基于相交多路径的组播主动式恢复方案
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2020-10-25
23:27:29
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基于相交多路径的组播主动式恢复方案基于相交多路径的组播主动式恢复方案
提出了基于相交多路径的组播主动式恢复方案。该方案通过为树中节点提供备用父节点的方式，计算组播源到
各个组成员的多条相交路径来代替不相交双树。相交多路径保证了构建成功率并为组播路由提供一定程度的保
护。仿真结果表明,该方案构建的组播树以及故障恢复后组播树的代价均与现有方案相当，但是提供的故障恢复
时间与现有方案相比显著缩短。
网络的一个重要问题是可生存性(survivability)。可生存性是指系统在攻击、故障、意外事件影响下能够及时完成任务的能
力。网络的可生存性又称为网络快速恢复能力，用于描述一个网络在应对节点或链路失效时的性能。有两类方法可以提供网络
的快速恢复能力。一种方法称为被动式(reactive)恢复，又称为按需(on-demand)恢复，当网络中检测到故障时，绕过故障的链
路/节点，重新寻找新的路由来完成服务的恢复[1]。该方案的主要缺点是恢复延迟漫长，不利于很多即时通信。另一种方法是
主动式(preactive)恢复，它预先计算两条不相交的路径，一条被指定为主路径,另一条是备用路径[1]。当主路径因其中的链路
或节点故障而失效时，备份路径被激活，自动成为新的主路径。对比于被动式恢复方法，该方法能够减少恢复时间，但在很多
情况下，它需要执行复杂的恢复操作和花费较多的网络资源。
以上两种方案均存在不足：局部保护方案需要较高的维护与管理代价，而且可能出现路由环路；组播组保护方案近年来研究
得比较多，然而, 找到两个链路/节点不相交的两棵组播树在大型组播通信中是很困难的，甚至是不可能实现的。
针对现有方案中不相交的多路径构建成功率低下的不足，本文提出一种基于
1 背景和相关工作背景和相关工作
虽然目前对组播通信的故障恢复的文献中很少提及，但其必将成为未来通信网络的一个重要部分。在常规的组播中，数据流
分布在整个树结构上，一个故障就会影响到故障点下游的所有组成员。目前组播主动式恢复方案的研究中，有些借鉴单播中链
路恢复和路径恢复的方案，应用于保护组播树中的源到每个目的地的路径[2,3],有些利用冗余树[4]或者双树[1]方案。图1给出
四种主要的组播主动式恢复方案的实例。图中，S是源节点，实心的节点是组播组成员。粗实线代表缺省树中的链路，虚线代
表在备用路径的链路。不同类型的箭头表示数据流在缺省树或激活后的备用路径中的传输方向。
WU C等[2,3]研究了链路保护和路径保护方案。在链路保护中，每条链路的两个端节点之间设置了一个备用路由。在路径保
护中，为每个目的地计算一条备用路由，该路径与组播树中从数据源到目的地的路径是节点不相交的。
图1(c)给出了一个简单的“冗余树”(redundant tree)方案[4]的例子。“冗余树”方案要求网络拓扑结
构是一种双连通图，即任何两个节点之间至少有两条节点不相交或者链路不相交的路径。如果缺省树和备用树只是链路不相
交，则它是一棵链路不相交的备用树；否则，称其为节点不相交备用树。“冗余树”方案提出的算法可以计算两棵
不相交的组播树，使得消除网络中任何节点(链路)，目的节点都可通过至少一棵树连接源点。因此，冗余树方案可以恢复缺省
树中出现的任何链路或节点的故障，并可恢复不止一个故障。
在更近的研究中, FEI A等人提出“双树”(“dual tree”)方案[1]。第二棵树是为有容错需求的组成员
建立的备用树，而不是为了单独保护组播树中每一个链路或组成员。图1(d)就是一个节点不相交备用树的示意图。
2 基于相交多路径的组播主动式恢复方案基于相交多路径的组播主动式恢复方案
2.1 方案的动机方案的动机
上文描述了现有的组播主动式恢复方案，在管理开销和网络连通性要求方面对它们进行深入的比较，如表1所示。
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