一种转发路由节点选取方法与流程

本发明公开一种转发路由节点选取方法,涉及计算机网络技术领域。

背景技术：

覆盖网络是以底层的物理网络为基础，在此基础上建立的虚拟网络。覆盖网络中的节点间的虚拟连接是逻辑上的，与底层的物理网相比，覆盖网络具有更好的灵活性。覆盖网络中的节点与传统网络中的节点相比，具有处理功能，即存储---处理---转发功能。

现有网络发送数据都集中在单条最优路径上，网络流量不够均衡，拥塞难以避免，通过架设覆盖网，部署中转路由节点，增强路径的多样化，可以有效提升网络传输的性能，改善业务质量。

中转路由节点选取技术是覆盖网系统中的关键环节，低效的转发节点选取方案会严重影响网络的扩展性和整体路由优化性能。目前覆盖网系统中的转发节点选取方案主要为随机选取、基于探测方式选取和基于简单拓扑知识选取。随机选取主要见于无结构化的p2p系统，终端节点随机搜索自己的邻居列表来提交需转发的数据，这种方法简单，但效率很低，经常需要进行大量的重试。基于探测方式选取常见于弹性重叠网等覆盖网系统，原理是按延迟或丢包率或带宽等参数，对转发节点进行排序。基于探测方式选取备用转发节点的方案虽然大大降低了无效重试，但仍然存在较严重的扩展性和效率问题：一方面，对所有转发节点进行周期性动态探测会产生大量通信开销，制约了覆盖网系统的规模；另一方面，按探测性能进行分类，往往导致选取的大量转发节点路径在底层网络拓扑上发生重合，一旦产生网络故障，往往这些路径集体失效，无法达到性能优化效果。

本发明提供一种转发路由节点选取方法，基于删边策略的去中心化的转发路由节点选取方法，通过在逻辑上删除某些中间瓶颈节点，迫使网络流量均匀分散到网络各条链路，从而提高网络整体的传输效率。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的问题，提供一种转发路由节点选取方法，可以解决覆盖网路由转发节点随机选取路径可靠性的问题和常规最早分叉选取可能造成的拥塞问题，既可以避免网络的单点拥塞，又可以缩短转发路径的长度，从而提高网络传输的可靠性。

本发明提出的具体方案是：

一种转发路由节点选取方法，在覆盖网络中通过底层网络拓扑信息获取转发路由节点关系图，分析获得各转发路由节点的度和各转发路由节点的介数，并根据需要将各转发路由节点的度和介数进行排列，忽略度和介数比值最大的转发路由节点，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点，作为路由中转节点。

所述的方法中覆盖网络中收集分析底层网络拓扑信息，形成骨干连接图，将相应的转发路由节点进行连接关系映射，构成转发路由节点关系图。

所述的方法中某个转发路由节点到其余转发路由节点的连接数为此转发路由节点的度。

所述的方法中覆盖网络中所有最短路径中经过某个转发路由节点的路径的数目占最短路径总数的比例为此转发路由节点的介数。

所述的方法中根据需要将各转发路由节点的度和介数进行降序排列或升序排列。

一种转发路由节点选取工具，包括获取单元、分析计算单元及选取单元，

其中在覆盖网络中获取单元通过底层网络拓扑信息获取转发路由节点关系图，转发分析计算单元，分析计算单元分析获得各转发路由节点的度和各转发路由节点的介数，并根据需要将各转发路由节点的度和介数进行排列，转发选取单元，选取单元忽略度和介数比值最大的转发路由节点，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点，作为路由中转节点。

所述的工具中获取单元在覆盖网络中收集分析底层网络拓扑信息，形成骨干连接图，将相应的转发路由节点进行连接关系映射，构成转发路由节点关系图。

所述的工具中分析计算单元将某个转发路由节点到其余转发路由节点的连接数作为此转发路由节点的度。

所述的工具中分析计算单元在覆盖网络中将所有最短路径中经过某个转发路由节点的路径的数目占最短路径总数的比例做为此转发路由节点的介数。

所述的工具中分析计算单元根据需要将各转发路由节点的度和介数进行降序排列或升序排列。

本发明的有益之处是：

本发明提供一种转发路由节点选取方法，获取转发路由节点关系图，分析获得各转发路由节点的度和各转发路由节点的介数，并根据需要将各转发路由节点的度和介数进行排列，忽略度和介数比值最大的转发路由节点，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点，作为路由中转节点；本发明是基于“删边”策略的转发路由节点选取方法，通过在逻辑上去除某些中间瓶颈节点，迫使网络流量均匀分散到网络各条链路，从而提高了网络整体的传输效率。

本发明提出的节点选取方法有下述优点：

网络流量不至于向中心节点集中，可有效避免网络拥塞；

次短路径同时保证了路径的丰富度和独立性，提高了转发路由的可靠性；

网络故障失效时，基于删边策略的去中心化选取方法，路径不会集体失效，可有效避免规模瘫痪问题。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图；

图2是去中心化的删边策略原理图；

图3是实施例的网络拓扑图。

具体实施方式

本发明提供一种转发路由节点选取方法，在覆盖网络中通过底层网络拓扑信息获取转发路由节点关系图，分析获得各转发路由节点的度和各转发路由节点的介数，并根据需要将各转发路由节点的度和介数进行排列，忽略度和介数比值最大的转发路由节点，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点，作为路由中转节点。

同时提供与上述方法相对应的转发路由节点选取工具，包括获取单元、分析计算单元及选取单元，

其中在覆盖网络中获取单元通过底层网络拓扑信息获取转发路由节点关系图，转发分析计算单元，分析计算单元分析获得各转发路由节点的度和各转发路由节点的介数，并根据需要将各转发路由节点的度和介数进行排列，转发选取单元，选取单元忽略度和介数比值最大的转发路由节点，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点，作为路由中转节点。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

以某一应用网络中选取转发路由节点为例，参考图2和图3，利用本发明方法的过程为：

首先对底层网络拓扑进行信息收集分析，形成骨干连接图，然后再将相应的转发路由节点进行连接关系映射，构成转发路由节点关系图，

在图3中，以as1、as2中的两个终端进行通信为例，由a→d的通信，通过b、c覆盖网节点进行流量转发形成不同的转发路由，b、c为转发路由节点，获得b、c转发路由节点到其余转发路由节点的连接数为此转发路由节点的度,degree(c)＝4，degree(b)＝2，

以及b、c两个转发路由节点的介数，其中σst(c)表示经过转发路由节点c的s→t的最短路径条数，σst(b)表示经过转发路由节点b的s→t的最短路径条数，v表示a\b\c\d\e\f节点组成的集合，经分析计算betweeness(c)＝6/13，betweeness(b)＝1/11，b、c转发路由节点的度和介数可进行降序排列，

忽略度和介数比值最大的转发路由节点c，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点b，作为路由中转节点。其中按传统理论，应选取degree/betweenness最大的点对于整体网络的所有转发路径进行平均而言是最短的，但流量总是会倾向于往中心节点集中，易导致中心节点的拥塞，而且，通常通过中心节点进行转发，虽然其路径丰富度有更好的保障，但其转发路径可能是最长的，反而会造成转发可靠性的下降，而利用本发明方法选取b为转发路由节点，其相当于去除betweeness最大的core节点c，相应的流量通过b进行中转，网络流量不至于向中心节点集中，可有效避免网络拥塞，同时次短路径保证了路径的丰富度和独立性，提高了转发路由的可靠性，在网络故障失效时，基于删边策略的去中心化选取方法，路径不会集体失效，可有效避免规模瘫痪问题。

利用本发明工具时，过程与上述方法类似，

首先获取单元对底层网络拓扑进行信息收集分析，形成骨干连接图，然后再将相应的转发路由节点进行连接关系映射，构成转发路由节点关系图，

在图3中，以as1、as2中的两个终端进行通信为例，由a→d的通信，通过b、c覆盖网节点进行流量转发形成不同的转发路由，b、c为转发路由节点，分析计算单元获得b、c转发路由节点到其余转发路由节点的连接数为此转发路由节点的度,degree(c)＝4，degree(b)＝2，

以及b、c两个转发路由节点的介数，其中σst(c)表示经过转发路由节点c的s→t的最短路径条数，σst(b)表示经过转发路由节点b的s→t的最短路径条数，v表示a\b\c\d\e\f节点组成的集合，经分析计算betweeness(c)＝6/13，betweeness(b)＝1/11，b、c转发路由节点的度和介数可进行降序排列，

选取单元忽略度和介数比值最大的转发路由节点c，选取小于且接近度和介数比值最大的转发路由节点b，作为路由中转节点。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。