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田少禧王晟,
摘 要：本文在考虑到路由器配置ECMP功能引入的额外开销后,在ECMP基础上抽象出一种新的改进模型等一可选等价多路径(OECMP)．并以网络拓扑类型为出发点进行大量仿真比较,尝试寻求网络中ECMP配置比例和优化性能间存在的关系.
关键词：ECMP,最短路路由,权重设置,网络优化
中图分类号：TP393
文献标识码：B
文章编号：1673-1131(2010)03-042-04
前言
互联网在经历了从点到点尽力交付(BE)到多媒体服务的全面应用后,用户的业务需求和Qos激增.尽管网络硬件有了高速的发展,但仍然无法满足.如何合理配置业务流量,充分利用有限的网络带宽,避免链路瓶颈等问题．得到人们的广泛关注和等重视.
TE(Traffic Engineering)作为解决上述问题的关键技术之一,主要研究的就是网络的性能评估和优化等.其中,伴随着OSPF和IS—IS等协议的普遍应用,基于最短路径算法的IP-TE问题更是得到深入的研究.在该问题中,节点根据配置好的链路权重,计算出到业务终点的最短路并据此路由.如果到达某一节点终点存在两条或者多条等价最短路,对应的业务流量将在属于最短路的所有出路径间均分,这就是所谓的ECMP路由.
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M．Dzida在文章将ECMP路由问题抽象为一个混合整数规划( MIP)数学建模,在中进一步提出包括Combinatorial cuts在内的几种有效的剪枝思想来求解这个困难的NP模型．这些方法在小拓扑环境下能够有效提高ECMP的求解效率,但对于大拓扑模型求解,仍是一个很大的挑战.另一方面,由于IP-TE和MPLS-TE两种不同优化模式有着各自的优缺文章提出了一种ECMP/MPLS混合模型并通过分解模型和进化算法进行仿真实验．其结论是该模型不仅能够求出链路利用率．而且能有效求解流量分配问题,在相对于单一的ECM P/M PLS模型也不失为一种不错的选择.
不同于前面的工作,考虑到实际工程中节点配置ECMP带来的额外开销,本文研究的侧重点在于探寻小规模网络中ECMP配置比例和优化性能间存在的关系.针对这个目的,本文在ECMP基础上进行提出新的改进模型等可选等价多路径(Optional Equal-Cost Multi-Path．以下简称OECMP)．并以网络拓扑类型为出发点进行大量仿真比较.通过结果分析,我们得到OECMP模型在不同情景下的可选配置比例范围,在该范围下,能够接近甚至达到全部ECMP的优化效果.
本文的下面内容安排如下：第二节对本文研究的基本问题一基于ECMP原则路由的最短路优化问题进行描述：第三节在介绍完改进ECMP模型的原因后,对OPECMP模型进行分析.随之的第四节则针对拓扑和业务因子对模型进行仿真并对结果进行统计分析,最后,是对文章的一个总结.
二、基于ECMP的TE优化问题
在当今的lP网络中,包括OSPF,IS-IS在内的基于最短路算法的路由协议得到广泛的应用,促进IP-TE的全面研究.其最大的优点在于能够简单有效的实现流量传输．各个节点独立的依据事先配置的链路路径,计算出到目的节点的最短路后将业务转发,即便在链路失效或者权重改变的情况下,也能在收到链路状态通告报文后重新计算路由,而当某个节点到目的节点存在多条等价路径时,我们则依据ECMP准则进行流量转发；
下面本文举个简单的例子来阐述ECMP机制.在图2一1中,假设所有链路权重为1,则从节点A到G总共有三条最短路径A-B-C-G,A-B-D-G和A-E-F-G；当节点A独立计算出自己到F的这三条最短路径时,在对应业务转发路由表上记录属于最短路的所有下一跳节点,即[B]和[E],然后将流量均分转发.
在实际网络流量工程中,无论是单条还是多条最短路,链路的权重并不是已知或者确定,同时人们对最终的优化结果提出各种不同的性能参数作为指标,例如最大延迟,最小化最大链路利用率等.因此,通过权重设置来实现优化目标,成为IP-TE研究的一个重要模式,而本文中我们研究的的基本问题具体如下：给定网络链路容量和业务矩阵,寻找一套合适的链路权重,使业务在不超过链路容量的前提下,经ECMP分流后达到网络资源的最佳利用.
三、oECMP模型及其分析
针对上面提到的ECMP优化问题,M．Dzida等人在文章中,以最大化剩余链路带宽为目标函数,建立起经典的ECMP优化模型：在该模型中．所有网络节点都具备ECMP能力,然而在实际的网络环境中,路由器在缺省情况下是禁用ECMP功能的,在网络拓扑较大的情况下,逐一配置和在路由表中记录多条最短路下一跳带来的额外开销也是较大的.
另一方面,网络中所有节点都采用ECMP并不一定就能达到最好的优化效果.在图3一l的例子中,假设链路权重全为1,链路容量都为IOM．节点对0-4间有10M业务．0-3间有2M业务：当所有节点都配置ECMP后,按照上一节的分流机制,链路0-2将承载IIM的业务．从而造成链路拥塞,而在节点0不配置的情况下,业务二可以避开走已经满负载的链路0-2,从而达到更好的优化效果.
基于以上两点原因,本文在ECMP基础上提出一种新的改进模型等可选等价多路径(OECMP),尝试寻求网络中ECMP配置比例和优化性能间存在的关系.
五、结束语
ECMP作为IP网络中实现负载均衡的重要机制之一,其数学建模得到广泛的研究,这给本文提供了一定的理论基础.ECMP模型的困难在于它属于NP问题,无法在大规模网络中有效求得准确解,与研究其求解方法不同,本文从实际网络应用出发,考虑到ECMP配置带来的额外开销,提出一种新的改进模型一可选等价多路径(OECMP)并以网络拓扑类型为出发点进行大量仿真比较,寻求网络中ECMP配置比例和优化性能间存在的关系.通过实验结果,本文认为在小规模网络全业务环境中,网络优化百分比受受到节点配置比例ECMP和网络拓扑平均连通度的共同约束．当人＞4时．平均只需配置80%的网络节点就可以到达90%以上的优化效果.
总结：本文是一篇关于节点模型论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
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