Lage, verschiedene Auswahlkriterien abzuleiten.
Tatsächlich kann eines solcher Kriterien verwendet werden, um befriedigende Näherungslösungen zu QoS-Routen durch Entkoppeln des zu Grunde liegenden Optimierungsproblems, oben besprochen, in lokale und globale Berechnungen zu bestimmen. Zuerst werden realisierbare Wege, welche die globalen oder weniger häufig veränderten QoS-Einschränkungen befriedigen, berechnet. Dann kann unter diesen realisierbaren Wegen einer, welcher in Bezug auf die lokalen und häufiger veränderten QoS-Parameter optimiert ist, bestimmt werden.
In Bezug auf Lastausgleich sollte beachtet werden, dass die Implementation solch eines Schemas ein Mittel erforderlich machen kann, um die FIFO Ankunft von Paketen, wo FIFO durch das obere Schicht -Protokoll im Zielrouter angenommen wird, zu erhalten. Es kann also notwendig sein, zusätzliche Puffermittel und Verarbeitungsmöglichkeiten im Zielrouter, insbesondere wo FIFO nicht streng befolgt wird, vorzusehen.
Außerdem kann jeder Router in einer Weiterleittabelle, wie in 350 in 3, jede realisierbare nächste Teilstrecke für ein gegebenes Ziel berechnen und speichern oder nur eine einzige realisierbare nächste Teilstrecke in der Weiterleittabelle 350 behalten, wäh rend zusätzliche nächste Teilstreckeninformation im Routerprotokollspeicher 303 behalten wird.
Durch Behalten mehrerer realisierbarer nächster Teilstrecken in einem Router für jedes Ziel erfolgt die Korrektur von Verbindungsstreckenausfällen viel schneller als bislang möglich, da der Korrekturmechanismus, welcher alternative Wege verwendet, lokal durch den Router implementiert werden kann und es fast keine Verzögerung gibt, die durch den Verbindungsstreckenausfall mitgenommen wird. Andererseits würde ohne MPA nach dem Erfassen eines Verbindungsstreckenausfalls der Router im gesamten Netzwerk den Verbindungsstreckenausfall verbreiten, dann den Kürzesten-Weg-Baum neu berechnen müssen, um einen neuen alternativen Weg zu bestimmen.
Eine gründlichere Suche nach alternativen nächsten Teilstrecken kann durch paralleles Abarbeiten eines Satzes unabhängiger SPT-Algorithmen erzielt werden. Für jede nächste Teilstrecke p_i wird jeder SPT-Algorithmus, darunter ein dynamischer Algorithmus, d.i. ein Algorithmus, welcher einen neuen SPT durch neuerliches Anpassen des alten SPT berechnen kann, ausgeführt, wobei das Distanzattribut d_p(S, X) nur in der Datenstruktur verwendet wird, die mit dem Ziel X in Verbindung steht. (Während ein statischer Algorithmus einen gesamten kürzesten Weg neuerlich berechnet, erkennt ein dynamischer Algorithmus, dass der Großteil der Wegsegmente gleich bleiben wird und daher werden nur bestimmte Segmente erneut berechnet). Nachdem der SPT-Algorithmus ausgeführt ist, wird die Datenstruktur aktualisiert und alle jene nächsten Teilstrecken p_i, welche die obige Ungleichheit erfüllen, werden abgerufen.

Claims

Verfahren zum Leiten eines Datenpakets von einem implementierenden Router (R) zu einem Zielknoten (D) in einem Paketvermittlungsnetz, wobei das Datenpaket ursprünglich von einem Ursprungsknoten (S) im Paketvermittlungsnetz stammt, gekennzeichnet durch folgendes: A. Bestimmen und Speichern in einer Datenstruktur: die kürzeste Entfernung vom implementierenden Router (R) zum Zielknoten (D), die Kosten jeder Verbindungsstrecke vom implementierenden Router (R) zu jeder möglichen nächsten Teilstrecke (220); für jede der möglichen nächsten Teilstrecke (220) die kürzeste Entfernung vom implementierenden Router (R) zum Zielknoten (D) entlang einem diese bestimmte Teilstrecke (220) durchlaufenden Weg; B. Speichern der Datenstruktur in einem ersten Speichermittel (303) an diesem implementierenden Router (R); C. Verwenden der Datenstruktur zum Berechnen mehrerer realisierbarer nächster Teilstrecken (220) vom implementierenden Router (R) durch Auswählen realisierbarer nächster Teilstrecken aus möglichen nächsten Teilstrecken, die auf einem Weg von dem Ursprungsknoten (S) zum Zielknoten (D) liegen, wobei jede der realisierbaren nächsten Teilstrecken eine nächste Teilstrecke ist, für die die kürzeste Entfernung vom implementierenden Router (R) zum Zielknoten (D) entlang einem Weg, der die nächste Teilstrecke (220) durchläuft abzüglich Kosten der Verbindungsstrecke (1-16) von den implementierenden Routern (R) zu dieser nächsten Teilstrecke weniger als die kürzeste Entfernung vom implementierenden Router (R) zum Zielknoten (D) ist; D. Auswählen der optimalen des einen oder der mehreren realisierbaren nächsten Teilstrecken (220) zum Weiterleiten des Datenpakets; E. bei Bestimmung, daß ein Verbindungsstreckenausfall entlang dem die ausgewählte optimale realisierbare nächste Teilstrecke durchlaufenden Weg besteht und eine zweite realisierbare nächste Teilstrecke im Schritt C berechnet worden ist, Auswählen einer zweiten der einen oder mehreren realisierbaren nächsten Teilstrecken (220) zum Weiterleiten des Datenpakets.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der realisierbaren nächsten Teilstrecken (220) auf einem Weg von dem Ziel liegt, dessen kürzeste Entfernung weniger als die absolute kürzeste Entfernung vom Ursprungsknoten (S) zum Zielknoten (D) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der realisierbaren nächsten Teilstrecken (220) zu einem schleifenfreien Weg vom Ursprungsknoten (S) zum Zielknoten (D) führt, aber nicht darauf beschränkt ist, zu einem kürzesten Weg zwischen dem Ursprungsknoten (S) und dem Zielknoten (D) zu führen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Auswählens darauf beschränkt sind, eine realisierbare nächste Teilstrecke (220) auszuwählen, die im Vergleich zu allen des im ersten Speichermittel (303) gespeicherten einen oder der mehreren realisierbaren Teilstrecken (220) zum kürzesten Weg führt.
Verfahren zum Bestimmen von mehreren schleifenfreien Wegen von einem Ursprungsknoten (S) zu einem Zielknoten (D) in einem Paketvermittlungsnetz, wobei dieses Paketvermittlungsnetz eine Mehrzahl von Routern (R) umfaßt, gekennzeichnet durch den Schritt des Auswählens an jedem der Router (R) von realisierbaren nächsten Teilstrecken (220) aus möglichen nächsten Teilstrecken (220), wobei eine realisierbare nächste Teilstrecke eine nächste Teilstrecke ist, für die die kürzeste Entfernung vom Router (R) zum Zielknoten (D) entlang einem diese nächste Teilstrecke (220) durchlaufenden Weg abzüglich der Kosten der Verbindungsstrecke (1-16) vom Router (R) zu dieser nächsten Teilstrecke (220) weniger als die kürzeste Entfernung vom Router (R) zum Zielknoten (D) ist.
Router (R) zur Verwendung in einem Paketvermittlungsnetz zum Leiten eines von einem Ursprungsknoten (S) stammenden Datenpakets zu einem Zielknoten (D), gekennzeichnet durch Speichermittel (303) zum Speichern einer Datenstruktur, wobei diese Datenstruktur die kürzeste Entfernung von dem Router (R) zu einem Zielknoten (D) umfaßt, die Kosten der Verbindungsstrecke zu jeder nächsten Teilstrecke (220) vom Router (R) und für jede der nächsten Teilstrecken (220) die Entfernung des kürzesten Weges von dem Router (R) zum Zielknoten (D) unter Verwendung der nächsten Teilstrecke (220); und im Computer implementierte Mittel (301), ausgelegt zum Bestimmen von einer oder mehreren realisierbaren nächsten Teilstrecken (22) aus der Datenstruktur durch Auswählen realisierbarer nächster Teilstrecken (220) aus möglichen nächsten Teilstrecken (220), wobei eine realisierbare nächste Teilstrecke eine nächste Teilstrecke ist, für die die kürzeste Entfernung vom Router (R) zum Zielknoten (D) entlang einem diese nächste Teilstrecke (220) durchlaufenden Weg abzüglich der Kosten der Verbindungsstrecke vom Router (R) zu dieser nächsten Teilstrecke (220) weniger als die kürzeste Entfernung vom Router (R) zum Zielknoten (D) ist.