基于粒子群权值优化的网络可生存性增强方法

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1、基于粒子群权值优化的网络可生存性增强方法文章编号:1001-9081(2012)01-0127-04doi:10.3724/SPJ.1087.2012.00127摘要：针对网络中发生频率最高的单链路瞬时故障，提出了一种应用粒子群算法优化链路权值来增强网络可生存性的方法。引入费用函数对利用率过高的链路赋以惩罚性的高费用来避免链路过载，以网络在无故障场景下最高链路费用与单链路故障场景下最高链路费用的加权和作为目标函数，建立了优化算法模型，并应用粒子群优化算法求解最优权值。实验结果表明,算法求得的权值可以使网络在故障条件下保持较低的链路利用率，避免了因流量转移

2、而造成网络拥塞，增强了网络可生存性。?关键词：瞬时故障；链路权值；粒子群优化；流量工程;可牛存件?中图分类号:TP393.07文献标志码:A?Abstract:Asmostofnetworkfailuresaretransientsinglelinkfailures,anewapproachofusingParticleSwarmOptimization(PSO)algorithmtooptimizelinkweightsforenhancingnetworksurvivabilitywasproposed.Acostfunctionwasintrodu

3、cedtoputhighcostonlinkswithhighutilizationsforavoidinglinkoverloaded・Theobjectivefunctionwasaweightedsumoftwoproportions:oneisthemaximumcostundernormalstate,andtheotheristhemaximumlinkcostunderallsinglelinkfailures・ThenthealgorithmmodelwasbuiltandPSOalgorithmwasusedtofindtheoptim

4、alweights・Theexperimentalresultsshowthattheweightcalculatedbytheproposedmethodcankeeplowerlinkutilizationunderfailurestates,andpreventthenetworkfromcongestionduetotrafficdiversion.Therefore,thenetworksurvivabilitycanbeimproved・Keywords:transientfailure;linkweight;ParticleSwarmOpt

5、imization(PSO);trafficengineering;survivability?■0引言？随着新技术和应用的不断引入，通信网络规模越来越庞大，结构也越来越复杂，伴随而来的是日益严重的网络安全问题。传统的基于防御思想的网络保护措施不可避免地显现出滞后性和被动性，网络可生存性问题逐渐成为了人们关注的焦点。网络可生存性也称为抗毁性，是指在遭受攻击、故障或意外事故时，网络能够及时完成其关键任务的能力，其已成为相关学科领域的研究热点之一。？网络可生存性增强技术的研究涵盖网络的各个层次，在网络层进行故障处理具有成本低、灵活性高等方面的优势，研究者在这

6、一层提出了许多快速恢复受影响路径的方案。在给定网络拓扑的情况下，路由协议是影响网络可生存性的最主要因素［1］。因此，这些方案主要致力于对现有路由协议的改进，以增强网络可生存性。文献［2］通过减小路由协议中各计时器的值以缩短路由收敛时间。文献［3］提出的分组携带故障信息(FailureCarryingPacket,FCP)消除了路由洪泛过程，同样缩短了路由收敛时间。然而这些恢复方案都没有考虑备份路径的容量限制，导致当故障链路上的流量转移到备份路径上时，容易引起一个或多个备份链路的过载，从而加剧已经由链路失效造成的网络性能的下降。为了解决这一问题，需要对故障

7、后的恢复路径进行负载均衡。这就意味着，在故障发生时，不仅要确保重建之后的网络具有连通性，更重要的是恢复路径要满足一定的流量工程目标。文献［4］以最小化加权链路利用率之和或最小化最大链路利用率为目标函数，采用本地搜索的方法寻找最优链路权值，并且在发生链路失效时通过改变尽量少的权值，使得网络性能不会因为链路失效而严重下降。然而，在网络运行时改变链路权值会引起所有路由器进行路由重计算，导致网络出现不稳定。文?献［5］提出了一种预先分配链路权值的方案，以网络在故障条件下的最大链路利用率之和为目标函数求解最优权值，该方案没有考虑优化的权值在无故障场景下对网络性能的

8、影响。？针对网络中发生频率最高的单链路瞬时故障，本文提出了一种预先分配链路权值的