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CN102088413A - 一种网络流量分流方法、网络节点及系统 - Google Patents

一种网络流量分流方法、网络节点及系统 Download PDF

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CN102088413A CN2011100501143A CN201110050114A CN102088413A CN 102088413 A CN102088413 A CN 102088413A CN 2011100501143 A CN2011100501143 A CN 2011100501143A CN 201110050114 A CN201110050114 A CN 201110050114A CN 102088413 A CN102088413 A CN 102088413A
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Abstract

本发明实施例公开了一种网络流量分流方法、网络节点和系统。所述方法包括：获取网络的链路利用率信息；计算到达内容源的最短路径和次短路径；根据所述获取的链路利用率信息，从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径。通过实施本发明，能够根据网络的链路利用率信息选择轻载路径，通过轻载路径分散流量，实现流量的动态负载分担，预防或减轻网络拥塞。

Description

一种网络流量分流方法、网络节点及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种网络流量分流(offloading)方法、网络节点及系统。
背景技术
当前网络中，视频业务流量占了Internet流量主体，预计到2014年，视频业务流量在Internet流量的占比将达91％。
与传统的WWW(World Wide Web)浏览业务不同，视频业务具有每流(perstream)带宽消耗大、持续时间长等特点。传统的WWW浏览业务每流带宽消耗在100Kbps左右，而标清视频每流带宽消耗在2Mbps，高清视频每流带宽耗费在8Mbps。传统的WWW浏览每流持续时间在10秒左右，而视频业务每流持续时间通常超过3分钟。视频业务的这些特征通常会造成网络拥塞。
宽带网络运营商当前对网络拥塞的方法是通过多路径实现流量的负载均衡。视频业务或者内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)服务提供商对网络拥塞的解决方法也是通过多路径实现流量的负载均衡。
上述方案中虽然部署了多个路径，但是由于路由计算遵从最短路径优先或者等价多路径的原则(选取Router-ID小的设备作为网络边缘出口设备或基于Hash的等价多路径算法分散流量)，这会导致流量集中到一个出口，所以视频流量的大带宽、持续时间长的特征还是会引起网络拥塞的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种网络流量分流方法，网络节点和系统，用于预防或解决视频等大带宽业务带来的网络拥塞问题。
一方面，本发明实施例提供了一种网络流量分流方法，包括：获取网络的链路利用率信息；计算到达内容源的最短路径和次短路径；根据所述获取的链路利用率信息，从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径。
另一方面，本发明实施例提供了一种网络节点，包括：获取模块，用于获取自身所在网络的链路利用率信息；计算模块，用于计算所述网络节点到达内容源的最短路径和次短路径；选择模块，用于从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；分散模块，用于选取流量并将选取的流量分散到所述选择模块选择的轻载路径。
再一方面，本发明实施例提供了一种网络系统，包括：网络管理系统，用于获取自治系统的链路利用率信息；选择需要进行流量分散的网络节点；计算所述网络节点到达内容源的最短路径和次短路径；从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；向所述选择的网络节点发送通知消息，该通知消息中携带所述选择的轻载路径；所述网络节点，用于接收所述通知消息，通过所述通知消息中携带的轻载路径分散流量。
本发明上述实施例，能够根据网络的链路利用率信息选择轻载路径，通过轻载路径分散流量，实现流量的动态负载分担，预防或减轻网络拥塞。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种网络流量分流方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中另一种网络流量分流方法的流程示意图；
图3为本发明实施例中另一种网络流量分流方法的流程示意图；
图4为本发明实施例中一种网络节点的结构示意图；
图5为本发明实施例中一种网络网络系统的结构示意图。
具体实施方式
首先需要说明的是，在本发明所有实施例中：
网络拥塞并不是指链路利用率达到100％而丢包，而是指链路利用率高于设定的阈值，例如可以规定当链路利用率高于60％或者80％时为网络发生拥塞；
轻载路径是指多条可选择的转发路径中链路利用率较低的一条路径，并且轻载路径的链路利用率不得高于设定的发生网络拥塞的阈值。
内容源是指直接向终端用户提供内容的实体服务器或者虚拟服务器，该内容可以包括视频、音频或其他需要通过网络传输的资源。
分散流量是指将流量根据不同的子网进行划分，并将特定子网的流量发送到选择的路径上进行传输。为了避免流量环回，在分散流量的时候，必须禁止反向转发，即禁止将流量转发到进入网络节点的接口上。
以下结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中一种网络流量分流方法的流程示意图。所述方法包括：
100、获取网络的链路利用率信息。
该网络可以是任何能够实现通信功能的网络，本发明实施例中主要以自治系统为例进行说明。所述网络的链路利用率信息包括该网络中每条链路的链路利用率信息。
120、计算到达内容源的最短路径和次短路径。
本步骤可以在根据所述获取的链路利用率信息确定已经发生网络拥塞时，或者根据所述获取的链路利用率信息确定将要发生网络拥塞时执行。
140、根据所述获取的链路利用率信息，从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径。
160、选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径。
所述链路利用率信息可以携带在扩展的内部网关协议(Interior GatewayProtocol，IGP)通告消息，如OSPF Opaque LSA中。
所述选取流量并将选取的流量分散到轻载路径上包括，在发生拥塞的时候选取一个或者多个子网的流量，将该一个或多个子网的流量通过所述轻载路径进行传输。
上述方法实施例通过收集并使用链路利用率信息，实现了流量的动态负载均衡，能够减轻网络拥塞。
如图2所示，为本发明实施例中另一种网络流量分流方法的流程示意图。所述方法包括：
200、网络节点获取自身所在自治系统的链路利用率信息。
该自治系统的链路利用率信息可以是网络节点自身所在的自治系统内的每条链路的链路利用率或网络节点所在的自治系统的边缘设备的出口链路利用率。
该过程具体包括，自治系统中的每个网络节点发布自己的链路利用率信息，通过泛洪的链路状态通告(Link State Advertisement，LSA)实现整个自治系统的链路利用率信息同步，即网络节点通过LSA获取该自治系统内每条链路的链路利用率信息以及该自治系统的边缘设备的出口链路利用率信息。
所述链路利用率信息可以由网络节点按照实时性、周期性或者根据一定的规则发布。实时性发布是指每当链路利用率发生变化的时候就发布，周期性发布是指按照设定的周期发布链路利用率信息，根据规则发布即根据设定的规则发布比如链路利用率低于30％或高于60％的时候发布。
本步骤执行的结果是，网络节点能够获取自身所在自治系统中每条链路的链路利用率信息。
220、网络节点监控接收的网络流量，建立子网和流量的对应关系。
建立子网和流量的对应关系的目的在于，当发生网络拥塞的时候可以根据子网来分散流量，即在分散流量的过程中，要保证同一个子网的流量在同一条路径上传输。
其中，步骤200和220之间没有执行上的先后顺序。
240、当网络节点根据所述获取的链路利用率信息确定已经发生网络拥塞时或者将要发生网络拥塞时，计算自身到达内容源的最短路径和次短路径。
260、网络节点从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径。
280、网络节点根据所述子网和流量的对应关系选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径。
具体来说，网络节点根据所述子网和流量的对应关系选取一个或者多个子网的流量，将该一个或多个子网的流量通过所述轻载路径进行传输。
其中，所述网络节点可以按照以下规则选择：
1)拥塞节点；
2)当拥塞节点没有多条到达内容源的可选路径或没有轻载路径时，所述网络节点是拥塞节点的上游节点；
3)当拥塞节点的上游节点有多个时，所述网络节点是该多个上游节点中具有多条到达内容源的可选路径且该可选路径包括轻载路径的节点或者该多个上游节点中Router-ID最小的节点；
4)当拥塞节点的上游节点有多个，且其中多个上游节点均具有多条到达内容源的包括轻载路径的可选路径时，所述网络节点是向所述拥塞节点输入流量最多的上游节点。
如果经过一个网络节点分散流量之后，拥塞还是没有缓解，则可以继续按照上述规则选择网络节点进行流量分散。
本发明上述实施例通过每个网络节点发布自己的链路利用率信息，实现了整个自治系统的链路利用率信息共享。当网络已经发生或将要发生拥塞时，能够根据链路利用率信息选择轻载路径分散流量，实现了流量的动态负载均衡，有效预防或减轻了网络拥塞。
如图3所示，为本发明实施例中另一种网络流量分流方法的流程示意图。所述方法包括：
300、网络管理系统获取自治系统的链路利用率信息。
网络管理系统可以管理一个自治系统，也可以管理多个自治系统。本实施例以管理一个自治系统为例。当存在多个自治系统时，网络管理系统也是对多个自治系统分别管理。
所述自治系统的链路利用率信息包括该自治系统内每条链路的链路利用率信息和自治系统的边缘设备的出口链路利用率信息。
所述链路利用率信息可以由网络管理系统周期性向该自治系统内的所有网络节点获取，也可以由该自治系统内的所有网络节点周期性向网络管理系统上报。还可以由网络管理系统在自治系统中的每个网络节点通过洪泛机制获得该自治系统中每条链路的链路利用率信息后，向自治系统中的任意一个网络节点查询获取。
每个网络节点通过洪泛机制获得该自治系统中每条链路的链路利用率信息的方法参见上一实施例，在此不再赘述。
310、网络管理系统根据所述获取的链路利用率信息确定已经发生或者将要发生网络拥塞时，选择需要进行流量分散的网络节点。
网络管理系统既可以通过主动查询确定发生网络拥塞，也可以根据自治系统中任意网络节点的报告确定发生网络拥塞。
选择需要进行流量分散的网络节点的规则参见上一实施例，在此不再赘述。
320、网络管理系统计算该选择的网络节点到达内容源的最短路径和次短路径。
330、网络管理系统从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径。
具体来说，网络管理系统根据所获取的自治系统的链路利用率信息，从所述最短路径和次短路径中选择链路利用率低的路径作为轻载路径。
340、网络管理系统向选择的网络节点发送通知消息，该通知消息中携带所述选择的轻载路径，用于使所述选择的网络节点通过所述选择的轻载路径分散流量。
350、网络节点接收网络管理系统发送的通知消息，通过所述通知消息中携带的轻载路径分散流量。
进一步，网络节点可以监控接收的网络流量，建立子网和流量的对应关系。当需要分散流量的时候，网络节点根据子网和流量的对应关系选取一个或者多个子网的流量，将该一个或多个子网的流量通过所述轻载路径进行传输以分散流量。在分散流量的过程中，需要保证同一个子网的流量在同一条路径上传输。该对应关系可以发送给网络管理系统，也可以不发送给网络管理系统。
本发明上述实施例通过网络管理系统获取整个自治系统的链路利用率信息，在网络已经发生或者将要拥塞的时候，选择网络节点和轻载路径使网络节点分散流量，实现了流量的动态负载均衡，有效预防或减轻了网络拥塞。
如图4所示，本发明实施例还提供了一种网络节点，用于实现本发明上述实施例的所述方法。该网络节点包括：
400、获取模块，用于获取自身所在网络的链路利用率信息(参考步骤100和步骤200)。
410、计算模块，用于当根据所述获取的链路利用率信息确定发生或将要发生网络拥塞时，计算所述网络节点到达内容源的最短路径和次短路径(参考步骤120和240)。
420、选择模块，用于从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径(参考步骤140和260)。
430、分散模块，用于选取流量并将选取的流量分散到所述选择模块420选择的轻载路径(参考步骤160和280)。
该网络节点还可以包括监控模块440，用于监控接收的网络流量，建立子网和流量的对应关系(参考步骤220)。所述分散模块具体用于根据所述子网和流量的对应关系选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径(参考步骤280)。
该网络节点还可以包括发布模块450，用于发布自身的链路利用率信息以及存储模块460，用于存储子网和流量的对应关系。
本发明上述实施例通过网络节点获取整个自治系统的链路利用率信息，在网络已经发生或将要发生拥塞时，根据链路利用率信息选择轻载路径分散流量，实现了流量的动态负载均衡，有效预防或减轻了网络拥塞。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种网络系统，用于实现本发明上述实施例的所述方法。该网络系统包括：至少一个网络节点500和网络管理系统600。
该网络管理系统600用于获取自治系统的链路利用率信息(参考步骤300)；在根据所述获取的链路利用率信息确定已经发生或者将要发生网络拥塞时，选择需要进行流量分散的网络节点(参考步骤310)；计算该选择的网络节点到达内容源的最短路径和次短路径(参考步骤320)；从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径(参考步骤330)；向该选择的网络节点发送通知消息，该通知消息中携带所述选择的轻载路径(参考步骤340)。
该网络节点500用于接收所述通知消息，通过所述通知消息中携带的轻载路径分散流量(参考步骤350)。
该网络节点500进一步还可以用于监控网络流量，建立子网和流量的对应关系，当需要分散流量的时候，网络节点根据子网和流量的对应关系选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径上。在分散流量的过程中，需要保证同一个子网的流量在同一条路径上传输。
该网络节点500还可以用于在自治系统内发布自身的链路利用率信息，周期性向该网络管理系统上报自身的链路利用率信息或者自身所在自治系统的链路利用率信息。
本发明上述实施例通过网络管理系统获取整个自治系统的链路利用率信息，在网络已经发生或将要发生拥塞的时候，选择网络节点和轻载路径使网络节点分散流量，实现了流量的动态负载均衡，有效预防或减轻了网络拥塞。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种网络流量分流方法，其特征在于，包括：
获取网络的链路利用率信息；
计算到达内容源的最短路径和次短路径；
根据所述获取的链路利用率信息，从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；
选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径之前，所述方法还包括：
网络节点监控接收的网络流量，建立子网和流量的对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径具体包括：
网络节点根据所述子网和流量的对应关系选取一个或者多个子网的流量，将该一个或多个子网的流量通过所述轻载路径进行传输。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，
所述获取网络的链路利用率信息具体包括：网络节点通过洪泛的链路状态通告LSA获取自身所在自治系统中每条链路的链路利用率信息；
所述计算到达内容源的最短路径和次短路径包括：所述网络节点计算自身到达内容源的最短路径和次短路径。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取网络的链路利用率信息具体包括：网络管理系统获取自治系统的链路利用率信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述计算到达内容源的最短路径和次短路径之前，所述方法还包括：所述网络管理系统选择需要进行流量分散的网络节点；
所述计算到达内容源的最短路径和次短路径具体包括：所述网络管理系统计算所述选择的网络节点到达内容源的最短路径和次短路径。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径之前，所述方法还包括：
所述网络管理系统向所述选择的网络节点发送通知消息，该通知消息中携带所述选择的轻载路径，用于使所述选择的网络节点通过所述选择的轻载路径分散流量。
8.一种网络节点，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取自身所在网络的链路利用率信息；
计算模块，用于计算所述网络节点到达内容源的最短路径和次短路径；
选择模块，用于从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；
分散模块，用于选取流量并将选取的流量分散到所述选择模块选择的轻载路径。
9.根据权利要求8所述的网络节点，其特征在于，还包括：
监控模块，用于监控接收的网络流量，建立子网和流量的对应关系；
存储模块，用于存储所述对应关系；
所述分散模块具体用于根据所述子网和流量的对应关系选取流量并将选取的流量分散到所述轻载路径。
10.根据权利要求8或9所述的网络节点，其特征在于，还包括：
发布模块，用于发布自身的链路利用率信息。
11.一种网络系统，其特征在于，包括：
网络管理系统，用于获取自治系统的链路利用率信息；选择需要进行流量分散的网络节点；计算所述网络节点到达内容源的最短路径和次短路径；从所述最短路径和次短路径中选择轻载路径；向所述选择的网络节点发送通知消息，该通知消息中携带所述选择的轻载路径；
所述网络节点，用于接收所述通知消息，通过所述通知消息中携带的轻载路径分散流量。
12.根据权利要求11所述的网络系统，其特征在于，所述网络节点还用于监控网络流量，建立子网和流量的对应关系；
所述分散流量具体是指，所述网络节点根据所述子网和流量的对应关系选取一个或者多个子网的流量，将该一个或多个子网的流量通过所述通知消息中携带的轻载路径进行传输。
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