計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行封包多路徑路由選擇的裝置及其方法【專利說明】【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種在多路徑網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)絡(luò)(MultipathInternetProtocolNetwork)中，封包(packet)的多路徑路由選擇(multipathrouting)的裝置和方法?！尽?br>背景技術(shù)：
】】[0002]在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸中，當(dāng)需要被處理的數(shù)據(jù)量太多，以致于傳輸這些數(shù)據(jù)變得不可能時，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)壅塞(congested)的狀態(tài)，這是應(yīng)該要避免的。負(fù)載平衡(loadbalancing)是避免形成壅塞的方法之一，其作法是利用多個路徑將數(shù)據(jù)傳輸至目的節(jié)點。[0003]路由器(router)是為一網(wǎng)絡(luò)裝置，操作于開放式系統(tǒng)互聯(lián)通訊(OpenSystemInterconnect1n，OSI)模型的第三層并用于鏈接計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，亦即，路由器是作為一交換節(jié)點(switchingnode)之用。[0004]負(fù)載平衡的方法，允許在路由器的路由表(routingtable)中，維護(hù)對應(yīng)于同一個目的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)個輸出界面，所述數(shù)個輸出界面可以具有同樣的或是不同的路由度量(metric,orroutingmetric)。而待傳輸?shù)馁Y料則是基于目前的負(fù)載狀態(tài)，并根據(jù)輸出界面被指定的權(quán)重(weight)，被分別傳送至各個可以工作的輸出界面。也就是說，路由器通過不同的輸出界面，將封包傳送至目的網(wǎng)絡(luò)。利用負(fù)載平衡的方法，同一個「數(shù)據(jù)串」(flow)所包含的封包可能通過不同的路徑，以不同的順序抵達(dá)目的節(jié)點。然而這樣的作法可能引起網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載是沒有效率的狀態(tài)，亦即，在有些路徑變得壅塞，但另一些路徑卻不會如此。[0005]當(dāng)一群封包符合下列情形時，可以被認(rèn)為是處于同一個「數(shù)據(jù)串」中:當(dāng)該群封包在相同的節(jié)點之間傳送，而且在封包的標(biāo)頭(header)的某些項目中，其值也相同。上述所謂標(biāo)頭的某些項目，通常是來源地址及其通訊端口號碼、目的地址及其通訊端口號碼、以及(根據(jù)OSI的)傳輸層協(xié)議(transportlayerprotocol)的標(biāo)識碼(identifier)。[0006]在目前的習(xí)知技術(shù)中，利用「多協(xié)議標(biāo)簽交換」(Mult1-ProtocolLabelSwitching，MPLS)的協(xié)議來進(jìn)行多路徑傳輸是可行的。MPLS標(biāo)準(zhǔn)定義在「征求修正意見書」(RequestForComments，RFC)編號3031的檔案中。應(yīng)用MPLS標(biāo)準(zhǔn)的路由器，是基于其OSI標(biāo)頭第二層以及第三層之間的標(biāo)簽，來進(jìn)行封包的傳送。而多個應(yīng)用MPLS標(biāo)準(zhǔn)的路由器，構(gòu)成了MPLS網(wǎng)域(MPLSdomain)。位于MPLS網(wǎng)域的邊緣的路由器，則定義為「提供者邊緣路由器」(ProviderEdgerouter,PErouter)。當(dāng)某一個封包被送達(dá)PE路由器，所述封包將被給予一組MPLS標(biāo)簽，并傳送至適當(dāng)?shù)妮敵鼋缑?。而在MPLS網(wǎng)域之內(nèi)的路由器，或可稱為「提供者路由器」(Providerrouter,Prouter)，則只需根據(jù)MPLS標(biāo)簽，便可以進(jìn)行封包的轉(zhuǎn)發(fā)。封包傳送路徑上的每一個路由器，都有屬于自己的標(biāo)簽交換表(labelswitchingtable)。當(dāng)某一個封包要離開MPLS網(wǎng)域時，所述封包的MPLS標(biāo)簽將由PE路由器，或是PE路由器的前一個路由器所移除。在MPLS網(wǎng)域之外，封包則是根據(jù)網(wǎng)際協(xié)議的規(guī)則進(jìn)行傳輸或處理。利用MPLS卷標(biāo)，同一個數(shù)據(jù)串中的各個封包被允許在MPLS網(wǎng)域所建立的不同路徑中進(jìn)行傳送。[0007]當(dāng)特殊的協(xié)議被應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的卷標(biāo)分配時，路由器之間的標(biāo)簽交換表，則必需在任何封包被傳輸之前建立，且封包傳輸所經(jīng)過的路徑也必需預(yù)先被建立。而標(biāo)簽分配的結(jié)果，可以使得被指定的傳輸路徑，與路由表所預(yù)測的路徑不同。然而，一般與路由表中所建立的路徑不相同者，通常都是接線員以人為的方式所建立，并且大多數(shù)都是根據(jù)RFC編號3209的檔案(其后在RFC編號5151的檔案中更新且擴(kuò)展)中所定義的「基于流量工程擴(kuò)展的資源預(yù)留協(xié)議」(ResourceReservat1nProtocol-TrafficEngineer，RSVP-TE)來進(jìn)行。在MPLS標(biāo)準(zhǔn)中，并不允許根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的目前流量負(fù)載，動態(tài)地建立或移除路徑，而是由接線員進(jìn)行永久性的設(shè)定。在一個接線員所控制的網(wǎng)絡(luò)中，MPLS標(biāo)準(zhǔn)中并不會尋找替代的、最佳的路徑。[0008]請參考通過專利合作條約(PatentCooperat1nTreaty，PCT)申請的專利案，申請編號PCT/US2012/061147(以下稱前案I)，其中揭露了路由器選擇到達(dá)目的節(jié)點的路徑的方法，此方法考慮諸如傳輸量、延遲時間、訊號邊緣抖動等等路由度量的參數(shù)。在前案I中，位于兩個節(jié)點之間的數(shù)個路徑，被預(yù)先建立且記錄于路由表中，并進(jìn)行周期性的更新。通過前案I所揭露的方法，在任何時候皆可選擇最有效率的路徑進(jìn)行傳輸。[0009]請參考中國專利申請?zhí)朇N2011124418專利申請案(以下稱前案II)，揭露了與前案I同樣是在網(wǎng)際協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多路徑封包路由選擇的方法。在前案II中，包括了一個中央控制系統(tǒng)(centralcontrolsystem)，用以集中關(guān)于整個網(wǎng)絡(luò)的信息，并決定應(yīng)該選擇的傳輸路徑。藉此可根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)狀況決定優(yōu)化的傳輸路徑。前案II所揭露的發(fā)明，主要的優(yōu)點在于能最小化處理的延遲時間、能增加網(wǎng)絡(luò)的單位時間傳輸量，以及限制訊號邊緣抖動的量。然而，也因為是利用單一中央控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理的規(guī)模有其限制。[0010]請參考PCT專利申請?zhí)朠CT/EP2006/65975專利申請案(以下稱前案III)，揭露了進(jìn)行多路徑封包路由選擇的方法，其中將封包分成幾個較小的群組再進(jìn)行傳輸。而群組是由網(wǎng)絡(luò)中的一個中央控制器根據(jù)流量所形成的流量矩陣(trafficmatrix)所決定，中央點并決定了每一群組的傳送路徑，目標(biāo)是增加整體的傳輸流量。然而如同前案II，由于處理上集中于單一的中央控制器，因此增加了整體網(wǎng)絡(luò)失效的風(fēng)險。[0011]請參考美國專利案，專利號為US7242678(以下稱前案IV)，揭露了在行動網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行封包路由選擇的方法。前案IV是關(guān)于一種稱為「邊緣移動性架構(gòu)」(EdgeMobilityArchitecture，EMA)的發(fā)明，其中揭露了「加強(qiáng)移動性路由選擇」(MobileEnhancedRouting,MER)的方法，用以在行動網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行封包的轉(zhuǎn)發(fā)。在前案IV所揭露的方法中，由于行動裝置的網(wǎng)際協(xié)議地址的變更而造成的訊令負(fù)擔(dān)(signalingoverhead)有其設(shè)定的上限。上述方法是通過在新存取以及舊存取的路由器之間，以一對一傳送的封包，來更新行動裝置的狀態(tài)。[0012]請參考美國專利案，專利號為US7177646(以下稱前案V)，揭露了在單一網(wǎng)域中使用多個協(xié)議，來進(jìn)行網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的封包路由選擇的方法。前案V說明了在單一網(wǎng)域中，使用多種方式來進(jìn)行路由選擇更新的方法。[0013]請參考美國專利案，專利號為US7136357(以下稱前案VI)，揭露了針對所選擇的傳送路徑，基于對其傳輸特性的搜集和分析，來進(jìn)行網(wǎng)際協(xié)議封包的平衡性路由選擇的方法。搜集的訊息隨后被散布至網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器中，并決定是否在路由表中增加一個額外的路徑。假如在路由表中，相同的節(jié)點間存在多組可能的路徑，那么這些路徑所負(fù)擔(dān)的流量將被平均分布，當(dāng)前第1頁1 2 3 4