一种联合多域及基于联合多域的低时延路径传输方法

摘要

本发明公开了一种联合多域及基于联合多域的低时延路径传输方法，包括：SRv6守护进程模块，用于截取到达SRUF成员节点的数据包，并对数据包进行处理后发送至SRUF代理模块，还用于接收SRUF代理模块发送的封装信息，根据封装信息对数据包进行封装，获得封装后的新数据包；SRUF代理模块，用于解析由SRv6守护进程模块发送的经过处理的数据包获得解析信息，根据解析信息从SRUF表中查询低时延路径，并将根据低时延路径获取的封装信息发送至SRv6守护进程模块；SRUF表，用于记录通过低时延路径选择模块获得的低时延路径。本发明的SRUF能够在互联网中提供低时延路由服务，同时具有与现有路由系统兼容的能力。

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体是涉及到一种联合多域及基于联合多域的低时延路径传输方法。

背景技术

当前越来越多的互联网应用对端到端时延提出了更严格的要求，如高频电子交易、高清视频会议等。因为数据传输时延不仅影响用户体验，也影响着服务提供商的盈利，时延问题受到服务提供商越来越多的关注。一些大型云服务商，利用SDN（SoftwareDefined Network，软件定义网络）技术在它们私有的网络中提供低时延服务，其要求流量必须在由一个集中控制器管控的私有网络中，这就导致了难以满足在全球互联网中提供低时延服务的要求。事实上，一个云服务商的私有网络并不总能覆盖它全部的数据中心，甚至一些应用被部署在不同的云中，这就导致有些流量会跨过互联网中的多个AS（AutonomousSystems，自治域）进行传输。

为了在互联网中有效的找到路由路径，设置了两种类型的路由协议，分别为IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议）和EGP（Exterior Gateway Protocol，外部网关协议）。这种路由协议一起协作为互联网中的任意两点建立路由，但这些路径只确保连通行而并不保证任何的服务质量。一方面，在BGP选择路径时，当前使用的一些准则都与路径性能无关，如优先选择跳数最少的路径，或者进行热土豆路由等。另一方面，BGP已经在互联网中广泛部署且运行了多年，导致对BGP进行任何的修改和优化都很难在全网范围内实现。基于此，如何降低端到端时延，同时与现有路由系统兼容是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种联合多域及基于联合多域的低时延路径传输方法，以到达在广域上提供低时延路由服务，同时具备兼容性的目的。

基于上述目的，第一方面，本发明提供一种联合多域，包括：

SRv6守护进程模块，用于截取到达SRUF成员节点的数据包，并对所述数据包进行处理后发送至SRUF代理模块；接收所述SRUF代理模块发送的封装信息，根据所述封装信息对所述数据包进行封装，获得封装后的新数据包；

所述SRUF代理模块，用于解析由所述SRv6守护进程模块发送的经过处理的所述数据包获得解析信息，根据所述解析信息从SRUF表中查询低时延路径，并将根据所述低时延路径获得的所述封装信息发送至所述SRv6守护进程模块；

所述SRUF表，用于记录通过低时延路径选择模块获得的所述低时延路径。

优选地，所述低时延路径选择模块包括：

网络坐标构建单元，用于在所述SRUF成员节点的数量满足预设约束条件时，根据所有的所述SRUF成员节点构建SRUF的虚拟网络坐标；其中，所述虚拟网络坐标中的任一个节点

定义单元，用于探测集合

探测单元，用于对所述虚拟网络坐标中的任一个所述节点

广播单元，用于将所述节点

路径选择单元，用于获取与所述节点

优选地，所述路径选择单元的工作流程包括：

步骤一，初始化候选路径集合

步骤二，根据所述节点

步骤三，检测节点

步骤四，若节点

步骤五，选择所述候选路径集合

步骤六，若节点

步骤七，将路径

步骤八，选择所述候选路径集合

优选地，所述预设约束条件为

优选地，所述网络坐标构建单元还用于在所述SRUF成员节点的数量不满足预设约束条件时，通过预设的网格填补规则构建所述SRUF的虚拟网络坐标。

优选地，所述低时延路径选择模块还包括：

旋转采样单元，用于通过预设的旋转采样规则改变所述SRUF成员节点在所述虚拟网络坐标中的位置。

第二方面，本发明提供一种基于联合多域的低时延路径传输方法，所述联合多域为第一方面的联合多域，所述方法包括：

在数据包到达的当前节点为SRUF成员节点时，通过SRv6守护进程模块截取数据包，并对所述数据包进行处理；

通过所述SRUF代理模块解析由所述SRv6守护进程模块发送的经过处理的所述数据包获得解析信息，根据所述解析信息从所述SRUF成员节点的SRUF表中查询低时延路径，并根据所述低时延路径获取封装信息；

令所述SRv6守护进程模块根据由所述SRUF代理模块发送的封装信息对所述数据包进行封装，得到封装后的新数据包；

令所述新数据包沿着低时延路径进行传输。

优选地，所述通过SRv6守护进程模块截取数据包，并对所述数据包进行处理后发送至SRUF代理模块，包括：

通过所述SRUF成员节点的所述SRv6守护进程模块检测所述数据包的类型；

若所述数据包为SRv6包，则将所述SRv6包中的索引变量进行变量自减，并对所述索引变量对应的段进行激活，以将变量自减和段激活后的所述SRv6包发送至所述SRUF代理模块；

若所述数据包为IPv6包，则将所述IPv6包发送至所述SRUF代理模块。

优选地，所述通过所述SRUF代理模块解析由所述SRv6守护进程模块发送的经过处理的所述数据包获得解析信息，根据所述解析信息从所述SRUF成员节点的SRUF表中查询低时延路径，并根据所述低时延路径获取封装信息，包括：

通过所述SRUF代理模块从路由信息表中查询直接路径，获得所述直接路径上最后的所述SRUF成员节点；

通过所述SRUF代理模块从所述SRUF成员节点的SRUF表中查询当前的所述SRUF成员节点到最后的所述SRUF成员节点的低时延路径，并将所述低时延路径上的所有所述SRUF成员节点的IP地址发送至所述SRv6守护进程模块。

优选地，所述令所述SRv6守护进程模块根据由所述SRUF代理模块发送的封装信息对所述数据包进行封装，得到封装后的新数据包，包括：

通过所述SRv6守护进程模块将所述低时延路径上的所有所述SRUF成员节点的IP地址插入至包头的段路由扩展头内，并更新索引变量，得到封装后的新数据包。

本发明提供的联合多域及基于联合多域的低时延路径传输方法，通过SRv6守护进程模块对到达SRUF成员节点的数据包进行截取和处理，通过SRUF代理模块对SRv6守护进程模块处理后的数据包进行解析之后从SRUF成员节点的SRUF表中查询低时延路径，并告知SRv6守护进程模块如何封装数据包，最后通过SRv6守护进程模块封装数据包，并根据路由信息表将封装后的新数据包传输至下一个SRUF成员节点。本发明的SRUF在整个互联网中通过SRUF成员节点对应的路由器对数据包进行截取并利用SRv6技术来改变路径，SRUF不会对现有路由系统中由路由协议产生的FBI进行修改，也即不会对互联网中已部署的BGP进行修改，只需要对路由器进行升级。因此，本发明的SRUF能够在互联网中提供低时延路由服务，同时具有与现有路由系统兼容的能力。

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为本发明一实施例中联合多域的结构示意图；

图2为本发明一实施例中单个AS内的部署示意图；

图3为本发明一实施例中整个互联网的部署示意图；

图4为本发明一实施例中低时延路径选择模块的结构示意图；

图5为本发明一实施例中SRUF的虚拟网络坐标图；

图6为本发明一实施例中旋转采样过程的示意图；

图7为本发明一实施例中基于联合多域的低时延路径传输方法的流程图；

图8为本发明一实施例中数据包传输过程的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明实施例提供了一种联合多域，该联合多域包括：

SRv6守护进程模块110，用于截取到达SRUF成员节点的数据包，对数据包进行处理之后发送至SRUF代理模块120；接收SRUF代理模块120发送的封装信息，根据封装信息对数据包进行封装，得到封装后的新数据包。

SRUF代理模块120，用于解析由SRv6守护进程模块110发送的经过处理的数据包获得解析信息，根据解析信息从SRUF成员节点的SRUF表130中查询低时延路径，并将根据低时延路径获得的封装信息发送至SRv6守护进程模块110。

SRUF表130，用于记录通过低时延路径选择模块140获得的低时延路径。

在本实施例中，SRv6是SR（Segment Routing，段路由）技术在IPv6网络下的应用，是一种新的路由技术，可以将流量引导至多个中转节点。

SRUF成员节点为加入SRUF（SRv6 Underlay Federation，联合多域）的AS（Autonomous Systems，自治域）节点，相应的，非SRUF成员节点为未加入SRUF的AS节点。

SRUF表130为SRUF（SRv6 Underlay Federation，联合多域）中的关键模块，负责记录通过低时延路径选择模块140获得的低时延路径。可选地，SRUF表130的第一列属性表示目标SRUF成员节点，第二列属性表示前往目标SRUF成员节点的低时延路径上的SRUF成员节点的IP地址，这些SRUF成员节点的IP地址可以作为封装信息通过SRUF代理模块120发送至SRv6守护进程模块110。且可选地，SRUF表130的第三列属性表示每个低时延路径的TTL（Time To Live，生存时间值），用于实时更新网络状态。也即，SRUF表130可以包含目标SRUF成员节点、前往目标SRUF成员节点的低时延路径以及低时延路径的TTL等属性信息。

SRv6守护进程模块110负责截取、处理以及封装数据包。

SRUF代理模块120负责对SRv6守护进程模块110处理过的数据包进行解析，并告知守护进程如何封装包。可选地，SRUF代理模块120还负责更新SRUF表130。

如图2所示的单个AS内的部署示意图，现有路由系统中的每一个AS节点设置有BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）和IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议）、各协议对应的路由信息表以及FIB（Forward Information Base，转发信息表）。现有路由系统的数据包传输过程为：AS节点设置的路由器同时运行着BGP和IGP，这两个协议会实时更新它们的路由信息表，并由各协议对应的路由信息表生成FIB；当路由器接收到一个数据包时，路由器会通过查询FIB，将数据包转发至正确的端口。如图3所示的整个互联网的部署示意图，假设BGP被配置为选择最短的节点路径，以AS0为起始AS节点，任何需要被转发至目标AS节点AS9的数据包都会沿着默认的直接路径

如图2所示的单个AS内的部署示意图，SRUF中的每一个SRUF成员节点设置有SRUF表130、SRv6守护进程模块110和SRUF代理模块120。如图3所示的整个互联网的部署示意图，图3中

1）当数据包到达SRUF成员节点AS1时，首先通过AS1中的守护进程模块110对数据包进行截获，并检测数据包是否为SRv6包，也即检测数据包的类型，若数据包为SRv6包，守护进程模块110对数据包的索引变量（SL）进行变量自减，并激活对应的段，以对数据包进行变量自减和段激活等处理，然后将处理后的数据包发送给SRUF代理模块120。而若数据包的IPv6包，则直接转交给SRUF代理模块120。可选地，变量自减为变量减一。

2）SRUF代理模块120会查询BGP对应的路由信息表并发现默认的直接路径是

3）通过查询SRUF表130，SRUF代理模块120会发现AS1到AS7的时延可以通过可替换的低时延路径

4）封装后的新数据包会根据路由信息表转发至AS5。

由上可知，本实施例的SRUF，通过SRv6守护进程模块110对到达SRUF成员节点的数据包进行截取和处理，通过SRUF代理模块120对SRv6守护进程模块110处理后的数据包进行解析之后从SRUF成员节点的SRUF表130中查询低时延路径，并告知SRv6守护进程模块110如何封装数据包，最后通过SRv6守护进程模块110封装数据包，并根据路由信息表将封装后的新数据包传输至下一个SRUF成员节点。本实施例的SRUF在整个互联网中通过SRUF成员节点对应的路由器对数据包进行截取并利用SRv6技术来改变路径，SRUF不会对现有路由系统中由路由协议产生的FBI进行修改，也即不会对互联网中已部署的BGP进行修改，只需要对路由器进行升级。因此，本实施例的SRUF能够在互联网中提供低时延路由服务，同时具有与现有路由系统兼容的能力。

在一实施例中，如图4所示，低时延路径选择模块140包括：

网络坐标构建单元141，用于在SRUF成员节点的数量满足预设约束条件时，根据所有的SRUF成员节点构建SRUF的虚拟网络坐标。其中，虚拟网络坐标中的任一个节点

可选地，预设约束条件为

定义单元142，用于探测集合

在本实施例中，对虚拟网络坐标中的任一节点对

探测单元143，用于对虚拟网络坐标中的任一个节点

本实施例采用的探测策略是：对于任一节点

广播单元144，用于将节点

在本实施例中，虚拟网络坐标中的每一个节点

本实施例采用的广播策略是：对于任一个节点

可理解的，本实施例每个SRUF成员节点只需要探测

路径选择单元145，用于获取与节点

在本实施例中，在完成探测和广播之后，每一个节点

情况一：节点

对于节点

情况二，节点

情况二可以直接根据节点

由上述两种情况可知，将节点

作为优选，路径选择单元145的工作流程包括以下步骤：

步骤一，初始化候选路径集合

步骤二，根据节点

步骤三，检测节点

步骤四，若节点

步骤五，选择候选路径集合

步骤六，若节点

步骤七，将路径

步骤八，选择候选路径集合

在本实施例中，对于任意一个节点

由上可知，本实施例的SRUF，通过探测单元令143节点

在一实施例中，网络坐标构建单元141，还用于在SRUF成员节点的数量不满足预设约束条件时，也即SRUF成员节点的数量

在本实施例中，预设的网格填补规则是指，假设虚拟网络坐标中有

具体的，对任意节点数量的SRUF，首先构建一个

在一实施例中，低时延路径选择模块140还包括：

旋转采样单元，用于通过预设的旋转采样规则改变SRUF成员节点在虚拟网络坐标中的位置。

在本实施例中，预设的旋转采样规则是指，虚拟网络坐标中所有的第

如图6所示的旋转采样过程的示意图，图6中左图为第一轮的虚拟网络坐标，右图为第二轮的虚拟网络坐标。可选地，基于第一轮的虚拟网络坐标中的所有节点的位置，在第二轮，将第

此外，如图7所示，本发明实施例提供了一种基于上述实施例的联合多域的低时延路径传输方法，该方法包括：

步骤S10，在数据包到达的当前节点为SRUF成员节点时，通过SRv6守护进程模块110截取数据包，并对数据包进行处理。

作为优选，检测数据包到达的当前节点

步骤S20，通过SRUF代理模块120解析由SRv6守护进程模块110发送的经过处理的数据包获得解析信息，根据解析信息从SRUF成员节点的SRUF表130中查询低时延路径，并根据低时延路径获取封装信息。

在本实施例中，解析信息为默认的直接路径上最后的SRUF成员节点

首先，通过SRUF代理模块120从路由信息表中查询直接路径，并获得直接路径上最后的SRUF成员节点。具体的，通过SRUF代理模块120从SRv6守护进程模块110处理后的数据包获得目标AS节点，根据目标AS节点查询BGP的路由信息表获得默认的直接路径，进一步的从直接路径上获得最后的SRUF成员节点

然后，通过SRUF代理模块120从SRUF表130中查询当前的SRUF成员节点

步骤S30，令SRv6守护进程模块110根据由SRUF代理模块120发送的封装信息对数据包进行封装，得到封装后的新数据包。

作为优选，通过SRv6守护进程模块110将低时延路径上的所有SRUF成员节点的IP地址插入至包头的SRH内，并更新SL，得到封装后的新数据包。

示例性的，如图8所示的数据包传输过程的示意图，一个来自AS0的数据包需要传输到AS5，默认的直接路径为

当AS6接收到数据包，AS6的SRv6守护进程模块110会对数据包中的SL进行变量自减，并激活对应的段，并将经过变量自减和段激活等处理后的数据包发送至SRUF代理模块120，SRUF代理模块120会找到下一个的目标SRUF成员节点为AS4，进一步发现AS6和AS4中间会有一个低时延路径，也即

步骤S40，令新数据包沿着低时延路径进行传输。

由上可知，本实施例的基于联合多域的低时延路径传输方法，通过SRv6守护进程模块110对到达SRUF成员节点的数据包进行截取和处理，通过SRUF代理模块120对SRv6守护进程模块110处理后的数据包进行解析之后从SRUF表130中查询低时延路径，并告知SRv6守护进程模块110如何封装数据包，最后通过SRv6守护进程模块110封装数据包，并根据路由信息表将封装后的新数据包传输至下一个SRUF成员节点。本实施例的SRUF在整个互联网中通过SRUF成员节点对应的路由器对数据包进行截取并利用SRv6技术来改变路径，SRUF不会对现有路由系统中由路由协议产生的FBI进行修改，也即不会对互联网中已部署的BGP进行修改，只需要对路由器进行升级。因此，本实施例的基于联合多域的低时延路径传输方法能够在互联网中提供低时延路由服务，同时具有与现有路由系统兼容的能力。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。