网络系统及用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法

摘要

本发明实施例提供了网络系统及用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法，该方法中，第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器；然后第一接入路由器以目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第一路由路径；而后第一接入路由器将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器；最后，第一接入路由器和第一路由路径中的其他路由器按照第一路由路径转发目标数据流量。本方案中共享备用路由器的数量少，所以整个网络系统的成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，特别是涉及网络系统及用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法。

背景技术

在通信网络技术日益发展的今天，人们对网络的依赖性明显提高，网络故障对人们正常生活的影响是不可忽视的，因而，网络生存性策略作为保证网络正常运转的手段，就显得尤为重要；一个完整的网络生存性策略应包括下面几个部分：网络故障的发现、定位、声明和恢复，其中，网络故障的恢复是网络生存性策略中人们最为关心的一点。

现有技术中，随着数据业务量的增长，多层网络将逐渐成为下一代网络的核心，例如，承载了巨大数据流量的骨干网就可以部署于多层网络，多层网络包括用于负责数据的分组和转发的客户层，以及用于负责大容量长距的数据传送的服务层；客户层中设置有客户层设备，包括各个路由器；服务层中设置有服务层设备，包括连通上述路由器与服务层的分插复用器。

如图1所示，现有的客户层设备可以包括互连路由器1、传输路由器2以及接入路由器3。接入路由器为直接与用户网络相连的路由器，位于网络边缘；而互连路由器则是相对于接入路由器而言，位于网络中心的路由器；传输路由器作为互连路由器与接入路由器之间的通信链路中的中间节点，在网络系统中扮演着十分重要的角色，某一个传输路由器失效，则会造成该传输路由器所处的通信链路失效，造成网络故障。

传统网络故障恢复方法所涉及的网络系统中，每个传输路由器均对应有一个备用路由器；当接入路由器与互连路由器的某一条通信链路中的传输路由器出现故障后，该条通信链路失效，即网络出现故障，此时，由失效的传输路由器所对应的备用路由器来代替该失效的传输路由器，失效的传输路由器所对应接入路由器以该备用路由器作为中间路径节点，计算新路由路径，然后将新路由路径的路径信息发送给新路由路径所经过的各路由器，使得此后新路由路径所经过的各路由器按照新路由路径转发需要通过上述失效的通信链路来传输的数据流量，此新的路由路径对应的通信链路代替了上述失效的通信链路，完成网络故障的恢复。

但是，现有技术的整个网络系统中的传输路由器的数量是众多的，每个传输路由器均对应有一个备用路由器，因而网络系统中的备用路由器的数量是众多的，大量的备用路由器造成整个网络系统存在成本高的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种网络系统及用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法，以在保证网络可实现自动恢复的前提下，降低整个网络系统的成本。具体技术方案如下：

为达上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种网络系统，所述网络系统包括客户层设备，所述客户层设备，包括：接入路由器、互连路由器、用以连接接入路由器与互连路由器的多个传输路由器以及至少一个共享备用路由器；

所述网络系统中共享备用路由器的总数量小于所述传输路由器的数量，每个接入路由器中均存储有各个共享备用路由器的地址信息；

其中，第一接入路由器，作为所述客户层设备中的任一接入路由器，当感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器；以所述目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算所述第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第一路由路径；将所述第一路由路径的路径信息发送给所述第一路由路径中的其他路由器；

所述第一接入路由器和所述第一路由路径中的其他路由器，按照所述第一路由路径转发目标数据流量，所述目标数据流量为所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间需要通过所述第一传输路由器进行转发的数据流量。

优选的，任意一个共享备用路由器所处的网段与所述客户层设备中的一个所述传输路由器所处的网段相同；

所述第一接入路由器，当感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，判断是否存在与所述第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；如果存在，确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器为：与所述第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；如果不存在，确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器为：所处网段与所述第一传输路由器所处网段最邻近的备用路由器。

优选的，所述第一传输路由器，在自身故障修复后，向所述第一接入路由器发送修复成功信息；

所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后，获得以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；将所述第二路由路径的路径信息发送给所述第二路由路径中的其他路由器；

所述第一接入路由器和所述第二路由路径中的其他路由器，按照所述第二路由路径转发所述目标数据流量。

优选的，所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后，计算以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径。

优选的，所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后，从目标数据库中提取出以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；

其中，所述目标数据库中记录有在传输路由器正常工作时，接入路由器与互连路由器之间的工作路由路径。

优选的，所述网络系统还包括：为所述客户层设备提供物理链路的服务层设备，所述服务层设备包括：多个分插复用器；

所述第一接入路由器，在计算出所述第一路由路径后，将所述第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径所经过的各个第一分插复用器；

各个所述第一分插复用器，按照所述第一路由路径，并利用各自与各自对应的路由器之间预先建立的物理链路转发所述目标数据流量。

第二方面，本发明实施例提供了一种用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法，所述方法应用与上述任意一种网络系统，所述方法包括：

第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器；

所述第一接入路由器以所述目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算所述第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第一路由路径；

所述第一接入路由器将所述第一路由路径的路径信息发送给所述第一路由路径中的其他路由器；

所述第一接入路由器和所述第一路由路径中的其他路由器按照所述第一路由路径转发目标数据流量；其中，所述目标数据流量为所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间需要通过所述第一传输路由器进行转发的数据流量。

优选的，任意一个共享备用路由器所处的网段与所述客户层设备中的一个所述传输路由器所处的网段相同；

所述第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器的步骤，包括：

所述第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，判断是否存在与所述第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；

如果存在，确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器为：与所述第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；

如果不存在，确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器为：所处网段与所述第一传输路由器所处网段最邻近的备用路由器。

优选的，在所述第一接入路由器和所述第一路由路径中的其他路由器按照所述第一路由路径转发目标数据流量的步骤之后，所述方法还包括：

所述第一接入路由器在接收到第一传输路由器所发送的修复成功信息后，获得以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；

所述第一接入路由器将所述第二路由路径的路径信息发送给所述第二路由路径中的其他路由器；

所述第一接入路由器和所述第二路由路径中的其他路由器，按照所述第二路由路径转发所述目标数据流量。

优选的，所述第一接入路由器在接收到第一传输路由器所发送的修复成功信息后，获得以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径的步骤，包括：

所述第一接入路由器在接收到所述修复成功信息后，计算以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径。

优选的，所述第一接入路由器在接收到第一传输路由器所发送的修复成功信息后，获得以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径的步骤，包括：

所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后从目标数据库中提取出以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；

其中，所述目标数据库中记录有在传输路由器正常工作时，接入路由器与互连路由器之间的工作路由路径。

优选的，所述网络系统还包括：为所述客户层设备提供物理链路的服务层设备，所述服务层设备包括：多个分插复用器；所述方法还包括：

所述第一接入路由器在计算出所述第一路由路径后，将所述第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径所经过的各个第一分插复用器；

所述第一接入路由器和所述第一路由路径中的其他路由器按照所述第一路由路径转发目标数据流量的步骤，包括：

所述第一接入路由器和所述第一路由路径中的其他路由器按照所述第一路由路径，通过与各自相连的第一分插复用器转发目标数据流量；

各个所述第一分插复用器按照所述第一路由路径，并利用各自与各自对应的路由器之间预先建立的物理链路转发所述目标数据流量。

由以上可见，本发明实施例提供的方案中，第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器；然后第一接入路由器以目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第一路由路径；而后第一接入路由器将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器；最后，第一接入路由器和第一路由路径中的其他路由器按照第一路由路径转发目标数据流量；其中，目标数据流量为第一接入路由器与第一互连路由器之间需要通过第一传输路由器进行转发的数据流量。

对比现有技术，本发明实施例提供的方案可以保证传输路由器失效后网络故障的自动恢复，且网络系统中共享备用路由器的数量少，所以整个网络系统的成本低；另外，由于传输路由器失效时，任意一个共享备用路由器均可以替换失效的传输路由器，所以只有在所有的共享备用路由器均不可用时，才无法完成网络故障的恢复，故，当共享备用路由器的数量至少为两个时，本发明实施例所提供的方案中网络系统的网络可用性高；此外，本发明实施例提供的方案中，从网络发生故障至网络恢复所需要的时间主要为上述第一路由路径的计算过程以及将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器所消耗的时间，而第一路由路径的计算过程以及路径信息的发送过程所需的时间短，故本发明实施例的方案可以实现网络故障的快速恢复。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中由互连路由器、传输路由器以及接入路由器组成的客户层设备的拓扑图；

图2为本发明实施例中由互连路由器、传输路由器、接入路由器以及共享备用路由器组成的客户层设备的拓扑图；

图3为本发明实施例提供的网络系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法的第一种流程示意图；

图5为本发明实施例提供的用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法的第二种流程示意图；

图6为本发明实施例提供的用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法的第三种流程示意图；

图7为本发明实施例提供的实例中展示有互连路由器与传输路由器的客户层设备的拓扑图；

图8为本发明实施例提供的实例中传输类路由器的节省量与共享备用路由器数量的关系图；

图9为本发明实施例涉及的第一接入路由器、第一传输路由器、第一互连路由器以及目标共享备用路由器之间的连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先需要针对本发明实施例提供的网络系统进行简单介绍。

本发明实施例提供的网络系统，包括客户层设备，该客户层设备包括：接入路由器、互连路由器、用以连接接入路由器与互连路由器的多个传输路由器以及至少一个共享备用路由器；网络系统中共享备用路由器的总数量小于传输路由器的数量，每个接入路由器中均存储有各个共享备用路由器的地址信息。

需要说明的是，网络系统中的共享备用路由器是处于备用状态的路由器，在传输路由器正常工作的情况下，共享备用路由器可以闲置在网络中，仅有在传输路由器发生故障后，共享备用路由器才会代替发生故障的传输路由器，此时，共享备用路由器的状态由备用状态转为工作状态。

如图3所示，网络系统包括第一互连路由器、互连路由器1～x、第一传输路由器、传输路由器1～y、第一接入路由器、接入路由器1～z、目标共享备用路由器以及共享备用路由器1～m，显然的，m小于y。应该说明的是，图3中每一个接入路由器均可以通过任意一个共享备用路由器与该接入路由器对应的互连路由器相连接。

可以理解，网络系统中的任一接入路由器都可能作为第一接入路由器，只要该接入路由器与其对应的互连路由器之间的任一通信链路中的传输路由器，即与其连接的传输路由器出现故障。

以图2举例说明，图2中网络系统包括有两个互连路由器1、三个传输路由器2、六个接入路由器3以及两个共享备用路由器2′，显然的，网络系统中共享备用路由器的数量少于传输路由器的数量。可以理解，如果采用现有技术的网络故障恢复方法，网络系统中需要预先部署与传输路由器同等数量的备用路由器，例如，如果网络系统中部署有三个传输路由器，则必然需要部署三个备用路由器。所以对比现有技术，本发明实施例提供的网络系统的成本更低。

应该说明的是，本发明实施例提供的网络系统中，传输路由器的数量必须不小于两个；而共享备用路由器的数量在满足少于传输路由器的总数量的情况下可以基于实际需要设定，例如，将共享备用路由器的数量设定为网络系统中需要重点保护的传输路由器的数量，或者根据客户层的流量负载比例设定网络系统中共享备用路由器的数量。

例如，网络系统中包含有5个传输路由器，客户层传输的流量占网络总流量的比例为70％，在突发情况下，网络所有的流量都要从客户层传输，为保证突发情况下客户层的正常工作，共享备用路由器也需要成为一个正常工作的传输路由器；所以可以计算出突发情况下客户层所需要传输路由器的数目为：5/70％＝7.14即8个，故此情况下，最少应使用3个共享备用路由器.

另外，接入路由器中所存储的各个共享备用路由器的地址信息，可以是IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)地址，MAC(Media Access Control，媒体访问控制)地址及端口信息等。

本发明实施例提供的一种用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法，应用于上述的网络系统，如图4所示，所述方法包括：

S101：第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器。

应该强调的是，实际应用中，第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间存在至少两个通信链路，此处所述的第一传输路由器为其中一条通信链路中的传输路由器，显然的，该第一传输路由器发生故障时，第一传输路由器所处的通信链路断开即失效，但第一接入路由器与网络系统中的其它路由器之间的原有的通信连接依然存在，如，第一接入路由器与第一互连路由器之间依然存在其它的通信链路。

例如，在网络系统中，接入路由器与互连路由器之间的每条通信链路设计为不超过50％的峰值负载链路利用率，以便在某条通信链路出现故障时，需要通过该通信链路的数据流量分担到其它通信链路中传输，所以第一接入路由器依然可以通过其它通信链路向第一互连路由器转发数据流量，但是，这会造成其它通信链路负载的增加，增加丢包率和延时，所以需要立即新建一条代替该失效通信链路的通信链路。

作为本发明实施例的第一种可选实现方式，当第一传输路由器发生故障时，可以从各个共享备用路由器中随机选择一个共享备用路由器，然后将所选择的共享备用路由器作为用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器。

作为本发明实施例的第二种可选实现方式，在本发明实施例提供的网络系统中，任意一个共享备用路由器所处的网段与客户层设备中的一个传输路由器所处的网段相同。例如，在路由系统中，一共配置有四个传输路由器a～d，两个共享备用路由器a′和c′，其中传输路由器a和c分别与共享备用路由器a′和c′处于同网段。

在第二种可选的实现方式中，如图4所示，上述第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器(S101)的步骤，可以包括：

S1011：第一接入路由器感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，判断是否存在与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器。

在实际使用过程中，每个接入路由器可以基于其内预先记录的各个传输路由器及共享备用路由器分别所处的网段，来判断是否存在与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；还可以根据各个传输路由器及共享备用路由器分别对应的IP地址，以及各个传输路由器或者共享备用路由器的IP地址所分别对应的子网掩码，来判断是否存在与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；应该说明的是，通过IP地址及子网掩码来判断两个路由器是否处于同一网段的方法属于公知技术，本发明实施例在此不再详细介绍。

如果步骤S1011的判断结果为是，执行步骤S1012：确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器为：与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器。

例如，第一传输路由器为传输路由器a，第一接入路由器中记录传输路由器a以及共享备用路由器a′的网段均为192.168.1.0/24，则此时可以确定共享备用路由器a′为目标共享备用路由器。

本领域技术人员公知的是，处在相同网段之间的两个路由器可以直接通信，而处于不同网段的两个路由器需要通过网关实现通信；在实际应用中，传输路由器或共享备用路由器同与其相连的互连路由器之间不会配置在同一网段，而为了保证传输路由器与接入路由器之间数据流量转发的速度，接入路由器与其所对应的传输路由器通常配置在同一网段。

由上可知，共享备用路由器与互连路由器之间需要跨网关通信，所以为了保证第一接入路由器与第一互连路由器之间数据流量转发的速度，可以确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器为：与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器，以保证目标共享备用路由器与第一接入路由器之间不需要跨网关通信。

当然，如果网络系统中与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器有多个，则可以从与第一传输路由器处于同网段的多个共享备用路由器中随机选择一个作为上述目标共享备用路由器。

如果步骤S1011的判断结果为否，执行步骤S1013：确定用以代替第一传输路由器的目标共享备用路由器为：所处网段与第一传输路由器所处网段最邻近的备用路由器。

应该说明，两个网段之间的邻近关系作为公知常识，是指两个网段分别所对应的逻辑拓扑上的邻近关系；本领域技术人员公知的是，两个路由器分别所处的网段越靠近，两个路由器之间数据流量的转发速度越快。

例如，网络系统中存在两个共享备用路由器a′和b′，第一接入路由器中记录：第一传输路由器的网段为192.168.1.0/24，两个共享备用路由器a′和b′所处的网段分别对应为192.168.2.0/24和192.168.3.0/24，由于网段192.168.1.0/24与192.168.2.0/24最邻近，所以此时可以确定共享备用路由器a′为目标共享备用路由器。

当然，在实际使用中，在配置各个共享备用路由器的网段时，一方面，可以考虑存在同网段共享备用路由器的传输路由器的数量尽可能的多，以尽可能保证网络系统中的第一接入路由器能够找到与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器。

例如，在网络系统中，一共配置有四个传输路由器a～d，传输路由器a和b处于同网段，传输路由器a、c和d均处于不同的网段，若此时若配置共享备用路由器a′和c′的网段分别为：传输路由器a所处网段和传输路由器c所处网段，则传输路由器a～c所分别对应的接入路由器，在作为第一接入路由器时都可以找到与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；而若此时配置共享备用路由器a′和c′的网段分别为：传输路由器c所处网段和传输路由器d所处网段，则仅有传输路由器c和d所分别对应的接入路由器，在作为第一接入路由器时可以找到与第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器。

另一方面，可以考虑将备份路由器优先布置在网络系统中极其重要的传输路由器所处的网段。例如，在网络系统中，一共配置有四个传输路由器a～d，以及一个共享备用路由器a′，由于传输路由器b极其重要，则此时可以配置共享备用路由器a′的网段为：传输路由器b所处的网段。

如图4所示，S102：第一接入路由器以目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第一路由路径。

可以理解，第一传输路由器发生故障而失效后，上述第一传输路由器所处的通信链路同样失效，此时需要重新去获得一条可以替代该失效通信链路的新通信链路，而目标共享备用路由器作为新通信链路的一个中间节点，第一接入路由器需要计算首先计算出以该目标共享备用路由器作为中间路径节点的新工作路由路径，以确定该新通信链路；当然，工作路由路径的计算方法属于现有技术中，本发明实施例在此不做详细介绍。

应该说明，在实际应用中，接入路由器与其对应的互连路由器之间的一条通信链路中，传输路由器的数量至少为一个，并且，一条通信链路中，还可以包括其他的网络设备，例如网关等，所以需要计算路由路径来确定新通信链路需要经过的其它节点。

S103：第一接入路由器将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器。

S104：第一接入路由器和第一路由路径中的其他路由器按照第一路由路径转发目标数据流量；其中，目标数据流量为第一接入路由器与第一互连路由器之间需要通过第一传输路由器进行转发的数据流量。

可以理解，路由路径的路径信息中包含有数据流量在路径节点中的双向转发顺序，以及每一跳路径节点的地址信息；在各自获得第一路由路径的路径信息后，上述第一接入路由器以及第一路由路径中的其他路由器可以根据该路径信息更新各自本地的路由表，此后，第一接入路由器以及第一路由路径中的其他路由器针对上述目标数据流量，参考各自本地存储的路由表后，就会按照第一路由路径转发目标数据流量，在第一接入路由器与第一互连路由器之间形成一条新的通信链路，完成网络故障的恢复。

可以理解的是，上述目标数据流量指的是，在第一传输路由器发生故障后，第一接入路由器与第一互连路由器之间需要通过第一传输路由器进行转发的数据流量，即需要通过第一传输路由器所在的目标通信链路传输的数据流量，例如，原目标通信链路负责传输源IP地址为地址段192.168.0.3～192.168.0.223中任一IP地址，目的IP地址为192.168.1.25的数据流量，则在目标通信链路失效后，新的通信链路开始用于传输后续的源IP地址为192.168.0.3～192.168.0.223中任意IP地址，目的IP地址为192.168.1.25的数据流量。

如图2，第一接入路由器为图示6个接入路由器中显示在最左侧的接入路由器，第一传输路由器为3个传输路由器中显示最左侧的传输路由器，第一互连路由器为2个传输路由器中显示最左侧的互连路由器，目标共享备用路由器为2个共享备用路由器中显示最右侧的共享备用路由器，图中的虚线表示第一传输路由器故障后，第一接入路由器与第一互连路由器之间通过第一传输路由器的通信链路断开。使用本发明提供的方案后，在第一接入路由器与第一互连路由器之间中形成一通过目标共享备用路由器的通信链路，以代替断开的通信链路。

如前所述，接入路由器与其所对应的传输路由器通常配置在同一网段，即上述第一接入路由器与第一传输路由器处于同一网段；但是步骤S101所确定的目标共享备用路由器与第一接入路由器可能不在同一个网段内，所以第一接入路由器与目标共享备用路由器之间数据流量的传输速度，可能小于第一接入路由器与第一传输路由器之间数据流量的传输速度。

故在第一传输路由器的故障成功修复后，可以恢复故障前的目标通信链路，即在上述图4或图5所示的任一方法实施例的基础上，在步骤S104之后，如图6所示，该方法还可以包括：

S105：第一接入路由器在接收到第一传输路由器所发送的修复成功信息后，获得以第一传输路由器为中间路径节点，第一接入路由器与第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径。

可以理解，第一传输路由器在自身的故障被修复后，可以主动向第一接入路由器发送修复成功信息。

本发明实施例中，作为获得该第二路由路径的第一种优选实现方式，第二路由路径可以通过计算获得，即上述第一接入路由器在接收到第一传输路由器所发送的修复成功信息后，获得以第一传输路由器为中间路径节点，第一接入路由器与第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径(S105)的步骤，可以包括：

第一接入路由器在接收到修复成功信息后，计算以第一传输路由器为中间路径节点，第一接入路由器与第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径。

作为获得该第二路由路径的第二种优选实现方式，上述第一接入路由器在接收到第一传输路由器所发送的修复成功信息后，获得以第一传输路由器为中间路径节点，第一接入路由器与第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径(S105)的步骤，可以包括：

第一接入路由器在接收到修复成功信息后从目标数据库中提取出以第一传输路由器为中间路径节点，第一接入路由器与第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；

其中，目标数据库中记录有在传输路由器正常工作时，接入路由器与互连路由器之间的工作路由路径。

可以理解，在本发明实施例中，可以设置有一个目标数据库，该目标数据库中记录有在所有传输路由器正常工作时，接入路由器与互连路由器之间的工作路由路径，以使得在第一传输路由器在故障修复后，能够快速且方便地获得故障发生前，以第一传输路由器为中间路径节点，第一接入路由器与第一互连路由器之间的工作路由路径。

如图6所示，S106：第一接入路由器将第二路由路径的路径信息发送给第二路由路径中的其他路由器。

S107：第一接入路由器和第二路由路径中的其他路由器，按照第二路由路径转发目标数据流量。

步骤S106～S107的具体过程与步骤S103～S104的具体过程同理，在获得第二路由路径的路径信息后，上述第一接入路由器和第二路由路径中的其他路由器可以根据该路径信息更新各自本地的路由表，此后，第一接入路由器和第二路由路径中的其他路由器针对上述目标数据流量，参考各自本地存储的路由表后，就会按照第二路由路径转发目标数据流量，在第一接入路由器与第一互连路由器之间形成第二路由路径所对应的通信链路，而此时，上述目标共享备用路由器又会重新处于备用状态。

本领域技术人员公知的是，多层网络包括客户层和服务层，所以在网络系统中除了客户层设备外，还包括服务层设备。如前述背景技术，多层网络中的服务层用于负责大容量长距的数据传送，客户层则用于数据的分组和转发。

常见的多层网络如SDH over WDM网，IP over WDM网(直接在光上运行的因特网)，ATM over SDH网等。以IP over WDM网为例，随着光传输技术的发展以及IP数据流量的飞速增长，人们需要一个新的网络系统来承载大量的业务。IP over WDM网络由IP层和光层两层组成，两层网络各司其职，IP层负责数据分组和转发，下面的光层则负责大容量长距的数据传送，为IP层提供光通道；IP层与光层之间的连接是依赖于光层中的光分插复用器，即，IP层中的路由器通过光层的光分插复用器接入光层中。

在多层网络的网络系统中，大量闲置的备用路由器增加了网络系统的成本。另外，在多层网络中，上层的客户层看不到下层的服务层的网络拓扑和恢复能力，而服务层也不了解客户层对数据流量的动态处理过程；所以传统的恢复机制是针对客户层和服务层分别部署恢复机制，且两层的恢复机制间没有信息交流，无层间交流的恢复机制在网络故障时如何协调工作也是难点所在。

对于出现在传输路由器上的故障问题，现有的多层网络故障恢复方法并不能很好地解决。

例如，现有的第一种多层网络故障恢复方法中，基于多层网络结构，通过实时获得故障信息，使用GMPLS(Generalized Multiprotocol Label Switching，通用多协议标志交换协议)信令实现多层网络的恢复。在出现故障时，根据故障信息确定故障恢复的起始层，向该层发出层间故障指示信息，调用层内故障恢复步骤；调用层内恢复程序时，配置启动本层的延迟定时器，等待时间耗尽后判断故障是否恢复，如果恢复完成，则发出层内故障恢复信息和层间故障恢复信息，标明恢复完成；如果恢复没有完成，则进入层间故障恢复阶段，使用层间信令将层间故障传递给邻接层；重复此过程直至故障恢复完成进行网络同步。

上述第一种方法所提及的方案中，需要基于多层网络系统，通过实时获得故障信息，使用GMPLS信令来协调不同层间的恢复机制；但是此方案需要基于GMPLS创建一个通用控制平面发出层间信令来协调恢复机制，并没有考虑到网络运营商关注的网络系统成本问题，且设定延迟时间发送信令也增加了网络故障的恢复时间。

现有的第二种多层网络故障恢复方法中，通过动态测定恢复率并计时，判断恢复率在t时间内的变化来实现层间协调。起始时将计时器置0，检测到服务器层故障后，启动服务层的恢复进程；此时设置本次恢复率存储器和上次恢复率存储器，并将计数器置1；每个一定时间读取恢复率存储器和上次恢复率存储器并计算差值；将差值与预设值比较，如果小于预设值，则用本次恢复率存储器替代上次恢复率存储器重复上述步骤并将计数器加1；如果大于预设值，则停止服务层的恢复进程触发客户层的恢复进程；直至完成网络恢复过程。该方法利用恢复率存储器和上次恢复率存储器以及预设差值，完成了多层网络之间恢复机制协调的过程。

上述第二种方法所提及的方案中，通过动态测定恢复率并计时，判断恢复率在t时间内的变化来实现层间协调，虽然此方案省去了建立通用控制平台的需求，但是需要动态计算恢复率以及预留等待时间，延长了终端节点的恢复过程，且仅基于协调恢复机制实现多层网络的恢复，也没有考虑到网络系统的成本问题。

在图4～6所提供的任一方法实施例的基础上，本发明实施例中所提供的网络系统还可以包括为客户层设备提供物理链路的服务层设备，服务层设备包括：多个分插复用器；显然的，网络系统中的各路由器分别通过各自对应的分插复用器接入多层网络中的服务层。

应该说明的是，客户层的每个路由器都会对应有一个分插复用器，每个路由器通过自身对应的分插复用器接入到服务层；例如，当路由器a向路由器b转发数据流量时，该路由器首先将数据流量转发给自身对应的分插复用器c，然后该分插复用器c将数据流量转发给路由器b所对应的分插复用器d，最后由分插复用器d将数据流量转发给路由器b。

在网络系统还包括为客户层设备提供物理链路的服务层设备的情况下，本发明实施例所提供的用共享备用路由器实现网络故障恢复的方法还可以包括：

第一接入路由器在计算出第一路由路径后，将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径所经过的各个第一分插复用器；

上述第一接入路由器和第一路由路径中的其他路由器按照第一路由路径转发目标数据流量的步骤，包括：

第一接入路由器和第一路由路径中的其他路由器按照第一路由路径，通过与各自相连的第一分插复用器转发目标数据流量；

各个第一分插复用器按照第一路由路径，并利用各自与各自对应的路由器之间预先建立的物理链路转发目标数据流量。

可以理解，对于客户层所出现的传输路由器故障而导致网络故障的问题，一旦上述第一接入路由器计算出第一路由路径后，不但需要将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器，还应该将第一路由路径的路径信息发送给出第一路由路径所经过的路由器分别对应的分插复用器，以使得上述目标数据流量可以顺利通过服务层进行传输。

因此，当出现客户层中的传输路由器故障而导致网络故障的问题时，本发明实施例通过第一接入路由器向各个第一分插复用器发送第一路由路径的路径信息，以实现网络故障恢复过程中服务层与客户层之间的信息交流，不需要利用服务层恢复机制就可以完成网络故障的恢复；而现有技术中，两层网络之间没有信息交流，除了客户层会计算新的路由路径外，服务层也会计算一次新的路由路径。

显然的，接入路由器中可以存储有网络系统中各个路由器以及各个分插复用器的地址信息，所以很容易根据分插复用器的地址信息向网络系统中分插复用器发送上述第一路由路径的路径信息，达到向分插复用器告知第一路由路径的目的。

应该强调的是，在图6所示的方法实施例的基础上，上述方法还可以包括：在第一接入路由器在获得第二路由路径后，将第二路由路径的路径信息发送给第二路由路径所经过的各个第二分插复用器；

上述第一接入路由器和第二路由路径中的其他路由器，按照第二路由路径转发目标数据流量的步骤，包括：

第一接入路由器和第二路由路径中的其他路由器按照第二路由路径，通过与各自相连的第二分插复用器转发目标数据流量；

各个第二分插复用器按照第二路由路径，并利用各自与各自对应的路由器之间预先建立的物理链路转发目标数据流量。

类似的，可以理解，一旦上述第一接入路由器获得第二路由路径后，不但需要将第二路由路径的路径信息发送给第二路由路径中的其他路由器，还应该将第二路由路径的路径信息发送给出第二路由路径所经过的路由器分别对应的第二分插复用器，以使得此后上述目标数据流量可以顺利通过服务层进行传输。

下面，针对上述本发明各实施例所带来的有益技术效果进行详细说明。

网络系统的成本是指在搭建一个网络时需要的设备及投入资金，网络系统中使用到的路由器数量可以作为衡量成本的主要因素，网络系统成本与路由器数量正相关，随着网络系统中使用的路由器数量的增加，网络系统的成本也会增加。对比现有技术，在网络系统中具有相同传输路由器的数量的情况下，本发明各实施例提供的方案中，共享备用路由器的数量少，网络系统的成本低。另外，在多层网络中，由于网络系统中共享备用路由器数量的减少，用于连接共享备用路由器与服务层的分插复用器的数量也相应减少，网络系统的成本进一步降低。

网络可用性是用来衡量网络可以正常提供服务的能力，在本发明各实施例中，网络可用性表示第一传输路由器在故障后，网络系统中可以新建一条通信链路来代替上述目标通信链路的能力。

可以理解，本发明各实施例中，共享备用路由器的数量不少于两个时，网络系统中的每个共享备用路由器均可以用来建立新的通信链路来代替上述目标通信链路；而相对于现有技术，对于任意一个接入路由器，网络系统中的仅存有一个备用路由器可以用来建立新的通信链路来代替失效的通信链路，只要传输路由器与其对应的备用路由器都失效，就无法建立新的通信链路来代替失效的通信链路；很显然的，本发明各实施例相对于现有技术，网络可用性更高。

MTTR，中文称为平均修复前时间，表征从网络发生故障至网络恢复所需要的时间，在本发明实施例中，对于传输路由器出现故障而导致的网络故障问题，从网络发生故障至网络恢复所需要的时间主要为上述第一路由路径的计算过程以及将第一路由路径发送到第一路由路径所经过的其他节点所消耗的时间，可以理解，第一路由路径的计算过程以及发送过程所需的时间短，本发明实施例的MTTR小，即本发明实施例可以实现网络故障的快速恢复。

由以上可见，对比现有技术，本发明实施例提供的方案可以保证传输路由器失效后网络故障的自动恢复，且网络系统中共享备用路由器的数量少，所以整个网络系统的成本低；另外，由于传输路由器失效时，任意一个共享备用路由器均可以替换失效的传输路由器，所以只有在所有的共享备用路由器均不可用时，才无法完成网络故障的恢复，故，当共享备用路由器的数量至少为两个时，本发明实施例所提供的方案中网络系统的网络可用性高；此外，本发明实施例提供的方案中，从网络发生故障至网络恢复所需要的时间主要为上述第一路由路径的计算过程以及将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器所消耗的时间，而第一路由路径的计算过程以及路径信息的发送过程所需的时间短，故本发明实施例的方案可以实现网络故障的快速恢复。

下面通过一个具体实例来对本发明实施例进行简单介绍。

假设网络系统应用于IP over WDM网，如图7所示，网络系统中包括4个互连路由器TR1～TR4，6个传输路由器TR5-TR10，上述10个路由器为工作在IP层的路由器，此网络系统所包括的接入路由器以及各个路由器对应的服务层的光分插复用器在图中未示出。如果采取现有技术，则其传输类路由器的数量一共为12个，其中，传输类路由器包括传输路由器与共享备用路由器；而采用本发明实施例的方案时，因为IP层传输的流量占网络总流量的比例为80％，所以在有6个传输路由器的情况下，最少应使用2个共享备用路由器，所以在本实例中可以选择配置2～5个共享备用路由器。

使用2个共享备用路由器时，传输类路由器的数量由12个减少到8个，其中6个是传输路由器，2个是共享备用路由器，相对于现有技术方法需要的12个传输类路由器而言，网路架构的成本获得很大程度的降低，传输类路由器的节省量可以达到33.3％，图8展示了使用不同数量的共享备用路由器时可以获得的传输类路由器的节省量，其中，图8的横坐标为共享备用路由器的数量，纵坐标为上述传输类路由器的节省量。

可以理解，共享备用路由器的数量不少于两个时，网络系统中的每个共享备用路由器均可以用来建立新的通信链路来代替上述失效的通信链路，因此，网络系统的可用性高。

在此实例中假设网络系统中配置了三个共享备用路由器a～c，其中，路由器TR1为上述第一互连路由器，路由器TR5为上述第一传输路由器。当路由器TR5出现故障时，第一接入路由器感知到上述路由器TR5出现故障，第一接入路由器首先判断三个共享备用路由器a～c中是否存在与路由器TR5处于同网段的共享备用路由器；第一接入路由器发现共享备用路由器b所处的网段与路由器TR5所处的网段相同，则此时将共享备用路由器b确定为目标共享备用路由器。

然后第一接入路由器以目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算第一接入路由器与路由器TR1之间的工作路由路径，作为第一路由路径。

第一接入路由器将第一路由路径的路径信息发送给除自身外，第一路由路径所经过的路由器，以及第一路由路径中的各个路由器所分别对应的光分插复用器；第一路由路径所经过的路由器以及各自对应的光分插复用器均获得该第一路由路径的路径信息后，就可以按照第一路由路径转发上述目标数据流量，因此在第一接入路由器与路由器TR1之间，由第一路由路径所经过的路由器以及光分插复用器建立起一条新的通信链路，代替了上述目标通信链路，完成网络故障的恢复。

相应于图4示的方法实施例，本发明实施例还提供了一种网络系统，如图3所示，所述网络系统包括客户层设备，所述客户层设备，包括：接入路由器、互连路由器、用以连接接入路由器与互连路由器的多个传输路由器以及至少一个共享备用路由器；

所述网络系统中共享备用路由器的总数量小于所述传输路由器的数量，每个接入路由器中均存储有各个共享备用路由器的地址信息；

其中，第一接入路由器，作为所述客户层设备中的任一接入路由器，当感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，从各个共享备用路由器中确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器；以所述目标共享备用路由器为中间路径节点，并基于目标共享备用路由器的地址信息，计算所述第一接入路由器与其对应的第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第一路由路径；将所述第一路由路径的路径信息发送给所述第一路由路径中的其他路由器；

所述第一接入路由器和所述第一路由路径中的其他路由器，按照所述第一路由路径转发目标数据流量，所述目标数据流量为所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间需要通过所述第一传输路由器进行转发的数据流量。

相应于图5示的方法实施例，具体的，任意一个共享备用路由器所处的网段与所述客户层设备中的一个所述传输路由器所处的网段相同；

所述第一接入路由器，当感知到与其连接的第一传输路由器发生故障时，判断是否存在与所述第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；如果存在，确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器为：与所述第一传输路由器处于同网段的共享备用路由器；如果不存在，确定用以代替所述第一传输路由器的目标共享备用路由器为：所处网段与所述第一传输路由器所处网段最邻近的备用路由器。

相应于图6示的方法实施例，具体的，所述第一传输路由器，在自身故障修复后，向所述第一接入路由器发送修复成功信息；

所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后，获得以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；将所述第二路由路径的路径信息发送给所述第二路由路径中的其他路由器；

所述第一接入路由器和所述第二路由路径中的其他路由器，按照所述第二路由路径转发所述目标数据流量。

具体的，所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后，计算以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径。

具体的，所述第一接入路由器，在接收到所述修复成功信息后，从目标数据库中提取出以所述第一传输路由器为中间路径节点，所述第一接入路由器与所述第一互连路由器之间的工作路由路径，作为第二路由路径；

其中，所述目标数据库中记录有在传输路由器正常工作时，接入路由器与互连路由器之间的工作路由路径。

具体的，所述网络系统还包括：为所述客户层设备提供物理链路的服务层设备，所述服务层设备包括：多个分插复用器。为了简化示意图，如图9所示，仅展示第一接入路由器、第一传输路由器、第一互连路由器以及目标共享备用路由器之间的连接关系。

所述第一接入路由器，在计算出所述第一路由路径后，将所述第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径所经过的各个第一分插复用器；

各个所述第一分插复用器，按照所述第一路由路径，并利用各自与各自对应的路由器之间预先建立的物理链路转发所述目标数据流量。

由以上可见，对比现有技术，本发明实施例提供的方案可以保证传输路由器失效后网络故障的自动恢复，且网络系统中共享备用路由器的数量少，所以整个网络系统的成本低；另外，由于传输路由器失效时，任意一个共享备用路由器均可以替换失效的传输路由器，所以只有在所有的共享备用路由器均不可用时，才无法完成网络故障的恢复，故，当共享备用路由器的数量至少为两个时，本发明实施例所提供的方案中网络系统的网络可用性高；此外，本发明实施例提供的方案中，从网络发生故障至网络恢复所需要的时间主要为上述第一路由路径的计算过程以及将第一路由路径的路径信息发送给第一路由路径中的其他路由器所消耗的时间，而第一路由路径的计算过程以及路径信息的发送过程所需的时间短，故本发明实施例的方案可以实现网络故障的快速恢复。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。