基于拥塞及内存感知的SD-WAN故障恢复

在软件定义广域网(SD-WAN)中, 链路故障会导致大量丢包, 严重时会引起部分网络瘫痪. 现有的流量工程方法通过在数据平面提前安装备份路径能够加快故障恢复过程, 但在资源受限的情况下难以适应各种网络故障情况, 从而使恢复后的网络性能下降. 为了保证网络在故障恢复之后的性能并减少备份资源的消耗, 本文提出一种基于拥塞及内存感知的主动式故障恢复方案(CAMA), 不仅能够将受影响数据流进行快速重定向, 还能实现负载均衡避免恢复后潜在的链路拥塞. 实验结果表明, 与已有方案相比, CAMA能有效利用备份资源, 在负载均衡上有较好的性能, 且仅需少量备份规则即可覆盖所有单链路故障情况.     

基于多路由配置的数据中心网络故障恢复研究

针对数据中心网路故障恢复问题,提出一种使用多路由备份配置MRC(Multiple Routing Configuration)的IP快速恢复算法。通过研究MRC主动恢复过程对数据中心网络中链路负载分布的影响以及网络链路利用率的分布,在最短路径算法中引入自适应权重分布模型。该模型能有效地分离高负载链路的数据流量到其他可用链路,减少网络拥塞。实验结果表明,对比传统的MRC算法,改进后的算法(Modified MRC)能够通过有效降低最大链路利用率来实现更均衡的网络流量负载分布。     

基于多链路故障的网络切片生存性算法

为了保证当底层网络的多条物理链路发生故障时用户业务能够不间断,提出一种基于多链路故障的网络切片生存性算法。通过区分切片上承载的业务类型,当高可靠低延迟切片请求到达后,将物理节点按节点重要度排序后进行映射,再对故障链路采用多备份路径算法,选取带宽资源消耗最少的路径依次对故障链路进行重映射,当高带宽切片请求到达后,采用广度优先搜索的节点映射算法,再通过多备份路径对故障链路进行恢复。仿真结果表明,该算法能够提高切片平均映射成功率、长期平均收益开销比、物理链路利用率和故障恢复率,缩短平均故障恢复时延。     

基于着色树优化的网络并发链路故障快速恢复方法

为了实现网络并发链路故障的快速恢复,提出一种基于改进人工鱼群算法着色树优化的故障快速恢复方法.首先从备份拓扑构造、着色树生成及流量转发三个方面分析整体恢复方案,在此基础上,建立着色树的生成模型并利用人工鱼群算法对其进行优化以进一步提高其性能,引入变异操作有效解决寻优陷入局部僵局的问题.仿真实验表明,该恢复方案不仅提高了网络在并发链路失效情况下的故障恢复能力,同时在恢复路径及路由备份方面也具有较强的性能.     

一种基于MPLS网络的快速故障恢复算法

现有的MPLS故障恢复方案存在不同的性能问题:Makam方案需要提前建立备份路径,浪费了大量网络资源;简单动态方案动态建立备份路径,资源利用率高,但是需要等待路由表收敛,恢复时间长,造成大量丢包.针对这些不足,提出了一种基于MPLS网络的快速故障恢复算法MBFR.MBFR算法在故障发生以后建立备份路径,但是不需要等待路由表收敛,只需根据PIL中信源树和当前故障信息就可以快速计算出备份路径,既不浪费网络资源,又缩小了恢复时间.仿真实验结果验证了MBFR算法的优越性.     

基于资源共享的MPLS组播网络中的路径恢复

MPLS组播网络能快速有效地传输数据，其中的路径恢复机制确保提供持续的网络服务。该文提出了一种基于资源共享的MPLS组播网络中的路径恢复方案，该方案在每条链路的入口处保存一个链路资源使用数据库，使用基于共享资源且提供带宽保证的备份路径计算方法来预先建立备份路径，能优化网络资源的利用并减少切换时延。     

PLS流量工程故障恢复路径算法

提出一种适合MPLS保护切换和再路由--备份路径预有效恢复机制的备份路径优化算法.该算法引入故障说明,针对指定的保护对象计算恢复路径,同时,对链路的带宽进行分割,在链路可用带宽中指定备份路径可用带宽.通过算法优化,备份路径可以充分利用工作路径上的资源,降低带宽资源消耗,在保证网络提供连续服务能力的同时,提高网络资源的利用率,优化网络的运行性能.     

面向软件定义车联网的链路故障快速恢复方法

针对软件定义车联网（SDIV）的车-路实时查询类通信场景中单链路故障的问题，提出一种面向SDIV的链路故障快速恢复方法，综合考虑了链路恢复过程时延和恢复后路径的传输时延。首先，对故障恢复时延建模，将最小化时延的优化目标转化为0-1整数线性规划问题。然后，分析该问题，力图最大化复用已有计算结果，并根据不同情况提出两种算法：在流表更新时延相对路径传输延迟不可被忽略的情况下，提出基于拓扑划分的路径恢复算法（PRA-TP）；在流表更新时延相对路径传输延迟较小可被忽略的情况下，提出基于单链路搜索的路径恢复算法（PRA-SLS）。实验结果表明，相较于Dijkstra算法，PRA-TP的计算时延和路径恢复时延分别降低25%和40%,PRA-SLS的计算时延降低60%，可实现快速的汽车端的信息传输单链路故障恢复。     

软件定义卫星网络的链路故障检测和恢复方案

针对具有星间链路的卫星网络,提出了一种软件定义卫星网络架构下的链路故障检测和恢复方案。首先基于软件定义卫星网络架构设计了一种主动上报式故障检测机制,并设计了链路故障检测算法,实现对卫星网络中链路故障的快速发现和准确定位。在此基础上,提出了一种保护加恢复式故障恢复机制来快速恢复因故障导致的业务中断。最后在原型系统中对该方案进行了验证。实验结果表明,该方案可以在毫秒级的时间内快速检测并准确定位到链路故障,并可以在10±2ms的时间内对故障进行快速恢复。同时,该方案可适用于多种卫星网络拓扑。     

SpaceWire冗余网络故障检测恢复技术实现

为提高SapceWire网络可靠性,基于SpaceWire-D提出了一种应用于SpaceWire冗余网络的故障检测恢复技术。网络节点通过比较主、备份端口收到的时间码来判断链路故障状态,在确认主链路发生故障后,节点自动启用备份端口工作。通过引入时间码抖动容限参数,提高了节点对故障判断的准确性,避免了故障误判。测试结果表明,即使故障链路未与节点直接连接,节点也能够在一个时间槽长度内检测到链路故障并自动切换至备份链路。此技术保证了网络故障情况下的数据正确传输,提高了SpaceWire网络的可靠性,是一种稳定可靠的故障检测恢复技术。     

MPLS网络下基于兄弟节点备份的聚合多播故障恢复方案

提出一种基于兄弟节点备份的MPLS聚合多播故障恢复方案SBAMM,一方面,能够以快而准的方式绕过单链路和单节点故障,另一方面扩大了保护范围;最后优化了保护树的开销。另外,由于该方案是基于MPLS网络提出的,此方案也具有MPLS所具有的优点。结果分析表明,此方案具有更好的保护率、减低多播分发树的开销等优势。     

基于重构SPT的单链路故障路由保护方法

为了减少故障对网络运行带来的影响,提出了一种基于重构SPT的单链路故障路由保护算法SLFRPRSPT。该算法在最短路径树SPT的基础上实现,通过制定一系列定义和规则,对SPT进行重构,搜索节点关系发生改变的节点,为每个节点计算最佳备份下一跳节点,从而达到提高路由可用性的目的。经过实验验证,其在网络拓扑中故障保护率可以达到1,并且具有较低的路径拉伸度,可以有效避免单链路故障带来的影响。该方案支持增量部署和逐跳转发,便于实现。     

基于逐跳方式的单链路故障保护算法

当网络中的某条链路出现故障时,互联网部署的域内路由协议需要重新收敛,在收敛过程中经过该链路的报文将会被丢弃。针对该问题,IETF(the Internet Engineering Task Force)提出了快速重路由保护框架,利用该框架可以有效地解决网络中单链路故障造成的报文丢失问题,然而该方案并不能完全保护网络中所有可能的单链路故障。基于该框架研究者提出了一种基于隧道的解决方案,该方案虽然可以提供100%的单链路故障保护,但是需要辅助机制的协助,开销较大,难以实际部署。因此,提出了一种基于逐跳方式的针对单链路故障的全保护方案,该方案可以解决网络中任意的单链路故障造成的报文丢失问题。     

SDN网络中基于拓扑分域的故障恢复方法

为解决网络故障恢复期间的反应时间过长的问题,将软件定义网络(software defined networking,SDN)网络架构引入到网络故障恢复的策略设计中,对比现有故障恢复领域研究的优势和不足,提出一种基于SDN的故障恢复方法.通过对整网拓扑结构进行分域,采用无向图环路算法(undirected graph loop algorithm,UGLA)计算当前网络拓扑中的所有环路;根据UGLA,设计链路评估方法,选择最优故障备份转发路径转发数据流量.故障恢复实验数据的分析结果表明,该方法可提高交换机流表匹配效率,减少故障恢复时间,保障业务的带宽需求和服务质量.     

MPLS VPN动态路径管理算法*

针对标签交换路径的设计与维护问题,提出基于故障恢复模型的MPLS VPN动态路径管理算法。该算法在备份路径设计准则的基础上,测试全连通MPLS VPN中备份路径可用性的条件,利用快速备份路径构造算法,在多故障发生时,自动地构造满足客户故障恢复需求的VPN路径,从而使VPN业务受干扰程度最小。     

基于业务类型的网络切片可靠性映射算法

网络切片是5G网络的基础架构技术,为在多个切片共享同一底层网络资源的同时保证切片的可靠性,提出一种区分业务类型的网络切片可靠性映射算法,解决底层网络链路故障、网络切片可靠性与资源利用率相互矛盾的问题。通过区分切片承载业务类型,对高可靠低时延切片请求的链路提前构建备份路径,并采用基于最大生成树链路的备份资源共享保护方法,对高带宽切片请求则采用基于链路可靠性的重映射算法恢复故障链路。仿真结果验证了该算法的有效性,与SVNE1+1和DPS-VNRA算法相比,其在切片成功运行率、长期收益开销比、物理链路利用率和故障恢复率方面均具有优势。     

基于逐跳转发方式的单故障路由保护方法

业界提出利用LFA（loop free alternates）方案来应对网络中频繁出现的故障,然而LFA并不能保护网络中所有可能出现的单故障情形。针对上述问题,提出了一种基于逐跳转发方式的单故障路由保护算法SFRPA（single failure routing protection algorithm based on hop by hop forwarding）。SFRPA首先提出了三个无环路备份下一跳选取规则,然后制定了优先级队列的操作规则,最后利用优先级队列和无环路备份下一跳选取规则为所有源目的节点对计算出一个最优的备份下一跳。该算法具有支持逐跳转发、支持增量部署、保护网络中所有可能的单故障情形三个特征。实验结果表明,与经典的路由保护方案LFA、DMPA、TBFH和IAC相比较,SFRPA不仅可以应对网络中所有可能的单故障情形,并且具有较小的路径拉伸度。     

面向IP快速路径切换的OSPF冗余路径算法

在IP网络中,当某链路或者节点发生故障时,通过路由协议的收敛来绕开故障的链路或节点.对OSPF路由协议,这个时间至少为5秒,期间经过故障节点或链路的流量将会被丢弃,绝大多数的应用可以承受这种程度的延迟.但是,对延迟敏感的应用如VoIP而言,这种量级的延迟是很难为用户所接受的.基于现有的OSPF路由协议的最短路径树(SPT)算法,提出一种支持IP快速重路由的多冗余路径树计算算法.算法计算除最短路径外至少一条不相交无环备份路径,保证在最短路径的链路或节点故障时,通过快速切换到备份路径,以提高IP网络的故障收敛时间.     

软件定义网络架构下基于流调度代价的数据中心网络拥塞控制路由算法

针对传统数据中心网络极易发生拥塞的问题,提出了在软件定义网络（SDN）的架构下设计基于流调度代价的拥塞控制路由算法加以解决。首先,进行拥塞链路上的大小流区分,并对所有大流的各条等价路径进行路径开销权重的计算,选择权重最小的路径作为可用调度路径;然后,使用调度后路径开销变化量和流占用带宽比例来共同定义流调度代价;最终选择调度代价最小的流进行调度。仿真结果表明,所提算法能在网络发生拥塞时降低了拥塞链路上的负荷,并且与仅进行流路径选择的拥塞控制算法相比,提高了链路利用率,减少了流传输时间,使得网络链路资源得到更好的利用。     

基于最短恢复路径的组播快速故障恢复方法*

分析了现有主动式恢复方法的实现方式,并通过连续时间马尔可夫链(CTMC)对端到端恢复和本地恢复两种方式进行了建模和分析。在理论分析的基础上提出一种基于最短恢复路径的本地恢复的故障恢复方法,在单链路和单节点故障两种情形下,均可利用无环路的最短恢复路径重新连接因故障分离的子树。仿真结果表明,方法的故障恢复时间与现有“冗余树”和“双树”方法相比,分别减少了56.3%和35.1%左右,而故障恢复后组播树的代价与现有方法相当。