关键字 |
| MPLS、容错、重路由。 |
介绍 |
| 互联网服务供应商更需要设计互联网，以满足客户的需求，并提供更快、可靠和差异化的服务。互联网流量工程正在成为以经济有效的方式实现这些目标的关键工具。流量工程的主要目标是实现网络运营效率的最大化。 |
| MPLS (Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)的出现及其对显式路由的有效支持，为实现流量工程提供了基本机制。当报文进入MPLS网络时，入接口路由器会在报文上添加标签(标识符)。出接口路由器负责移除标签，接收IP报文。标签交换路径是指IP报文流经网络时，由具备MPLS能力的节点建立的入口到出口交换路径，通过标签来标识。 |
| MPLS是面向连接的网络，因此很容易出现故障。故障可能是不同类型的链路/节点故障、硬件/软件故障、电源故障等，我们在研究中考虑的是链路/节点故障。链路/节点故障导致大量数据丢失，必须进行链路保护。 |
| 当主LSP检测到故障时，必须将流量切换到备用LSP上。故障还会影响网络的运行和QoS，从而降低网络的性能。因此，网络弹性采用容错机制。容错是指网络在发生故障时能够正常运行的能力。保护交换和重路由是MPLS网络中现有的故障恢复技术。 |
| 在保护切换中，在故障检测之前，预先计算并建立备份路径(备用路径)。这种预先计算和预先建立备份路径的方法减少了切换过程中的时间延迟。这种恢复方案适用于简单的网络业务。随着网络中节点数量的增加，网络的复杂性也随之增加，故障发生的概率也随之增加。此时保护交换不能很好地进行，在多重容错的情况下，重路由的性能最好。重路由算法在故障点动态计算备份路径，耗时短。两种机制各有优缺点。根据需要的保护类型，可以选择恢复方式。 |
| 针对MPLS网络中的数据保护问题，提出了一种新的QoS路由算法。对该算法进行了评估，得到了符合上述性能标准的仿真结果。所得结果满足了性能指标，克服了以往工作的不足。 |
相关工作 |
| Gallager通过提出最小延迟路由问题(MDRP)，发展了完美负载均衡理论。开发了一些启发式技术来近似Gallager完美负载平衡条件，试图增加实际应用于生产网络的可能性。在MPLS网络的背景下，开发了几种方法来消除拥塞和网络负载平衡，类似于最小干扰路由算法(MIRA)，动态负载平衡算法(DYLBA)， MPLS自适应流量工程(MATE)和快速行动流量工程算法(FATE)，然而，这些技术侧重于通过使用集中重路由将流量从拥塞链路转移到较少利用的链路来实现负载平衡。这些技术都有一个共同的特性，即重路由是基于端到端的基础完成的，这意味着从源到目的地的所有路径都完全完成了重路由。 |
| 下面的讨论简要说明了以前提出的算法。目前已有几种算法被提出用于保护、交换和重路由机制。让我们来看看其中的一些。 |
| 哈斯金算法执行的是局部路径恢复技术。在本地路径恢复中，可以对链路或邻居节点故障进行保护，并且可以减少故障传播所需的时间。 |
| Makam的算法执行全局恢复技术。在这种情况下，备份路径与标签交换路径是完全分离的。当检测到故障时，使用故障指示信号(FIS)来传递有关故障发生的信息。 |
算法 |
| 如上所述，我们提出的算法是保护交换和重路由的结合。备用路径是预先计算和预先建立的，由入口LSR维护。向核心LSR发送alive消息。如果节点不确认活消息，则向入接口LSR发送故障指示信号(FIS)。如果在LSP中发现故障，并立即将FIS消息传递给ingress LSR，则ingress LSR将流量切换到备用路径。当备用LSP出现故障时，将流量切换到第二条备用路径。每次通过FIS查找时，我们都必须使用单源最短路径和每个节点的长度数组来更新最短路径树。原来的LSP恢复后，流量继续延续。 |
| 算法: |
| Begin:建立工作路径、备选路径、第二路径和反向lsp。 |
| 计算:SPT，计算FIS(如果有)任何长度的数组，在Ingress LSR中预先建立路径的数组，将working-LSP设置为可用，将alternate - lsp设置为可用。 |
| 故障发生检查: |
| 步骤1:接收到FIS信息。 |
| 步骤2:检查是否(故障在工作路径中)找到故障链接的路径; |
| 步骤3:设置working-LSP为NOT available |
| 步骤4:如果(失败是在另一条路径上) |
| 步骤5:配置alternative-LSP为NOT available |
| 步骤6:If (working-LSP IS available &&-_alternative-LSP IS available) |
| 步骤7:当通过FIS找到每个节点时，使用单源最短路径和长度数组更新SPT。 |
| 步骤8:If (working-LSP IS NOT available && alternative-LSP IS available) |
| 步骤9:如果是，终止算法 |
| 步骤10:如果FIS通过备选路径接收，则 |
| 步骤11:将流量切换到第二条备选路径 |
仿真结果 |
| 在本节中，我们将评估QoS路由算法在MPLS网络中保护数据流的实现结果。仿真在网络模拟器(NS2)上进行。本实验的目的是评估分组传送率(PDR)、恢复时间和吞吐量。 |
| 图4给出了包传递率的结果。报文发送比是指在出接口路由器上发送的报文数与发送报文数平均值的比值。与其他算法相比，该算法能够以更少的丢包率从故障中恢复。通常情况下，故障数量会随着节点数量的增加而增加。报文投递率随节点数量的增加而降低。与其他系统相比，我们的系统实现了更少的丢包。 |
| 图5显示了所提算法的吞吐量分析。丢包的增加会降低吞吐量。但我们已经实现了更好的PDR，减少了丢包，并提供了良好的吞吐量。 |
| 图6为本文算法的故障恢复时间v/s故障数结果。随着网络中故障数量的增加，故障检测和恢复的时间也在增加。将保护切换和重路由算法相结合，可以实现更短的恢复时间。 |
| 图7为未采用该算法时故障恢复时间v/s故障数的结果。我们可以看到，通过对比两幅图，所提模型的故障恢复时间有所改善。 |
结论及未来工作 |
| 本文的目标是将保护开关和重路由相结合，使其能够对抗多种故障。结果表明，总体系统吞吐量有所提高。同时，该算法的恢复速度也比其他算法快。 |
| 我们发现，由于引入了部分重路由技术，该模型具有快速响应拥塞的能力，与其他技术相比具有许多优点。该技术适用于大型网络，因为网络的直径越大，备选路径就有可能越来越多。 |
数字一览 |
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参考文献 |
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