本發(fā)明涉及通信路由，具體為一種基于srv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)調(diào)優(yōu)系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量的規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)。尤其是在大規(guī)模的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中，如何高效、靈活地進(jìn)行流量調(diào)度、路徑選擇以及實(shí)時(shí)監(jiān)控成為亟待解決的問題。傳統(tǒng)的基于ip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)路由方法雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較為穩(wěn)定的傳輸，但隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的日益復(fù)雜，傳統(tǒng)路由技術(shù)已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)多樣化的流量需求及動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

2、針對(duì)上述問題，有必要提出一種基于srv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)調(diào)優(yōu)系統(tǒng)及裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)中存在的問題，而提出一種基于srv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)調(diào)優(yōu)系統(tǒng)及裝置。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，一種基于srv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)調(diào)優(yōu)系統(tǒng)，包括狀態(tài)監(jiān)控模塊、路徑計(jì)算模塊、流量?jī)?yōu)化模塊、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊和可視化與告警模塊。

4、狀態(tài)監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，收集各條網(wǎng)絡(luò)連接包括延遲、帶寬利用率、丟包率和硬件性能在內(nèi)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，并通過關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)評(píng)估當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接的健康狀況。

5、對(duì)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)符為i，i=1，2，...，n；其中n為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總數(shù)。若有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間存在直接連接的通信鏈路，則將通信鏈路記為一條網(wǎng)絡(luò)連接，并對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)符為（i1，i2）；其中i1和i2為網(wǎng)絡(luò)連接兩端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備編號(hào)符，其中i1∈i，i2∈i且i1≠i2。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，實(shí)時(shí)采集所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)。

7、獲取所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i的所有數(shù)據(jù)包時(shí)間戳和實(shí)際到達(dá)時(shí)間的差值delayi，并提取其最大值maxdelayi。獲取接收到的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列長(zhǎng)度、隊(duì)列帶寬、數(shù)據(jù)包處理量和數(shù)據(jù)包處理能力。通過預(yù)設(shè)公式計(jì)算各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i的延遲特征評(píng)分值di；其中k1、k2和k3為預(yù)設(shè)的權(quán)重因子，k1、k2和k3均為取值范圍為0到1的正數(shù)且k1+k2+k3=1。

8、獲取所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i的網(wǎng)絡(luò)帶寬上限ci，并實(shí)時(shí)監(jiān)控所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口的總流量ti，通過預(yù)設(shè)公式計(jì)算各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的帶寬利用率特征評(píng)分值bi。

9、獲取所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量和實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)包總數(shù)，通過預(yù)設(shè)公式計(jì)算各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的丟包特征評(píng)分值li。

10、獲取所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i的cpu總資源量、當(dāng)前使用的cpu資源、總內(nèi)存量和已使用內(nèi)存。通過預(yù)設(shè)公式計(jì)算硬件綜合特征評(píng)分值hi；其中k4和k5均為預(yù)設(shè)的權(quán)重因子，k4和k5均為取值范圍為0到1的正數(shù)且k4+k5=1。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析所有網(wǎng)絡(luò)連接的關(guān)鍵指標(biāo)。

12、針對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接（i1，i2），生成連接評(píng)分矩陣；其中d（i1，i2）為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i1到i2的距離，其中e（i1）和e（i2）分別為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i1和i2的種類特征值。設(shè)定種類特征值的取值規(guī)則：種類特征值的取值范圍為0到1；種類特征值為0代表設(shè)備非常不利于網(wǎng)絡(luò)傳輸，極大影響網(wǎng)絡(luò)性能；種類特征值為1表示設(shè)備極大支持網(wǎng)絡(luò)傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能沒有不利影響，具體來說：

13、令高性能路由器的種類特征值的具體數(shù)值為1；

14、令網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的種類特征值的具體數(shù)值為1；

15、令網(wǎng)關(guān)的種類特征值的具體數(shù)值為1；

16、令無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的種類特征值的具體數(shù)值為0.8；

17、令低性能路由器的種類特征值的具體數(shù)值為0.8；

18、令虛擬路由器的種類特征值的具體數(shù)值為0.6；

19、令高性能防火墻的種類特征值的具體數(shù)值為0.6；

20、令低性能防火墻的種類特征值的具體數(shù)值為0.4；

21、令代理服務(wù)器的種類特征值的具體數(shù)值為0.4

22、令包括服務(wù)器、工作站在內(nèi)的高性能終端設(shè)備的種類特征值的具體數(shù)值為0.2；

23、令包括攝像頭、手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)在內(nèi)的種類特征值的具體數(shù)值為0。

24、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，對(duì)路徑評(píng)分矩陣進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，每隔預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔，重新采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，重新計(jì)算各個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的路徑評(píng)分矩陣，并將每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)得到的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接（i1，i2）的路徑評(píng)分矩陣發(fā)送給路徑計(jì)算模塊。

25、路徑計(jì)算模塊獲取狀態(tài)監(jiān)控模塊發(fā)來的路徑評(píng)分矩陣。獲取目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中所有網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)的起點(diǎn)i-strat和終點(diǎn)i-end，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行定義：將從網(wǎng)絡(luò)傳輸起點(diǎn)i-strat到終點(diǎn)i-end之間所有可用的網(wǎng)絡(luò)路徑集合稱為一條網(wǎng)絡(luò)路徑，每一條網(wǎng)絡(luò)路徑途經(jīng)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接組成。

26、將同一條網(wǎng)絡(luò)路徑中的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備編號(hào)符組成的集合記為i。

27、定義預(yù)設(shè)的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)路徑優(yōu)選策略，所述的最優(yōu)傳輸路徑包括最短路徑、最低延遲路徑、最大帶寬路徑和最可靠路徑。

28、其中，最短路徑的目標(biāo)是尋找設(shè)備間最短的物理距離或網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)，其目標(biāo)函數(shù)為：；其中α1為路徑距離目標(biāo)值，代表網(wǎng)絡(luò)路徑的物理距離總和，反映了最短路徑的優(yōu)化程度；

29、其中，最低延遲路徑的目標(biāo)是最小化數(shù)據(jù)包從源設(shè)備到目的設(shè)備所經(jīng)歷的延遲，其目標(biāo)函數(shù)為：；其中α2為延遲路徑目標(biāo)值，代表網(wǎng)絡(luò)路徑的延遲特征評(píng)分值總和，反映了最低延遲的優(yōu)化程度；

30、其中，最大帶寬路徑的目標(biāo)是選擇能夠提供最大帶寬的路徑，其目標(biāo)函數(shù)為：；其中α3為帶寬路徑目標(biāo)值，代表網(wǎng)絡(luò)路徑的帶寬特征評(píng)分值總和的倒數(shù)，反映了最大帶寬的優(yōu)化程度。

31、其中，最可靠路徑的目標(biāo)是最大化路徑的可靠性，通常通過路徑上的硬件綜合特征評(píng)分值確定，其目標(biāo)函數(shù)為：。其中α4為可靠路徑目標(biāo)值，代表硬件綜合特征評(píng)分值的總和，反映了最可靠路徑的優(yōu)化程度。

32、設(shè)定各個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)路徑最終優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：；其中λ1、λ2、λ3和λ4分別為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)先級(jí)權(quán)重，均為取值為0到1的正值，且λ1、λ2、λ3和λ4的和為1。

33、設(shè)定最短路徑、最低延遲路徑、最大帶寬路徑和最可靠路徑的基本約束條件，包括：

34、無環(huán)路約束：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接只能在路徑上出現(xiàn)一次，即最短路徑中，對(duì)于任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接（i1，i2）和（i3，i4），其連接評(píng)分矩陣的范數(shù)不相等，滿足條件。其中和均為連接評(píng)分矩陣的范數(shù)。

35、網(wǎng)絡(luò)連接可達(dá)約束：只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備i1和i2之間的距離條件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類條件滿足網(wǎng)絡(luò)通信最低需求時(shí)，d（i1，i2)才有值，即其中dmax為預(yù)設(shè)的最大距離閾值，其中emin為預(yù)設(shè)的最低種類特征值閾值。

36、流量?jī)?yōu)化模塊獲取網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)的數(shù)據(jù)類型和任務(wù)類型，確定網(wǎng)絡(luò)路徑最終優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中的目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)先級(jí)權(quán)重λ1、λ2、λ3和λ4。

37、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)中包含包括文本、代碼、圖片在內(nèi)的常規(guī)類型的數(shù)據(jù)時(shí)，獲取數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂介L(zhǎng)度容忍度dmax和所有可用網(wǎng)絡(luò)路徑中的最大路徑距離目標(biāo)值maxα1；否則直接令λ1的值為0.25；

38、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)中包含類型為語音、視頻信息的數(shù)據(jù)時(shí)，獲取數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t容忍度tmax和所有可用網(wǎng)絡(luò)路徑的最大延遲路徑目標(biāo)值maxα2；否則直接令λ2的值為0.25

39、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)中包含數(shù)據(jù)大小大于預(yù)設(shè)閾值的大文件和高清視頻流時(shí)，獲取數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捫枨笕萑潭萣max和所有可用網(wǎng)絡(luò)路徑的最大帶寬路徑目標(biāo)值maxα3；否則直接令λ3的值為0.25

40、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)中包含加密數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)時(shí)，獲取預(yù)設(shè)的任務(wù)可靠性要求度hmax和所有可用網(wǎng)絡(luò)路徑的最大可靠路徑目標(biāo)值α4。否則直接令λ4的值為0.25

41、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，通過預(yù)設(shè)公式計(jì)算λ1、λ2、λ3和λ4中未賦值的優(yōu)先級(jí)權(quán)重的具體數(shù)值。

42、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊定義采集網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)，為流量?jī)?yōu)化模塊制定的流量路徑調(diào)整方案賦予優(yōu)先級(jí)，并基于優(yōu)先級(jí)對(duì)不同流量進(jìn)行調(diào)度，確保高優(yōu)先級(jí)流量得到優(yōu)先處理。

43、根據(jù)路徑計(jì)算結(jié)果，制定流量路徑的調(diào)整方案。調(diào)取優(yōu)先級(jí)權(quán)重λ1、λ2、λ3和λ4的具體數(shù)值。

44、通過預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算每個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)在各條網(wǎng)絡(luò)路徑上的選用優(yōu)先級(jí)pro，并按選用優(yōu)先級(jí)的數(shù)值大小，按從大到小的順序依次排列各個(gè)網(wǎng)絡(luò)路徑。

45、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，將所有網(wǎng)絡(luò)路徑的優(yōu)先級(jí)排序轉(zhuǎn)換為srv6sid列表。為每個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)srv6sid列表，列表中的每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)可用的網(wǎng)絡(luò)路徑。列表最上端為擁有最大選用優(yōu)先級(jí)maxpro的網(wǎng)絡(luò)路徑，其次為擁有第二大選用優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)路徑，依此類推，srv6sid列表末端為擁有最小選用優(yōu)先級(jí)minpro的網(wǎng)絡(luò)路徑。

46、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，按照srv6sid列表中的排列順序?yàn)樗芯W(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)安排網(wǎng)絡(luò)路徑，并通過預(yù)設(shè)的自動(dòng)切換機(jī)制選擇備用路徑。

47、其中，自動(dòng)切換機(jī)制具體為：當(dāng)擁有最大選用優(yōu)先級(jí)maxpro的網(wǎng)絡(luò)路徑不可用時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)路徑計(jì)算模塊提供的其他候選路徑列表，選擇具有第二大選用優(yōu)先級(jí)的路徑作為新的傳輸路徑。候選路徑的選擇應(yīng)根據(jù)流量?jī)?yōu)化模塊的優(yōu)先級(jí)權(quán)重λ1、λ2、λ3和λ4的具體數(shù)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。根據(jù)優(yōu)先級(jí)權(quán)重λ1、λ2、λ3和λ4的具體數(shù)值對(duì)第二優(yōu)路徑進(jìn)行性能評(píng)估，確保該路徑的選用優(yōu)先級(jí)pro大于預(yù)設(shè)閾值，否則判定第二路徑不可用。如果第二優(yōu)路徑的也不可用，則繼續(xù)嘗試第三優(yōu)路徑，直到找到可用路徑。

48、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，在識(shí)別到srv6sid列表中觸發(fā)了自動(dòng)切換機(jī)制時(shí)向可視化與告警模塊發(fā)送路徑切換事件信號(hào)。

49、可視化與告警模塊顯示輸出所有srv6sid列表，并對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)和可用的網(wǎng)絡(luò)路徑賦予唯一對(duì)應(yīng)的編碼符。

50、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，在識(shí)別到路徑切換事件信號(hào)后定位其對(duì)應(yīng)的srv6sid列表，以及網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)和具體的網(wǎng)絡(luò)路徑的編碼符，并對(duì)其進(jìn)行突出顯示處理，及時(shí)通知管理員或相關(guān)人員當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)路徑的變化情況，并對(duì)不可用路徑發(fā)出告警信息，方便工作人員進(jìn)行進(jìn)一步處理。

51、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，記錄各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲特征評(píng)分值、帶寬特征評(píng)分值、丟包特征評(píng)分值和硬件綜合特征評(píng)分值，記錄路徑切換時(shí)間信號(hào)和所有srv6sid列表的變動(dòng)記錄，生成詳細(xì)的事件日志，幫助管理員回溯故障原因。

52、第二方面，本發(fā)明提供一種基于srv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)調(diào)優(yōu)裝置，包括srv6服務(wù)器組和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。其中srv6服務(wù)器組包含若干服務(wù)器、高性能路由器、交換機(jī)、防火墻、網(wǎng)關(guān)和無線接入點(diǎn)。

53、其中，所有服務(wù)器共同運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控模塊、路徑計(jì)算模塊、流量?jī)?yōu)化模塊、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊和可視化與告警模塊且所有服務(wù)器通過高速數(shù)據(jù)總線進(jìn)行連接。

54、狀態(tài)監(jiān)控模塊采集的數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)傳送給路徑計(jì)算模塊，進(jìn)行路徑優(yōu)化計(jì)算；計(jì)算結(jié)果將傳送給流量?jī)?yōu)化模塊，以調(diào)整路徑選擇權(quán)重，最終交由網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度?？梢暬c告警模塊則從各模塊獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并展示在監(jiān)控面板上。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

56、1、本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合延遲、帶寬、丟包率和硬件性能等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)連接的健康狀況，并結(jié)合srv6協(xié)議進(jìn)行路徑優(yōu)化。通過自動(dòng)化計(jì)算路徑評(píng)分矩陣，系統(tǒng)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，自動(dòng)選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)路徑，保障網(wǎng)絡(luò)性能的高效穩(wěn)定，尤其在動(dòng)態(tài)流量和復(fù)雜任務(wù)情況下實(shí)現(xiàn)智能調(diào)優(yōu)；

57、2、本發(fā)明提供了一種基于srv6協(xié)議的路徑計(jì)算和調(diào)度機(jī)制，能夠根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)路徑的優(yōu)先級(jí)，并確保最優(yōu)路徑的選擇。同時(shí)，系統(tǒng)具備自動(dòng)切換機(jī)制，能夠在網(wǎng)絡(luò)路徑出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換到備選路徑，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和容錯(cuò)能力；

58、3、本發(fā)明通過狀態(tài)監(jiān)控模塊和可視化與告警模塊的協(xié)同工作，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接的健康狀況，及時(shí)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)路徑的異常變化。路徑切換事件觸發(fā)后，系統(tǒng)會(huì)通過告警模塊通知管理員，并記錄路徑切換的詳細(xì)日志，幫助管理員快速定位故障原因并進(jìn)行處理。這一機(jī)制增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)管理的靈活性與響應(yīng)速度。