不依赖IP路由的网络参数快速分发机制

康宗绪,王建兵,李 文,夏洪君,王 凯,周天翠

(1.重庆金美通信有限责任公司,重庆400030;2.中国电子系统设备工程公司研究所,北京100000)

不依赖IP路由的网络参数快速分发机制

康宗绪1,王建兵1,李 文2,夏洪君1,王 凯1,周天翠1

(1.重庆金美通信有限责任公司,重庆400030;2.中国电子系统设备工程公司研究所,北京100000)

网络的快速开通依赖网络规划的参数文件是否能及时、准确的下发到各网络节点,在网络还没有正确组网的情况下,依赖IP网络进行参数的分发是行不通的。提出了一种基于分级和专用信息分发网络的思路来确保信息分发的可靠性,网络节点参与并作为信息分发的主体,而不是终端或服务器类设备,能在很大程度上提高信息分发的可靠性。在物理网络联通的情况下,不依赖IP网络是否正确组网,采用专用分发协议,完成网络参数的快速分发,缩短战术网络的调整时间,满足网络的快速开设。

网络参数 信息分发 战术通信网络

0 引 言

战术通信网具有机动、快速和灵活的特点,网络开设时间是整个网络能否满足战术使用要求的关键。通过对战术通信网组网流程的分析,确定了影响组网速度的主要因素:网络系统规划、参数分发、节点设备布设、网元连接,以及网络开通等[1]。

文中主要讨论网络规划参数分发对网络开设的影响。战术通信网络的特点决定了网络拓扑经常会依据战术任务、战术时节等作战需求进行调整,网络参数也会伴随改变。网络的快速调整和开通依赖规划文件是否能及时和准确的分发到各网络节点设备,最快速的分发方式就是依赖现有的网络进行分发[2]。而现有网络采用IP组网,网络能否正确组网以各网元设备已经具备正常组网的工作参数文件作为其前提条件。战术网络结构需要重新调整时,原有的网络参数可能会引起IP组网混乱。在这种情况下,依赖IP网络进行网络参数信息的分发是不可行的,只能进行一对一、面对面的单设备参数文件的注入。

文中提出了一种不依赖IP网络就能完成参数信息分发的方法:在物理网络联通的情况下,构建一个专用的信息分发网络,不依赖IP网络是否正确组网,采用专用分发协议,完成网络参数的快速分发,缩短战术网络的调整时间,满足网络的快速开设。

1 技术体制

1.1 分级信息分发

网络信息分发依托交换路由节点设备来实现,不完全依赖外接的节点管理设备或服务器设备,以交换路由节点的设备IP地址作为分发的路由依据。交换路由节点参与网络信息分发的全过程,交换路由节点会将接收的信息暂时保存在本节点内,只有其正确转发到指定的目标设备或设定的保存时间超时后,才将暂存的信息删除掉。

信息分发采用逐级分发方式,分发的信息先发送到交换路由节点,再由路由节点进行下一级的信息分发。交换路由节点可以选择将信息分发给节点管理设备或指定的服务器,再由后者完成下一步的分发;也可以由交换路由节点直接分发给指定的下一级设备。分级信息分发网络组成如图1所示。

图1 分级信息分发网络组成Fig.1 Grade information dissemination network composing

如图1所示,分级信息分发主要分为三级:一级分发主要在信息分发源与交换路由节点之间进行,二级分发主要在交换路由节点与节点管理设备或指定服务器之间进行,而三级分发主要在节点管理设备与传输设备或接入网络之间进行。采用逐级信息分发,可以有效提高信息分发的成功率。在下一级接收主体未接入网络的情况下,上一级信息分发仍然可以正常进行,分发的信息保存在上一级接收主体内;当上一级接收主体识别到下一级接收主体已接入网络,则在第一时间将保存的分发信息转发给下一级接收主体,同时删除已成功分发的信息,记录分发日志。

采用分级信息分发,分级落实,逐步逼近最终的接收主体。信息分发的一级主体由网络节点承担,取代原来的节管设备(避免节管设备未开机或地址冲突引起分发失败),信息分发的效率和可靠性会得到大大的提升。

1.2 专用信息网络

信息分发网络不能完全依赖IP网络,在网络的物理通道可通的情况下,也应该能完成重要信息的分发,如网络规划参数等。

战术通信网络提供两种信息分发网络体系,即基于IP网络和基于专用分发协议。在IP网络能成功组网的情况下,可以依赖IP网络进行分发,分发的直接接收主体的地址为交换路由节点的设备IP地址。由于各交换路由节点的设备IP地址在网络规划中会基本保持不变,且战术骨干网络通常采用无编号技术进行组网,网络开通较为容易,能保证一级网络重要信息(如网络规划参数)分发的需要。

在IP网络不能正常组网的情况下,若各交换路由节点正常开机,且传输网络能保持畅通,可以依赖专用信息分发协议进行分发,确保信息分发的可操作性。

专用信息分发协议报文采用IP/UDP报文进行封装,IP报文的目的IP地址采用专用组播地址。

两种信息分发体系互为补充,且互不依赖,能最大限度提高信息分发的可靠性。

专用信息分发协议报文格式如图2所示。

图2 协议报文封装格式Fig.2 Protocol encapsulation form

如图2所示,专用信息分发不依赖IP网络,封装的IP报文目标地址不是采用明确的目标地址,而是选择了一个专用组播地址(224.255.255.255),便于报文识别和多点报文分发。网络规划设备为整个网络规划生成一个网络规划参数文件,网络规划参数需要分发给网络中每一个网络节点,采用组播地址适宜全网多点信息分发。

2 信息分发流程

2.1 分级分发流程

分级信息分发流程如图3所示。

图3 分级信息分发流程Fig.3 Grade information dissemination flow

网络参数文件的信息分发流程如下:

a)信息分发源先将信息分发给接入的交换路由节点设备,交换路由设备将信息先保存在节点设备内,同时向信息分发源设备回送一级分发成功信息,且替换掉原来分发的参数信息(每个设备仅保留一个参数文件),始终在节点内保存最新的参数信息。

b)节点管理设备开机,向接入的交换路由节点进行注册。

c)交换路由节点设备识别到节点管理设备的接入,在第一时间、自动将保存在节点内的分发信息推送给节点管理设备。

d)分发信息若转发成功,需向信息分发源设备回送二级分发成功信息,同时删除保存的分发信息。

e)节点管理设备负责三级信息分发,将分发的信息依据传输设备或接入网络的不同,并以设备为单位进行信息的初步解析,将解析后的分发文件分发到指定的设备。

f)三级信息分发完成,并向信息分发源设备回送三级分发成功信息,整个信息分发过程就此结束。

2.2 专用协议信息分发流程

信息分发的一级网络最为重要,在一级网络的物理传输畅通情况下,既使IP网络未能组网成功,也能保证重要信息的可靠分发。

战术通信网络的IP骨干网络组网成功条件下,利用IP网络进行信息分发流程如图4所示。

图4 基于IP路由的信息分发流程Fig.4 Information dissemination flow based on IP Routes

基于IP骨干网进行信息分发的流程说明如下:

a)信息分发源设备接入交换路由节点时,需要向交换路由节点注册。

b)在信息分发前,从网络管理设备获取当前网络拓扑,掌握信息分发的接收主体有哪些。

c)根据掌握的接收主体,有针对性的进行信息分发。

d)各接收主体(交换路由节点)将接收的分发信息保存在本节点内,同时向信息分发源设备反馈信息分发结果。

e)信息分发源设备根据交换路由节点反馈结果信息,统计信息分发结果。

在IP网络不能正常组建的情况下,依赖专用信息分发协议进行信息分发,分发流程如图5所示。

图5 基于专用协议信息分发流程Fig.5 Information dissemination flow based on private protocol

专用协议信息分发流程说明如下:

a)信息分发源设备接入交换路由节点时,需要向交换路由节点注册。

b)在信息分发前,采用不依赖IP路由的拓扑获取协议获取网络拓扑,掌握信息分发的接收主体。

c)根据掌握的接收主体,采用不依赖IP路由的专用信息分发协议进行有针对性的信息分发。

d)各接收主体(交换路由节点)将接收的分发信息保存在本节点内,同时向信息分发源设备反馈信息分发结果。

e)信息分发源设备根据交换路由节点反馈结果信息,统计信息分发结果。

3 信息分发路由

专用信息分发协议由于不依赖IP路由,必须设计一套专用的路由算法来完成网络参数信息的准确定位和分发。信息分发路由算法基于泛搜索技术,该算法不依赖固有网络拓扑,网络调整的适应能力强。泛搜索路由过程与参数信息分发过程结合起来,网络寻路的同时完成信息的分发。

网络规划参数文件中包含网络中所有设备的参数信息,以及设备名称、设备标识和设备IP地址等,交换路由节点接收到参数规划文件后,从参数文件中获取设备IP地址,与本地的设备IP地址进行比较。如果本设备被包含在参数规划信息中,则保存下来,同时向信息分发源设备汇报相关节点已接收到参数文件,反馈相关分发信息。如果本节点中包含有已注册的节点管理设备信息,则需要向节点管理设备分发规划参数文件。然后,向本节点的所有激活接口(接收到参数文件的接口被排除在外)发起邻居探询信息,获取邻居设备信息。待获取到邻居信息后,向所有这些邻居分发参数信息。依次类推,最终网络中链路可达的所有交换节点均会获得信息分发的机会,保证信息分发的可靠性。

为避免信息分发扩散回路问题,信息扩散过程中引入水平分割技术,同时在信息分发节点中启用扩散维持定时器,并对搜索路径进行跳数限制,可以有效避免重复接收和重复进行信息分发[3]。

专用协议参数分发基于泛洪技术,泛洪规模问题是一个重要的考虑因素。参数规划文件的分发范围主要限制在战术通信网络的骨干网络中进行,网络规模不会太大(约40～60节点规模)。在文献[4]中,对泛搜索算法性能进行了大量的仿真实验,并在不同网络规模中,对每一种搜索算法的查询成功率、搜索产生消息数和成功查询所用平均跳数进行比较分析,节点规模数量在100内,泛搜索的各项指标的性能较好[4]。

4 结 语

文中侧重网络参数信息分发技术新体制的研究,提出了基于分级和专用网络思路来确保信息分发的可靠性,将网络节点设备作为信息分发的主体,而不是终端或服务器设备,能从很大程度上提高分发的可靠性。另外,在基础网络设施连通的前提下,不完全依赖IP网络的组建,也能实施重要信息的分发任务(如网络参数信息的分发),是对传统基于IP网络进行信息分发方式的重要补充。预期在战术通信网络的实际组织应用中,会具有较好现实意义。

[1]白生谦,高红山.机动通信网快速组网技术研究与实现[J].现代电子技术,2009,17(05):37-39.

BAI Shen-qian,GAO Hong-san.Rapid Network Convergence Technology Of Mobile Communication[J].Modern Electronic Technology,2009,17(05):37-39.

[2]王珩,聂敏,黄四牛,等.一种基于DDS的战术信息栅格信息分发方法[J].现代防御技术,2011,39(02):90-94.

WANG Heng,NIE Min,HUANG Si-niu,et al.Information Dissemination Method Based on DDS in Tactical Information Grid.Modern Defence Technology.2011,39 (02):90-94.

[3]李洁,冯辉.多速率移动Ad hoc网络路由策略研究[J].通信技术,2007,40(12):187-189.

LI Jie,FENG Hui.Multi-rate Routing Scheme for Mobile Ad Hoc Networks.Communications Technology,2007,40 (12):187-189.

[4]欧阳柏成.非结构化P2P中搜索算法的性能分析[J].计算机工程与科学,2009,31(06):67-69.

OUYANG Bo-cheng.Performance Analysis of the Search AlgorithmsinUnstructuredP2PSystems.Computer Engineering&Science,2009,31(06):67-69.

KANG Zong-xun(1972-),male,M.Sci., senior engineer,mainly engaged in computer and communication technology.

王建兵(1973—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为计算机网络及通信技术;

WANG Jian-bing(1973-),male,M.Sci.,senior engineer, mainly engaged in computer and communication technology.

李 文(1973—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为计算机网络及通信技术;

LI Wen(1973-),male,M.Sci.,senior engineer,mainly engaged in computer and communication technology.

夏洪君(1972—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为计算机网络及通信技术;

XIA Hong-jun(1972-),male,M.Sci.,senior engineer, mainly engaged in computer and communication technology.

王 凯(1976—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为计算机网络及通信技术;

WANG Kai(1976-),male,M.Sci.,senior engineer,mainly engaged in computer and communication technology.

周天翠(1975—),女,硕士,高级工程师,主要研究方向为计算机网络及通信技术。

ZHOU Tian-cui(1975-),female,M.Sci.,senior engineer, mainly engaged in computer and communication technology.

Rapid Dissemination Mechanism of Network Parameter without IP-Routes

KANG Zong-xu1,,WANG Jian-bing1,LI Wen2,,XIA Hong-jun1,WANG Kai1,,ZHOU Tian-cui1
(1.Chongqing Jinmei Communication Co.,Ltd.Chongqing 400030,China; 2.Institute of China Electronics System Facility Engineer Co.,Beijing 100000,China)

Quick network activation depends on whether the parameter files of network planning will be issued accurately and promptly to every network node,parameter distribution is unreliable when network is not built correctly.This paper proposes some thoughts based on grading and private data distribution network to ensure reliability of data distribution,network nodes participatein information distribution as its entities rather than terminal or server devices,so reliability of data distribution will be improved significantly. The private protocol is used to disseminate network parameter file without IP routes,regardless connectivity ofthe physical network,and reduce the time of adjusting tactics network,thus to meet with the rapid requirement of deployed network.

network parameter;information dissemination;tactical communication network

TP393.0

A

1002-0802(2014)05-0532-04

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.05.015

康宗绪(1972—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向为计算机网络及通信技术;