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1、http://www.paper.edu.cnIP网络的快速故障恢复张民贵,刘斌（清华大学计算机科学与技术系,北京,100084）摘要:随着互联网的迅速发展,人类通信对其依赖性日益增强,而IP层故障恢复能力低下,阻碍了互联网性能的提高.近些年来,国际学术界对IP网络快速故障恢复的方案研究异常活跃,提出了加快故障恢复速度的三条途径:(1)加快IP路由收敛;(2)使用主动式故障恢复;(3)提高故障检测的速度与准确性.针对已有解决方案的不足,本文得出,要推动IP网络的快速故障恢复方案的实现,必须做好:(1)故障后的通信负载均衡;(2)互操作测试及路由器体系结构的重新
2、设计.关键词:IP网络;故障恢复;路由收敛;备份路径;负载均衡中图分类号:TP393.05文献标识码:A文章编号:0372-2112（2008）071424FastFailureRecoveryofIPNetworksZHANGMin-gui，LIUBin（DepartmentofComputerScienceandTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing,100084,China）Abstract:Internethasbecomeanessentialinfrastructureofcommunication.Limite
3、dsurvivabilityinthefaceoffailureimpairstheperformanceofInternet.Recentyears,fastfailurerecoveryofIPnetworkhasdrawnmuchattention.Asthestate-of-art,therethreewaystorealizefastfailurerecoveryofIPNetworks:(1)toacceleratetheconvergenceofIProuting;(2)toemploytheproactiverecoverystrategy;(
4、3)toincreasethespeedandaccuracyoffailuredetection.Thispaperanalyzesthedefectsoftheexistingsolutions.InordertorealizefastfailurerecoveryofIPnetworks,weshould:(1)balancethetrafficloadafterrecovery;(2)dointeroperabilitytestandredesigntherouters’architecture.Keywords:IPnetwork;failurere
5、covery;routingconvergence;backuppath;loadbalance1引言[1]1983年,ARPANET的所有主机更改成TCP/IP协议栈,并在网络中加入路由器,从而形成了互联网的雏形.[2]最初,互联网主要用于传输非实时业务,如收发电子邮件,浏览网页等.互联网的路由收敛需要数秒的时间,对于非实时业务来说,这个时间是可以忍受的.而在接下来的20多年里,互联网已经发展成为一个全球性的通信网络,过去许多在电信网和有线电视网中传输的业务也开始转向互联网.随着规模的不断扩大,互联网呈现出许多特点:(1)大量实时业务开始在互联网上传输,例如
6、VoIP、在线聊天、视频点播、多用户在线游戏等,这些业务要求毫秒级的故障恢复时间;(2)业务复用程度越来越高,尤其是密集波分复用(densewave-lengthdivision[3,4]multiplexing,DWDM)技术的采用使单根光纤拥有Tbits/s数量级的传输能力.这样,单根链路故障造成的后果[5]非常严重;(3)大量关键性(mission-critical)业务,如电子商务,在互联网上传输,这些业务对网络可用性要求很高.上述新特征对传统互联网的故障恢复能力提出了挑战.与此同时,互联网是一个拓扑结构不断变化的动态网络,这是因为:(1)互联网是一个
7、即联即用的网络,不断的有新的设备加入互联网或损坏的设备离开互联网,使其拓[6]扑结构不断变化;(2)自然灾害(如地震等)、设备断电、自然老化等导致节点或链路出现硬件故障;(3)人为原因造成配置错误或软件漏洞,使网络设备运行异常;(4)对网络进行日常维护需要关闭某些设备;(5)网络攻击频[7,8]繁发生,恶劣的网络攻击能够短时间内造成大量网络设备瘫痪.这些原因使互联网拓扑结构频繁变化,迫切[9]需要通过故障恢复来保证其可靠性.鉴于互联网的规模,无法在域间实现满足实时业务要求的快速故障恢复,本文讲述的是互联网域内故障的快速恢复.在节点或链路产生故障时,互联网通过I
8、P层的路由查找算法确定替代路径.链路状
