基于多下一跳和备份路径的混合链路保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及互联网技术领域，具体的说，设及一种基于多下一跳和备份路径的混 合链路保护方法。
【背景技术】
[0002] 如今，互联网在人们的日常生活和商业活动中扮演着越来越重要的角色。随着一 些例如电子商务、视频聊天W及一些紧急任务等新型应用的出现，人们对于网络的延迟和 可用性提出了更高的要求，同时也给互联网带来了一定的挑战。
[0003] 当网络出现故障的时候，当前部署的域内路由协议需要一个全局的收敛过程。在 路由收敛的过程中，网络可能会出现中断，从而导致通信报文的丢失。国际互联网工程任务 组（The Internet Engineering Task Force, IETF)提出 了利用IP快速重路由FRR和Not-Via框架来提高网络的可用性，从而解决上述问题。然而相关的研究表明，利用IPFR財匡架仅 仅保护了网络中50%左右的链路，因此该算法的网络可用性大打折扣，并且IPFRR的实现方 式比较复杂，算法的时间复杂度比较高。而Not-Via框架由于其尽可能的保护网络中所有的 链路，导致Not-Via框架计算复杂度比较高，会消耗大量的路由器CPU资源，给路由器增加了 额外的负担。
[0004] 因此，亟需一种能够解决在提高网络可用性的同时又不增加额外负担的混合链路 保护方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于多下一跳和备份路径的混合链路保护方法，W解 决现有的链路保护方法无法在提高网络可用性的同时又不增加网络额外负担的技术问题。
[0006] 本发明提供一种基于多下一跳和备份路径的混合链路保护方法，该方法包括：
[0007] 根据设定规则构造网络中每个结点的W自身为根结点、W其他所有结点为目的结 点的下一跳的集合；
[0008] 在所述下一跳的集合中选择出所述结点的所有关键链路；
[0009] 计算所述关键链路对网络可用性的贡献值；
[0010] 根据所述贡献值和网络可用性目标从网络中所有的所述关键链路中选择出需要 保护的所述关键链路；
[0011] 构造需要保护的所述关键链路的备份路径。
[0012] 在选择出所述结点的所有关键链路的步骤中包括：
[0013] 若所述根结点到目的结点有且只有最优下一跳，则所述根结点到目的结点之间的 链路为关键链路。
[0014] 在计算所述关键链路对网络可用性的贡献值的步骤中包括：
[0015] 所述关键链路对网络可用性的贡献值为网络中经过所述关键链路的所有路径在 被保护后的可用性与被保护前的可用性的差值。
[0016] 在选择出需要保护的所述关键链路的步骤中包括：
[0017] 基于关键链路的所述贡献值由大到小对网络中所有关键链路进行排序；
[0018] 从所述排序中根据所述贡献值由大到小逐一选出关键链路，每当选出一个关键链 路，根据已经选出的所有关键链路的贡献值计算当前网络可用性；
[0019] 当所述当前网络可用性大于等于所述网络可用性目标时，停止从所述排序中选出 关键链路，此时，已经选出的所有关键链路为需要保护的关键链路。
[0020] 在构造需要保护的所述关键链路的备份路径的步骤中包括：
[0021] 构造网络中每个结点的W自身为根结点、W其他所有结点为目的结点且不包括所 述关键链路的备份的下一跳的集合；
[0022] 从所述备份的下一跳的集合中为所述关键链路选择备份路径。
[0023] 在计算所述关键链路对网络可用性的贡献值的步骤中包括：
[0024] 所述关键链路对网络可用性的贡献值为网络中经过所述关键链路的与所述关键 链路同根的所有路径在被保护后的可用性与被保护前的可用性的差值。
[0025] 所述设定规则包括：
[0026] 假设W结点C为根的最短路径树中的两个结点U和V互为邻居关系，定义化(v，u) = Cc(v)-Cc(Bc(v))+L(u，v)，若化(>，11)<抗(11)成立，则称￥对11有贡献，将8(3(>)加入到根结 点C到目的结点U的下一跳的集合中，
[0027] 其中，Cc (V)和Cc (U)分别表示根结点C到结点V和结点U的最小代价，Bc (V)和Bc (U) 分别表示根结点C到结点V和结点U的最优下一跳，L(u，v)表示结点U和结点V的直连代价，Cc (Be (V))和Cc (Be (U))分别表示结点C至IjBc (V)和Bc (U)的最小代价。
[00%]本发明提供的链路保护方法是一种基于多下一跳(MNP)和备份路径(BPP)的混合 链路保护方法化LP)。其中，MNP方案定义了一个结点上的偏序关系，从而可W保证计算出的 路径是没有环路的。该算法仅仅需要构造一棵W自身为根结点的最短路径树，当该树构造 完毕后，运行算法的结点将计算出到所有目的的下一跳集合。进而通过BPP方案保护未被 MNP保护的链路，首先，根据MNP的计算结果，计算出网路中所有结点的关键链路，然后根据 不同的关键链路对网络可用性的贡献值不相同，选择必要的链路进行保护，从而使网络的 可用性达到设计目标。实验结果表明，HLP可W大大的提高网络的可用性，同时不增加额外 负担。
[0029] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的 附图做简单的介绍：
[0031 ]图1是本发明实施例提供的链路保护方法的流程示意图；
[0032]图2是发明实施例提供的链路保护方法的框架示意图。
【具体实施方式】
[0033] W下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0034] 本发明实施例提供了一种基于多下一跳和备份路径的混合链路保护方法，如图1 和图2所示，该方法包括步骤101至步骤106,在步骤101中，构造网络中每个结点的W自身为 根结点、W其他所有结点为目的结点的下一跳的集合。
[0035] 本发明实施例提供的链路保护方法是一种基于多下一跳(MultipIe Next-hop Protect ion, MNP)和备份路径（Backup PathProtect ion, BPP)两种算法的混合链路保护方 法，在本发明实施例中，该链路保护方法首先执行MNP算法，接着执行BPP算法。首先在步骤 101中根据多下一跳算法获得网络中每个结点的最短路径树(Shodest Path Tree,SPT)， 最短路径树W自身为根结点、W其他所有结点为目的结点。在构造最短路径树的过程中，形 成网络中每个结点的下一跳的集合，网络中一个结点到网络中任意一个其他结点可能有多 个下一跳，该集合包括一个起始节点到其他所有节点的多个下一跳。
[0036] 假设当前结点为结点C，运行算法的结点C构造 Wc为根的SPT，在构造 SPT的过程中 可W计算出Wc为根结点、W其他所有结点为目的结点的下一跳信息，我们称运种算法为多 下一跳保护算法（Multiple 化xt-hop Protection,MNP)。
[0037] 下面对MNP算法原理进行详细的阐述:为了方便描述该算法，先定义一些标记，运 些标记适用于整个
【发明内容】
。我们将网络拓扑抽象为一个无向连通图G(V，E)，其中V和E分 别代表图的顶点和边，L(u，v)是结点U和结点V的直连代价，当结点U和结点V不是邻居时，该 值为无穷大，R(V)表示结点V的路由ID(Router-ID) ,Tc表示W结点C为根的最短路径树SPT。 在Tc中，Cc (V)表示结点C到结点V的最小代价，Hc (V)表示结点V的所有孩子结点，Pc(V)表示 结点V的父结点，D C (V)表示结点V W及结点V的所有子孙结点。
[0038] 该算法的目的是为结点C计算到目的结点的多个下一跳。我们用Nc(V)表示根结点 C到结点V的下一跳的集合，Bc (V)表示根结点C到结点V的最优下一跳，并且Bc (V) e Nc (V)。 为了方便表述，后面相关内容或附图也可W使用N(V)和B(V)来分别表示根结点到结点V的 下一跳的集合W及根结点到结点V的最优下一跳。
[0039] 我们定义下述选取下一跳的规则：
[0040] 假设W结点C为根的最短路径树中的两个结点U和V互为邻居关系，定义化(v，u) = Cc(v)-Cc(Bc(v) )+L(u,v)，如果化(>,11)<抗(11)成立，则称￥对11有贡献，将8(3(>)加入到根 结点巧贈点U的下一跳的集合中，
[0041 ]其中，Cc(V)和Cc(U)分别表示根结点C到结点V和结点U的最小代价，Bc(V)和Bc(U) 分别表示根结点C到结点V和结点U的最优下一跳，L(u，v)表示结点U和结点V的直连代价，Cc (Be (V))和Cc (B