[发明专利]兼顾运营成本和传输性能双优化的域间流量工程的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双目标优化的域间流量工程的实现方法，确切地说，涉及一种兼顾运营成本和传输性能双目标优化的域间流量工程的实现方法，属于域间流量工程或网络建模及其性能优化的技术领域。

背景技术

Internet快速的自我成长性和日益膨胀的规模对网络的有效管理和互联网的技术发展都提出了巨大的挑战。大量网络新应用的涌出和社会行为的网络化，对网络域间行为的安全性和可控性的需求日益增强。互联网工程任务组（IETF）顺应形势提出了流量工程TE（Traffic Engineering）的概念，并指出流量工程的目的是优化运营网络的性能，以便最有效地利用网络资源，为用户提供保证质量的服务。流量工程的主要目标是对运营网络进行性能优化，在促进有效、可靠的网络操作的同时，提高网络资源的利用率，优化网络性能。它的技术涉及到互联网的流量测量、模型建立、特征描述和控制的科学原理和技术应用，以及如何将这些知识和技术应用到实践中来实现特定的网络性能指标。

在互联网中，提供网络服务的角色为运营商ISP（Internet Service Provider），每个运营商拥有各自独立的流量传输网络，其网络管理高度自治，由统一的管理机构采用统一的路由策略来管理网络。因此，具有统一管理机构、统一路由策略的网络称为自治域，而不同运营商分别管理的网络为不同的自治域。流量工程调控网络流量时，根据其作用域的不同，可分为域内流量工程（流量调控在自治域内部进行）和域间流量工程（流量调控在不同的自治域之间进行）。目前，流量工程的解决方案大都局限于自治域内，而在实际互联网中，经常出现多个运营商合作共同向客户提供服务的情况，即流量跨域传输。为了进一步改善用户的端到端的性能，需要实施域间流量工程，保证流量在整个互联网络中得到负载均衡，并提高全网的运行效率。

然而，自治域具有高度自治性和保密性，不允许其它自治域影响自己的路由和流量管理。因此，域间流量工程具有拓扑信息的不完全性、网络状态信息的不完全性、控制管理的难协商性和流量模式的动态性等许多特点，其研究难度很大。具体来说，在技术方面，网络拓扑和链路状态信息对于有效分配流量颇有帮助，然而，域间路由协议BGP基于安全性、稳定性和扩展性的考虑，并不穿越网络边界发布这类信息。在管理方面，各个自治域具有不同的运营成本和网络容量，在某个自治域内被认为是好的解决方案，被移植到另一个自治域内时，不一定也被认为是好的解决方案。在影响方面，流量跨域传输时，一个域的输出流量会成为相邻域的输入流量，即流量输出域的流量控制策略会影响流量输入域的网络性能。运营商认为对自己最有利的解决方案，却可能会给相邻网络运营商的网络带来拥塞等不利影响。如果运营商只根据自身利益来制定流量策略，则很可能给彼此带来不利影响，最后导致所有参与者利益受损。这些特点都增加了域间流量工程的难度，使得互联网域间协同实现性能优化工作充满了困难和挑战，也使得这项工作充满了意义。

域间协同实现性能优化是运营商利用域间流量工程来优化所有参与流量传输的自治域的网络性能，而其关键就是如何有效地控制流的流向。现实生活中，多协议标签交换MPLS（Multi-Protocol Label Switching）流量工程策略已被广泛应用于自治域内部，用于优化网络资源利用率、支持要求端到端QoS保证的服务、实现链路/节点故障的快速修复等。而将MPLS流量工程应用到域间协同实现性能优化时，却因为无法获取相邻域的网络拓扑和链路状态等信息，进而给计算最短约束路径造成了困难。

虽然，IETF的流量工程工作组正在积极研究采用MPLS流量工程策略来实现域间流量工程目标，但是，目前也只是提出对于域间MPLS流量工程的设计要求，还没有给出有效的策略。由于MPLS技术还没有穿越自治域边界被使用，目前的域间流量工程只能通过调整BGP路由协议的配置来实现。基于BGP的流量工程策略仅仅是对域间流量的流向进行粗略和单方面的控制，当流量输入到其他运营商网络时，可能会造成相邻运营商的网络性能降低或网络流量不可预测的变化，最终导致双方性能都降低。

因此，域间流量工程需要一个更有效、更符合互联网发展趋势的方法来优化网络性能，最有效地利用网络资源和为用户提供QoS保证。就目前研究情况来看，研究人员试图提出系统化的方法来解决域间流量工程问题。因为每个自治域都是独立管理的，域内流量控制可以由运营商自行调节，而域间流量信息存在隐蔽性，只能通过有选择地发布路由信息来对入网流量和出网流量进行有效调节，即出网域间流量工程。