RU2678470C1 - Data blocks in the switched network multi-routing method - Google Patents
Data blocks in the switched network multi-routing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678470C1 RU2678470C1 RU2018117573A RU2018117573A RU2678470C1 RU 2678470 C1 RU2678470 C1 RU 2678470C1 RU 2018117573 A RU2018117573 A RU 2018117573A RU 2018117573 A RU2018117573 A RU 2018117573A RU 2678470 C1 RU2678470 C1 RU 2678470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- network
- data
- nodes
- routing
- route
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/12—Shortest path evaluation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/24—Multipath
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/44—Distributed routing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/54—Organization of routing tables
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электросвязи, а именно, к способам маршрутизации данных, и может быть использовано в существующих и создаваемых сетях с коммутацией блоков данных (сообщений, пакетов, ячеек, сегментов потока данных и т.д.) для обеспечения инжиниринга трафика (Traffic Engineering, TE) и параллельной доставки сегментов одного потока данных по разным маршрутам с целью сокращения времени доведения потоков в сети.The invention relates to telecommunications, and in particular, to data routing methods, and can be used in existing and emerging networks with switching data blocks (messages, packets, cells, segments of the data stream, etc.) to provide traffic engineering (Traffic Engineering, TE) and parallel delivery of segments of the same data stream along different routes in order to reduce the time to bring the streams to the network.
В настоящее время имеется ряд общеизвестных протоколов маршрутизации – RIP (Routing Information Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), EIGRP (Extended IGRP), IS-IS (Intermediate System – to– Intermediate System), OSPF (Open Shortest Path First), PNNI (Private Network – to – Network Interface) и др. Перечисленные протоколы, в основу которых положены решения задачи поиска «кратчайшего пути», реализуют преимущественно одношаговую, однопутевую стратегию маршрутизации. При одношаговой маршрутизации каждый маршрутизатор ответственен за выбор только одного шага маршрута (до следующего маршрутизатора), а окончательный маршрут складывается в результате работы всех маршрутизаторов.Currently, there are a number of well-known routing protocols - RIP (Routing Information Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), EIGRP (Extended IGRP), IS-IS (Intermediate System - to– Intermediate System), OSPF (Open Shortest Path First) , PNNI (Private Network - to - Network Interface), etc. The listed protocols, which are based on the solutions of the "shortest path" search problem, implement mainly a one-step, one-way routing strategy. In one-step routing, each router is responsible for choosing only one step of the route (to the next router), and the final route is the result of all routers.
В ряде протоколов маршрутизации из вышеперечисленных предусмотрена балансировка нагрузки, предполагающая многопутевую маршрутизацию передаваемых данных. Известен, например, способ многопутевой маршрутизации с использованием расщепления потока трафика данных (патент RU №2636665, МПК H04W 40/02, H04L 12/803, опубл. 27.11.2017), заключающийся в том, что принимают промежуточной системой потоки трафика данных от оконечной системы отправителя, каждый поток трафика данных представлен в виде протокольных блоков данных или байтов, расщепляют в промежуточной системе каждый поток трафика данных на два или более субпотоков трафика данных, каждый субпоток трафика данных представлен в виде протокольных блоков данных или байтов соответствующего потока трафика данных, маршрутизируют протокольные блоки данных или байты каждого субпотока трафика данных по двум или более надежным маршрутам в промежуточной системе, рекомбинируют в промежуточной системе каждый поток трафика данных, состоящий из двух или более субпотоков трафика данных, передают от промежуточной системы потоки трафика данных в оконечную систему получателя. Вычисляют два или более надежных маршрута в сети связи, при этом используют композицию алгоритмов Дейкстры, построение усеченного дерева событий в ширину и метод объединения простых цепей с учетом эффекта поглощения, заполняют таблицы маршрутизации для двух или более надежных маршрутов сети связи в порядке уменьшения их надежности, формируют вектор величин расщепления потока трафика данных на два или более субпотоков трафика данных с учетом вычисленных надежных маршрутов сети связи, пропускной способности каналов связи, загрузки каналов связи.A number of routing protocols out of the above provide load balancing, which assumes multi-path routing of transmitted data. There is, for example, a multi-path routing method using splitting a data traffic stream (patent RU No. 2636665, IPC H04W 40/02, H04L 12/803, publ. 11/27/2017), which consists in the fact that the intermediate system receives data traffic flows from the terminal sender systems, each data traffic stream is represented as protocol data units or bytes, in the intermediate system, each data traffic stream is split into two or more data traffic substreams, each data traffic substream is represented as protocol data blocks or and bytes of the corresponding data traffic stream, route protocol data units or bytes of each data traffic substream along two or more reliable routes in the intermediate system, recombine each data traffic stream consisting of two or more data traffic substreams in the intermediate system, and the streams are transmitted from the intermediate system data traffic to the destination terminal system. Two or more reliable routes in the communication network are calculated, using a combination of Dijkstra's algorithms, constructing a truncated tree of events wide and a method for combining simple chains taking into account the absorption effect, filling out routing tables for two or more reliable routes of the communication network in order to reduce their reliability, form a vector of values of splitting the data traffic stream into two or more substreams of data traffic, taking into account the calculated reliable routes of the communication network, the throughput of communication channels, download channel communication fishing.
Недостатки подобных способов маршрутизации следующие. Из найденного пути в таблице маршрутизации запоминается только следующий IP-адрес ближайшего маршрутизатора (одношаговая маршрутизация), а остальные промежуточные адреса отбрасываются. Каждый маршрутизатор в IP-сетях принимает решение только об одном шаге маршрута. В конечном итоге все потоки сходятся на более «лучшем» ресурсе. Кроме того, организация параллельной доставки сегментов одного потока по разным маршрутам невозможна.The disadvantages of such routing methods are as follows. From the found path in the routing table, only the next IP address of the nearest router (one-step routing) is remembered, and the remaining intermediate addresses are discarded. Each router in IP networks decides on only one step of the route. Ultimately, all threads converge on a more “better” resource. In addition, the organization of parallel delivery of segments of the same stream on different routes is impossible.
Многошаговые способы маршрутизации – это маршрутизация от источника. В соответствии с этим способом узел (маршрутизатор, коммутатор, сервер и т.д.) абонента-отправителя задает полный маршрут следования блока данных через все промежуточные узлы. Самой известной реализацией многошаговой маршрутизации является протокол MPLS (Multi-Protocol Label Switching – многопротокольная коммутация на основе использования меток). Кроме того, известен, например, способ многошаговой маршрутизации из заявки № 2016127806 от 19.01.2015 (МПК H04L 12/28 (2006.01), H04L 29/06 (2006.01)), последнее изменение статуса: 20.12.2017, заключающийся в том, что способ содержит этапы, на которых принимают, на граничном узле в домене, пакет данных по междоменному пути, причем к пакету данных присоединен заголовок пакета, несущий список переходов на маршруте от источника, причем список переходов на маршруте от источника указывает идентификатор пути отрезка внутридоменного пути без указания отдельных переходов вдоль отрезка внутридоменного пути, и причем отрезок внутридоменного пути является участком междоменного пути, который проходит через данный домен; идентифицируют, на граничном узле, список переходов, связанный с идентификатором пути, причем список переходов указывает последовательность переходов вдоль отрезка внутридоменного пути; заменяют в заголовке пакета идентификатор пути упомянутым списком переходов; и ретранслируют пакет данных на следующий переход отрезка внутридоменного пути в соответствии с упомянутым списком переходов.Multistep routing methods are source routing. In accordance with this method, the node (router, switch, server, etc.) of the sending subscriber sets the complete route of the data block through all intermediate nodes. The most famous implementation of multi-step routing is the MPLS protocol (Multi-Protocol Label Switching - multi-protocol switching based on the use of labels). In addition, it is known, for example, a multi-step routing method from application No. 2016127806 dated 01/19/2015 (IPC H04L 12/28 (2006.01), H04L 29/06 (2006.01)), the last change in status: 12/20/2017, namely, that the method comprises the steps of receiving, at a boundary node in a domain, a data packet along an interdomain path, the packet header having a list of jumps on the route from the source attached to the data packet, the list of jumps on the route from the source indicating the identifier of the path segment of the intra-domain path without indications of individual transitions along about intradomain cutting path, and wherein the segment is a portion intradomain path interdomain path that passes through the active domain; identify, at the boundary node, a transition list associated with the path identifier, the transition list indicating a sequence of transitions along a segment of the intra-domain path; replace the path identifier in the packet header with the transition list; and relay the data packet to the next transition of the segment of the intra-domain path in accordance with the list of transitions.
В рамках технологии MPLS предусмотрена процедура инжиниринга трафика, предполагающая многопутевую маршрутизацию передаваемых данных. Под Traffic Engineering понимаются методы и механизмы, которые позволяют достичь сбалансированной загрузки всех ресурсов сети путем рационального выбора набора маршрутов прохождения трафика через сеть. Реализацией такого механизма является протокол MPLS TE (документ RFC 2702 «Requirement for Traffic Engineering Over MPLS). Для того, чтобы пакеты продвигались не с помощью таблиц маршрутизации, а с помощью таблиц коммутации, используется технология продвижения пакетов по меткам – MPLS.As part of the MPLS technology, a traffic engineering procedure is envisaged, which assumes multi-path routing of transmitted data. Traffic Engineering refers to methods and mechanisms that allow achieving a balanced load of all network resources by rational selection of a set of routes for traffic flow through the network. An implementation of this mechanism is the MPLS TE protocol (RFC 2702, Requirement for Traffic Engineering Over MPLS). In order to ensure that packets are not promoted using routing tables, but using switching tables, MPLS is used to promote packets by labels.
MPLS TE сложен в осуществлении, так как на практике необходимо построение транспортной сети на базе технологии MPLS и разворачивание стека дополнительных расширяющих протоколов, что делает данную технологию доступной только для операторов связи и крупных корпораций, а для построения плана распределения нагрузки часто используются данные, имеющие статистическую природу и не отражающие возможные непредвиденные изменения трафика. Кроме того, к недостаткам можно отнести плохую масштабируемость решений MPLS TE, обусловленную квадратичной скоростью роста количества виртуальных туннелей в полносвязной топологии единой транспортной сети. Известно, что выбор путей для туннелей под каждый поток обычно осуществляется по очереди методом «кратчайшего пути». При этом администратор определяет очередность выбора только на основе своей интуиции. Резервный туннель формируется в самом начале и его качество зависит от администратора, и на практике обладает более низким качеством, так как он рассматривается как временное решение. Кроме того, не исключена вероятность того, что резервный туннель может проходить через вышедшее из строя оборудование основного туннеля. Для того чтобы обеспечить параметры качества обслуживания (Quality of Service, QoS) для разных видов трафика, поставщик услуг для каждого класса эквивалентности пересылки устанавливает в сети отдельную систему туннелей. Это порождает противоречивость технологии MPLS TE. С одной стороны, целевая функция TE повышение коэффициента использования оборудования и сети в целом, а с другой - для чувствительного к задержкам трафика требуется выполнить резервирование таким образом, чтобы максимальный коэффициент использования ресурсов туннеля находился в диапазоне 0,2-0,3 - иначе задержки и их вариации, потери пакетов выйдут за допустимые пределы.MPLS TE is difficult to implement, since in practice it is necessary to build a transport network based on MPLS technology and deploy a stack of additional extension protocols, which makes this technology available only to telecom operators and large corporations, and statistical data is often used to build a load balancing plan nature and not reflecting possible unexpected traffic changes. In addition, the poor scalability of MPLS TE solutions due to the quadratic growth rate of the number of virtual tunnels in the fully connected topology of a single transport network can be attributed to disadvantages. It is known that the choice of paths for tunnels for each stream is usually carried out in turn by the "shortest path" method. In this case, the administrator determines the order of choice only on the basis of his intuition. A backup tunnel is formed at the very beginning and its quality depends on the administrator, and in practice has a lower quality, since it is considered as a temporary solution. In addition, it is possible that the standby tunnel can pass through the failed equipment of the main tunnel. In order to provide Quality of Service (QoS) parameters for different types of traffic, the service provider for each class of forwarding equivalence establishes a separate tunnel system in the network. This creates inconsistency in MPLS TE technology. On the one hand, the objective function TE is to increase the utilization rate of equipment and the network as a whole, and on the other hand, for traffic sensitive to delays, it is necessary to make a reservation so that the maximum utilization rate of tunnel resources is in the range of 0.2-0.3 - otherwise delays and their variations, packet loss will go beyond acceptable limits.
Таким образом, специфика существующих способов многомаршрутной доставки заключается в том, что пути выбираются только с целью соблюдения баланса загрузки сети и не используются, в силу заложенных возможностей, для повышения качества доставки данных, например, для параллельной доставки сегмента одного потока для сокращения времени доведения всего потока.Thus, the specificity of the existing methods of multi-route delivery is that the paths are selected only in order to maintain the network load balance and are not used, due to the inherent capabilities, to improve the quality of data delivery, for example, for parallel delivery of a single stream segment to reduce the time for bringing everything flow.
Задачей изобретения является повышение эффективности распределения потоков в сети с коммутацией блоков данных, а именно, повышение коэффициента использования оборудования и производительности сети в целом, повышение устойчивости функционирования сети с коммутацией блоков данных к воздействию компьютерных атак, сокращение времени доведения потоков данных.The objective of the invention is to increase the efficiency of the distribution of flows in a network with switching data blocks, namely, increasing the utilization of equipment and network performance in general, increasing the stability of the functioning of a network with switching data blocks to the effects of computer attacks, reducing the time to bring data streams.
Технический результат изобретения заключается в поддержании автоматического установления маршрутных подсистем, состоящих из избыточного (более одного) количества явно заданных маршрутов между взаимодействующим оборудованием (узлами) сети и многошаговую маршрутизацию блоков данных, составляющих поток, с использованием нескольких или всех маршрутов из состава подсистемы.The technical result of the invention is to maintain the automatic establishment of route subsystems, consisting of an excess (more than one) of the number of explicitly specified routes between the interacting equipment (nodes) of the network and multi-step routing of the data blocks that make up the stream using several or all routes from the subsystem.
Задача решается, а технический результат достигается способом мультимаршрутизации блоков данных в коммутируемой сети, реализуемым посредством программного обеспечения узла коммутируемой сети, включающего модуль подготовки блоков данных граничного узла абонента-отправителя, граничного узла абонента-получателя и промежуточного узла, модуль передачи блоков данных граничного узла абонента-отправителя, граничного узла абонента-получателя и промежуточного узла, модуль мультимаршрутизации, устанавливаемый на граничных узлах, обеспечивающий построение одного или нескольких графов связности сети на основе приема информации состояния узлов, при этом способ включает этапы исполнения алгоритма поиска нескольких явно заданных кратчайших маршрутов на графах связности сети для формирования таблиц мультимаршрутизации в граничных узлах сети, распределения сегментов потока по нескольким маршрутам в маршрутной подсистеме, задания маршрута в поле заголовка блока данных в виде цепочки сетевых адресов или идентификаторов сетевых адресов абонентов и узлов, осуществления коммутации блока данных в соответствии с цепочкой сетевых адресов или идентификаторов в поле заголовка блока данных по одной из таблиц коммутации в промежуточных узлах, а также сбор потока данных в граничных узлах, причем таблица мультимаршрутизации ведётся под каждый граф связности и состоит из перечня маршрутных подсистем между граничным узлом абонента-отправителя и другими граничными узлами, списка нескольких кратчайших маршрутов для каждой маршрутной подсистемы с полным перечнем сетевых адресов абонентов и узлов из состава маршрута, списка соответствия идентификаторов сетевым адресам и хранится в каждом граничном узле, а таблица коммутации, содержащая перечень сетевых адресов и перечень их идентификаторов, хранится для каждого графа связности в промежуточных узлах. Согласно изобретению:The problem is solved, and the technical result is achieved by the method of multi-routing data blocks in a switched network, implemented by means of the software of the switched network node, including the module for preparing data blocks of the sending subscriber node, the receiving subscriber boundary node and the intermediate node, the data block transmitting unit the sender, the boundary node of the recipient subscriber and the intermediate node, the multi-routing module installed on the boundary nodes, providing the construction of one or more graphs of network connectivity based on receiving node state information, the method comprising the steps of executing an algorithm for searching for several explicitly given shortest routes on network connectivity graphs to form multi-routing tables in the network boundary nodes, distributing stream segments along several routes in the route subsystem , setting the route in the header field of the data block in the form of a chain of network addresses or identifiers of network addresses of subscribers and nodes, communicating data block in accordance with the chain of network addresses or identifiers in the header field of the data block for one of the switching tables in the intermediate nodes, as well as the collection of the data stream in the boundary nodes, and the multi-routing table is carried out for each connectivity graph and consists of a list of route subsystems between the boundary node of the sending subscriber and other boundary nodes, a list of several shortest routes for each route subsystem with a complete list of network addresses of subscribers and nodes from the route, with the correspondence list of identifiers to network addresses is stored in each boundary node, and the switching table containing a list of network addresses and a list of their identifiers is stored for each connectivity graph in intermediate nodes. According to the invention:
- количество таблиц коммутации и таблиц мультимаршрутизации определяется количеством графов связности сети;- the number of switching tables and multi-routing tables is determined by the number of network connectivity graphs;
- вводят узлы, рассматриваемые как внешний элемент вычисления нескольких явно заданных кратчайших маршрутов на графах. - introduce nodes, considered as an external element of the calculation of several explicitly given shortest routes on the graphs.
Технический результат достигается за счёт:The technical result is achieved due to:
– отказа от маршрутизации по «кратчайшему пути» и переходу к мультимаршрутизации по нескольким кратчайшим маршрутам – формирование маршрутных подсистем;- rejection of “shortest path” routing and the transition to multi-routing along several shortest routes — the formation of route subsystems;
– задания явных маршрутов следования блока данных в заголовке блока данных с помощью цепочки сетевых адресов или идентификаторов сетевых адресов; - setting explicit routes for the data block in the header of the data block using a chain of network addresses or network address identifiers;
– распределения потоков по нескольким маршрутам в рамках маршрутной подсистемы;- distribution of flows along several routes within the route subsystem;
– формирования нескольких таблиц коммутации в промежуточных узлах сети с коммутацией блоков данных, каждая таблица коммутации имеет свой идентификатор.- the formation of several switching tables in the intermediate nodes of the network with switching data blocks, each switching table has its own identifier.
Заявителем не обнаружено технических решений, имеющих совокупность существенных признаков, неочевидно ведущих к указанному техническому результату. Что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень». Изобретательский шаг усматривается в следующем:The applicant has not found technical solutions having a combination of essential features that are not obvious leading to the specified technical result. That allows us to conclude that the invention meets the criterion of "inventive step". An inventive step is seen in the following:
– мультимаршрутизация по нескольким кратчайшим маршрутам позволяет повысить коэффициент использования оборудования и повысить производительность сети в целом, а также осуществлять параллельную доставку сегментов потока блоков данных для сокращения времени доведения всего потока;- multi-routing along several shortest routes allows to increase the utilization rate of equipment and increase the network performance as a whole, as well as carry out parallel delivery of segments of a stream of data blocks to reduce the time to bring the entire stream;
– задание явных маршрутов следования блока данных в заголовке блока данных с помощью идентификаторов сетевых адресов позволяет повысить устойчивость функционирования сети с коммутацией блоков данных при воздействии компьютерных атак;- setting explicit routes for the data block in the header of the data block using network address identifiers can improve the stability of the network with the switching of data blocks under the influence of computer attacks;
– формирование нескольких таблиц коммутации в промежуточных узлах сети с коммутацией блоков данных со своим идентификатором позволяет формировать на ресурсах одной сети подсети с различными характеристиками, в том числе и виртуальные сети.- the formation of several switching tables in the intermediate nodes of the network with switching data blocks with its identifier allows you to create subnets with different characteristics on the resources of one network, including virtual networks.
Сущность изобретения поясняется рисунками:The invention is illustrated by drawings:
На фиг.1 показан формат заголовка IP-пакета (блока данных) версии 4;Figure 1 shows the header format of the IP packet (data block)
На фиг.2 показано взаимодействие узлов в коммутируемой сети;Figure 2 shows the interaction of nodes in a switched network;
На фиг.3 показана гистограмма эффективности противодействия компьютерным атакам.Figure 3 shows a histogram of the effectiveness of countering computer attacks.
Способ мультимаршрутизации блоков данных в коммутируемой сети осуществляют посредством программного обеспечения маршрутизатора следующим образом.The method of multi-routing data blocks in a switched network is carried out using the router software as follows.
1. Посредством модуля подготовки блока данных в граничном узле абонента отправителя данных
2. Модуль маршрутизации на основе информации о состоянии сети вырабатывает маршрутные подсистемы для каждой пары граничных узлов
3. Посредством модуля передачи данных проверяют контрольную сумму заголовка блока данных, определяют адрес (канального уровня) получателя и производят непосредственно отправку блока данных с учетом очередности, фрагментации, фильтрации и т. д.3. Using the data transmission module, the checksum of the header of the data block is checked, the address (link level) of the receiver is determined, and the data block is sent directly taking into account the sequence, fragmentation, filtering, etc.
Способ мультимаршрутизации может применяться для разработки алгоритмов маршрутизации:The multi-routing method can be used to develop routing algorithms:
- централизованных или децентрализованных;- centralized or decentralized;
- статических или динамических;- static or dynamic;
- одноуровневых или иерархических;- single-level or hierarchical;
- внутридоменных или междоменных;- intra-domain or cross-domain;
- одноадресных или групповых.- unicast or group.
Способ мультимаршрутизации может использоваться как для создания сетевого оборудования сети с коммутацией блоков данных, например, IP-сети с мультимаршрутизацией, так и создания наложенной маршрутизирующей сети. Наложенная сеть (или оверлей) в общем случае представляет собой некоторую логическую сеть, организованную поверх существующей инфраструктуры и являющуюся надстройкой над стандартными сетевыми протоколами. При этом способ решает несколько проблем сетей с коммутацией блоков данных:The multi-routing method can be used both to create network equipment of a network with switching data blocks, for example, an IP network with multi-routing, and to create an overlay routing network. An overlaid network (or overlay) in the general case is a logical network organized on top of the existing infrastructure and is an add-on over standard network protocols. In this case, the method solves several problems of networks with switching data blocks:
1. Ориентирован на улучшение характеристик доведения трафика:1. It is focused on improving the performance of bringing traffic:
- повышение вероятности доведения блоков данных;- increasing the likelihood of bringing data blocks;
- сокращение времени доведения потока данных за счет передачи сегментов этого потока разными маршрутами.- reducing the time to bring the data stream by transmitting segments of this stream by different routes.
2. Ориентирован на улучшение коэффициента использования:2. Focused on improving utilization:
- максимизация загрузки сетевого оборудования;- maximization of network equipment load;
- максимизация общей производительности сети с коммутацией блоков данных.- maximization of the overall network performance with switching data blocks.
Предлагаемый способ мультимаршрутизации был исследован на возможности распределения входящего в сеть потока по критерию среднего времени доставки пакета. В этом случае для исследований использовался следующая математическая модель.The proposed multi-routing method was investigated for the possibility of distributing a stream entering the network according to the criterion of the average packet delivery time. In this case, the following mathematical model was used for research.
Пусть в сети имеется несколько независимых маршрутов, по каждому из которых в единицу времени можно передать один пакет. Начальное состояние сети задается матрицей
Новые пакеты в сеть не поступают, время дискретно, No new packets arrive in the network, time is discrete,
Обозначим через
Проведенные исследования показали, что:Studies have shown that:
1. Обобщенная реализованная нагрузка (производительность) в сети оказывается выше, чем при использовании механизма MPLS TE (средний коэффициент использования сетевого оборудования
2. Значение реализованной обобщенной нагрузки в сети оказывается выше реализованной нагрузки по любому отдельно взятому маршруту. Максимальное значение реализованной обобщенной нагрузки в любой момент времени в точности равно суммарному значению реализованной нагрузки по каждому маршруту, и её значение превышало значение реализованной обобщенной нагрузки более чем на 30% относительно механизма MPLS TE. При этом на среднем времени доставки пакетов это не отражается.2. The value of the realized generalized load on the network is higher than the realized load on any single route. The maximum value of the realized generalized load at any time is exactly equal to the total value of the realized load on each route, and its value exceeded the value of the realized generalized load by more than 30% relative to the MPLS TE mechanism. At the same time, this is not reflected in the average packet delivery time.
Распараллеливание передачи информации известно достаточно давно и в настоящее время активно используется распараллеливание передачи информации по различным каналам связи, в том числе и для сокращения времени доведения информации. В отличие от этого известного механизма, в предлагаемом способе распараллеливание потоков производится по сетевым маршрутам, данное решение использует естественную избыточность сети и является, безусловно, значительно дешевле. Эффективность распараллеливания потоков по нескольким сетевым маршрутам
где
Очевидно, что время доведения информации большого объема будет зависеть от количества используемых маршрутов и их характеристик производительности, но эффективность распараллеливания потоков 30% является минимальной в сколь либо разветвленной сети.Obviously, the time required to bring large amounts of information will depend on the number of routes used and their performance characteristics, but the efficiency of thread parallelization of 30% is minimal in any ramified network.
Операция записи в поле «параметры» заголовка блока данных списка идентификаторов сетевых адресов узлов, через которые проходит маршрут, и идентификаторов таблиц коммутации позволяет противостоять компьютерным атакам типа «отказ в обслуживании» и «навязывание ложной информации управления (адресной, маршрутной)».The record operation in the “parameters” field of the data block header of the list of identifiers of network addresses of nodes through which the route passes and switching table identifiers allows you to resist computer attacks such as “denial of service” and “imposing false control information (address, route)”.
Гистограмма (фиг.3) показывает, что для выбранной структуры сети при её штатном функционировании между
Таким образом, в отличие от существующих способов маршрутизации, способ мультимаршрутизации одновременно распределяет сегменты по нескольким маршрутам, тем самым осуществляя сокращение времени доведения потоков данных, так же при этом осуществляется и инжиниринг трафика – повышая коэффициент использования всех устройств сети. Применение идентификаторов адресов в цепочках адресов узлов, в отличие от маршрутизации от источника, призвано обеспечить противодействие компьютерным атакам.Thus, unlike the existing routing methods, the multi-routing method simultaneously distributes segments along several routes, thereby reducing the time it takes to stream data streams, and traffic engineering is also carried out - increasing the utilization rate of all network devices. The use of address identifiers in host address chains, in contrast to source routing, is designed to counter computer attacks.
Пример конкретного выполнения способа.An example of a specific implementation of the method.
Предусловие: Абонент-отправитель (источник потока блоков данных) намерен отправить этот поток абоненту-получателю. При этом ставится задача сократить время доведения этого потока до абонента-получателя.Precondition: The sending subscriber (the source of the data block stream) intends to send this stream to the receiving subscriber. The task is to reduce the time to bring this stream to the subscriber-recipient.
Входящая информация: поток (совокупность) блоков данных для пересылки, адрес абонента-получателя, тип обслуживания блоков данных и т.д.Incoming information : stream (set) of data blocks for transfer, address of the subscriber-receiver, type of service of data blocks, etc.
В таблице приведен алгоритм основных действий.The table shows the algorithm of the main actions.
Таблица Table
При этом он выполняет следующие операции:
– формирует из сообщения совокупность блоков данных (поток);
– заполняет служебную часть блока данных, а именно свой адрес и адрес получателя, тип обслуживания и т.п. Для примера на фиг.1 представлен формат IP-пакета (блока данных) версии 4. В поле «тип обслуживания» проставляется идентификатор обслуживания «сокращение времени доведения потока»The subscriber-sender, on the basis of his funds, prepares a stream of data blocks.
At the same time, he performs the following operations:
- forms a set of data blocks (stream) from the message;
- fills in the service part of the data block, namely its address and the address of the recipient, type of service, etc. For example, figure 1 shows the format of the IP packet (data block)
- строит граф связей сети, вершинами графа являются узлы с модулями подготовки блоков данных, взаимодействующих с абонентами (граничные узлы) и промежуточные узлы с модулями подготовки блоков данных, которые взаимодействуют только с граничными узлами и между собой. Ребрами графа являются интерфейсы узлов;
- обменивается информацией состояния узлов и интерфейсов для построения графа связей сети. Например, в протоколе маршрутизации OSPF (Open Shortest Path First) подобные сообщения называются router links advertisement (объявления о связях).Multi-routing module (installed only on boundary nodes):
- Builds a graph of network connections, the vertices of the graph are nodes with modules for preparing data blocks interacting with subscribers (boundary nodes) and intermediate nodes with modules for preparing data blocks that interact only with boundary nodes and with each other. The edges of the graph are node interfaces;
- exchanges information about the state of nodes and interfaces for constructing a graph of network connections. For example, in the OSPF (Open Shortest Path First) routing protocol, such messages are called router links advertisement.
- формирует «дерево» маршрутных подсистем. Каждый модуль маршрутизации считает узел, на котором он установлен (граничный узел), центром сети и ищет установленное количество явно заданных кратчайших маршрутов до каждого другого граничного узла. Эта совокупность маршрутов называется маршрутной подсистемой;
- каждый найденный таким образом маршрут заносится в таблицу мультимаршрутизации в виде цепочки адресов абонентов и узлов, через которые будет проходить блок данных;
- ведет таблицу мультимаршрутизации, в которую заносит данные о каждой маршрутной подсистеме: каждом маршруте (адреса абонентов-отправителей, цепочку адресов узлов и адреса абонентов-получателей и список идентификаторов этих адресов).Multi-routing module:
- forms a “tree” of route subsystems. Each routing module considers the node on which it is installed (boundary node) to be the center of the network and looks for a set number of explicitly specified shortest routes to each other boundary node. This set of routes is called a route subsystem;
- each route found in this way is entered in the multi-routing table in the form of a chain of addresses of subscribers and nodes through which the data block will pass;
- maintains a multi-routing table, in which it enters data on each route subsystem: each route (addresses of sending subscribers, a chain of node addresses and addresses of receiving subscribers and a list of identifiers of these addresses).
- по адресу абонента-получателя выбирает маршрутную подсистему;
- по идентификатору обслуживания «сокращение времени доведения потока» выбирает в маршрутной подсистеме нужное количество маршрутов;
- разбивает поток данных на сегменты (количество сегментов соответствует количеству маршрутов). В служебное поле блока данных заносит идентификатор сегмента потока;
- заносит в соответствующее поле заголовка каждого блока данных, например в подполе поля «Параметры» (IP Options) пакета (Фиг.1), каждого сегмента потока соответствующую цепочку идентификаторов сетевых адресов абонентов и узлов маршрута;
- в поле «Адрес отправителя» (например, поле «Адрес источника» в IP-пакете, фиг.1) заменяет адрес абонента-отправителя на свой адрес;
- выбирает в цепочке адресов адрес следующего после себя узла и в поле «Адрес получателя» (например, поле «Адрес назначения» в IP-пакете, фиг.1) вносит этот адрес;
- передает каждый блок данных в модуль передачи блоков данных.Module for preparing data blocks of the boundary device of the sending subscriber. Having received a request from the sending subscriber for the delivery of a stream of data blocks:
- at the address of the subscriber-recipient selects the route subsystem;
- by the service identifier, “reduction of the flow completion time” selects the necessary number of routes in the route subsystem;
- splits the data stream into segments (the number of segments corresponds to the number of routes). Enters the identifier of the stream segment in the service field of the data block;
- enters the corresponding header field of each data block, for example, in the subfield of the IP Options field of the packet (Figure 1), of each stream segment, the corresponding chain of identifiers of network addresses of subscribers and route nodes;
- in the "Sender Address" field (for example, the "Source Address" field in the IP packet, Fig. 1) replaces the address of the subscriber-sender with his address;
- selects the address of the next node after himself in the address chain and enters this address in the "Destination Address" field (for example, the "Destination Address" field in the IP packet, Fig. 1);
- transmits each data block to the data block transmission module.
- получив блок данных, проверяет поле «Адрес получателя», если блок данных адресован не ему сбрасывает блок данных;
- по полю «Адрес отправителя» и идентификатору предыдущего узла сверяет правильность цепочки узлов. Для этого модуль подготовки блоков данных промежуточного узла по адресу отправителя, в таблице коммутации, находит идентификатор этого адреса и по цепочке идентификаторов адресов узлов сверяет этот идентификатор с предыдущим идентификатором в цепочке, прописанной в соответствующем поле блока данных. Если идентификатор не совпадает, блок данных сбрасывается;
- выбирает в соответствующем поле блока данных идентификатор таблицы коммутации, а в таблице коммутации по идентификатору адреса следующего узла выбирает его сетевой адрес и прописывает в поле «Адрес получателя»;
- поле «Адрес отправителя» вносится свой сетевой адрес;
- передает блок данных в модуль передачи блоков данных.
Примечание: данный шаг повторяется до тех пор, пока блок данных не достигнет модуля подготовки блоков данных граничного узла абонента-получателя.Intermediate node data block preparation module:
- Having received the data block, it checks the field “Recipient address”, if the data block is not addressed to it, it resets the data block;
- on the field "Sender address" and the identifier of the previous node checks the correctness of the chain of nodes. To do this, the module for preparing the data blocks of the intermediate node at the sender address, in the switching table, finds the identifier of this address and checks the identifier from the chain of identifiers of the node addresses with the previous identifier in the chain written in the corresponding field of the data block. If the identifier does not match, the data block is discarded;
- selects the identifier of the switching table in the corresponding field of the data block, and in the switching table, selects the network address from the address identifier of the next node and writes it in the “Recipient address” field;
- the “Sender address” field is entered your network address;
- transmits a data block to a data block transmission module.
Note: this step is repeated until the data block reaches the module for preparing the data blocks of the boundary node of the subscriber-recipient.
- в поле «Адрес получателя» каждого блока данных проставляет адрес абонента-получателя;
- в поле «Адрес отправителя» каждого блока данных проставляет адрес абонента-отправителя.The module for the preparation of data blocks of the boundary node of the subscriber-recipient performs the steps of step 8, with the following changes:
- in the field “Recipient address” of each data block, affix the address of the recipient;
- in the field "Sender address" of each data block, affix the address of the subscriber-sender.
- очищает другие служебные поля блока данных, обеспечивающие реализацию способа мультимаршрутизации (приводит блок данных к виду блока данных, представленному абонентом-отправителем);
- собирает из сегментов потока поток;
- передает блок данных в модуль передачи блоков данных.Module for preparing data blocks of the boundary node of the subscriber-recipient:
- clears other service fields of the data block that provide the implementation of the multi-routing method (brings the data block to the form of the data block represented by the sending subscriber);
- collects stream from segments of the stream;
- transmits a data block to a data block transmission module.
Таким образом, использование изобретения позволяет повысить эффективность распределения потоков в сети с коммутацией блоков данных, а именно, повысить коэффициент использования оборудования и производительности сети в целом, повысить устойчивость функционирования сети с коммутацией блоков данных к воздействию компьютерных атак, сократить время доведения потоков данных.Thus, the use of the invention allows to increase the efficiency of the distribution of flows in a network with switching data blocks, namely, to increase the utilization rate of equipment and network performance in general, to increase the stability of the functioning of a network with switching data blocks to the effects of computer attacks, to reduce the time for bringing data streams.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117573A RU2678470C1 (en) | 2018-05-12 | 2018-05-12 | Data blocks in the switched network multi-routing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117573A RU2678470C1 (en) | 2018-05-12 | 2018-05-12 | Data blocks in the switched network multi-routing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678470C1 true RU2678470C1 (en) | 2019-01-29 |
Family
ID=65273448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018117573A RU2678470C1 (en) | 2018-05-12 | 2018-05-12 | Data blocks in the switched network multi-routing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678470C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111181853A (en) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 布比(北京)网络技术有限公司 | Pure distributed data exchange method and system based on block chain |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070053369A1 (en) * | 2005-09-06 | 2007-03-08 | Hitachi Communication Technologies, Ltd. | System apparatus and method for interconnecting TDM and frame/packet communication networks |
RU2526755C1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for multi-dimensional dynamic routing in message batch transmission communication network |
RU2636665C1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-11-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of multipath routing using data traffic flow splitting |
US9942156B1 (en) * | 2013-09-27 | 2018-04-10 | Google Llc | Flow level dynamic load balancing |
RU2651186C1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр ПРОТЕЙ" | Method of data exchange and network node control device |
-
2018
- 2018-05-12 RU RU2018117573A patent/RU2678470C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070053369A1 (en) * | 2005-09-06 | 2007-03-08 | Hitachi Communication Technologies, Ltd. | System apparatus and method for interconnecting TDM and frame/packet communication networks |
RU2526755C1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for multi-dimensional dynamic routing in message batch transmission communication network |
US9942156B1 (en) * | 2013-09-27 | 2018-04-10 | Google Llc | Flow level dynamic load balancing |
RU2636665C1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-11-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of multipath routing using data traffic flow splitting |
RU2651186C1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр ПРОТЕЙ" | Method of data exchange and network node control device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111181853A (en) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 布比(北京)网络技术有限公司 | Pure distributed data exchange method and system based on block chain |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2911348B1 (en) | Control device discovery in networks having separate control and forwarding devices | |
CN103873366B (en) | There is central controlled converging network communication means and the network equipment | |
EP1129557B1 (en) | Managing internet protocol connection oriented services | |
ES2746922T3 (en) | Method and system for the optimization of cross stratum in transport-application networks | |
US8547981B2 (en) | Self-routed layer 4 packet network system and method | |
US8339985B2 (en) | Method and system for announcing traffic engineering parameters of composite transport groups | |
US8335154B2 (en) | Method and system for providing fault detection and notification for composite transport groups | |
CN112311675B (en) | Guaranteed bandwidth for Segment Routing (SR) paths | |
US20070140235A1 (en) | Network visible inter-logical router links | |
US7525919B2 (en) | Packet communication method with increased traffic engineering efficiency | |
EP3541028B1 (en) | Adaptive load-balancing over a multi-point logical interface | |
US7092359B2 (en) | Method for distributing the data-traffic load on a communication network and a communication network for implementing this method | |
US20070242684A1 (en) | Packet Communication Network and Packet Communication Method | |
Iselt et al. | Resilient routing using MPLS and ECMP | |
Kalmykov et al. | Segment routing as a basis for software defined network | |
KR101674177B1 (en) | Transport Software-Defined Network controller of providing E-LAN between multi-nodes and method thereof | |
US10924384B2 (en) | Traffic engineering for border gateway protocol | |
WO2022194023A1 (en) | Packet processing method, network device, and controller | |
CN114024969B (en) | Load balancing method, device and system | |
RU2678470C1 (en) | Data blocks in the switched network multi-routing method | |
Simeonidou et al. | Grid optical burst switched networks (GOBS) | |
CN101778032B (en) | Internet access method realized by aggregating tunnel links | |
Boryło et al. | Survivable automatic hidden bypasses in Software-Defined Networks | |
Bolla et al. | Drop: An open-source project towards distributed sw router architectures | |
Suhaimy et al. | Analysis of MPLS-TP network for different applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200630 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210513 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220401 |