双环拓扑的节点编码方法及基于双环拓扑的路由方法与流程

本发明涉及网络拓扑，特别是涉及一种双环拓扑的节点编码方法及基于双环拓扑的路由方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着计算机网络的发展，人们发现计算机网络拓扑结构存在着节点度的幂律分布特点。节点度的幂律分布特点促使了网络拓扑模型的巨大转变。越来越多的模型构建都是从幂律规律中的优先连接和优化生长的特点入手，让那些比较符合计算机拓扑性质的模型根据其中的一些简单的演化规律自动地产生、生长和连接。通过这种优先连接和优先生长的规律不断地加入新节点。正是网络拓扑结构的这些特点，使得网络的发展变得越来越复杂，其性能越来越可靠，从而也促使了许多网络拓扑连接规则的出现，即网络拓扑结构形成机制的构建。

2、计算机网络的拓扑结构是指网络中包括计算机在内的各种网络设备(如路由器、交换机等)实现网络互连所展现出来的抽象连接方式。计算机网络拓扑所关心的是这种连接关系及其图表绘示，并不在意所连接计算机或设备的各种细节。通过拓扑图表可以清晰的了解到整个网络中各节点的线路连接情况以及整个网络的外貌结构。其中的节点主要是指网络中连接的各种有源设备，因此，计算机网络拓扑结构就是节点和链路所组成的。

3、如图1所示为传统编码方式的10节点双环petersen拓扑(彼得森拓扑)结构，该拓扑结构包括内环拓扑和外环拓扑，每环拓扑分别包含5个路由节点，对于外环拓扑，每个路由节点分别连接相邻两个外层节点，并与内环拓扑中的一个节点连接；对于内环拓扑中的节点，连接一个相邻的外层节点，并在内环拓扑中，通过五角星形结构对角线分别连接两个内层节点，5节点双环petersen拓扑结构的网络直径为2，即从目标输入节点至目标输出节点，最短路径对应的最大路由线路为2条；传统5节点双环petersen拓扑结构编码方式如图1所示，其中，每个节点用符号a、b、0不同组合构成的六元组来进行编码，该编码方式可通过自定义操作符θ计算出两个节点之间的距离(即两个节点之间的路由节点跳数)，计算规则为aθb＝1、aθa＝0、aθ0＝0、bθa＝1、bθb＝0、bθ0＝0、0θ0＝0、0θa＝0、0θb＝0，每个节点标号六元组对应位分别进行θ操作，并将结果进行逐位累加，累加结果即为两个节点之间的距离。

4、举例说明，外层节点aaaaaa与外层节点aaabba，两节点编号对应位进行θ计算，结果为000110，对该结果中的每一位进行累加结果为2，即可得到外层节点aaaaa与外层节点aaabba之间的距离为2。

5、基于该编码方式的路由算法实现方案为，对于距离为1的相邻节点，可直接通过节点间的连线进行路由；对于距离为2的节点，首先需确认源节点连接的3个相邻节点，与目标节点连接的3个相邻节点，并分别将这6个节点进行匹配，找出源节点与目标节点相同的相邻节点，作为下一步路由节点。

6、举例说明，源节点为外层节点aaaaaa，目标节点为内层节点aba0b0，首先需确认源节点aaaaaa连接的3个相邻节点标号为baaa00、aba0a0、aab00a，目标节点aba0b0连接的3个相邻节点标号为aaabba、aaaabb、aba0a0，并将这6个节点标号进行匹配，可得源节点与目标节点共同的相邻节点为aba0a0，即确定节点aba0a0作为下一步路由节点。

7、基于该编码方式的路由算法实现方案中，每一个源路由节点需明确其相邻的3个节点标号，同时，数据包的目标节点可以为拓扑中的任一节点，那么每个源节点在进行下一步节点标号确认时，需要缓存所有可能的目标节点对应的相邻节点标号信息，并从中查找对应的目标节点信息，那么，该实现方案就要求每个路由节点在处理时，需对整个拓扑结构中所有节点的信息进行集中管理，这将大量消耗硬件缓存资源。同时，基于该节点编码方式，源节点与目标节点信息查询及维护、源节点与目标节点对应相邻节点的动态匹配过程也将增加硬件实现的难度。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种双环拓扑的节点编码方法及基于双环拓扑的路由方法、装置、电子设备及存储介质。

2、第一方面，本发明实施例公开了一种双环拓扑的节点编码方法，其特征在于，所述双环拓扑包括外环拓扑和内环拓扑，所述外环拓扑包括多个外层节点，所述内环拓扑包括多个内层结点，所述外层节点具有对应的外层节点标号，所述内层节点具有对应的内层节点标号，所述外层节点标号和所述内层节点标号均包括高位和低位，所述高位用于表征外环拓扑或内环拓扑，所述低位用于表征节点在外环拓扑或内环拓扑中的位置；所述方法包括：

3、s1、针对双环拓扑中处于相同位置的目标外层节点和目标内层节点，将所述目标外层节点对应的目标外层标号中的高位设置为外层标识，并将所述目标外层标号中的低位设置为目标节点号码，以及，将所述目标内层节点对应的目标内层标号中的高位设置为内层标识，并将所述目标内层标号中的低位设置为所述目标节点号码；

4、s2、在预设方向上，所述目标外层节点的下一个外层节点是否完成节点编码，以及，所述目标内层节点的下一个内层节点是否完成节点编码，若所述下一个外层节点未完成节点编码，且，所述下一个内层节点未完成节点编码，执行s3；否则，节点编码完成；

5、s3、将所述目标节点号码按所述预设方向循环移动1位，得到当前节点号码，并将所述下一个外层节点作为目标外层节点、将所述下一个内层节点作为目标内层节点，以及，将所述当前节点号码作为目标节点号码，并执行s1。

6、可选的，所述预设方向包括右方，所述目标节点号码包括1位“1”和4位“0”；所述将所述目标节点号码按所述预设方向循环移动1位，得到当前节点号码，包括：

7、在所述目标节点号码的右方补5位“0”，得到10位的第一候选节点号码；

8、将所述第一候选节点号码向右方循环移动1位，得到第二候选节点号码；

9、若“1”落入所述第二候选节点号码的前5位，则将所述第二候选节点号码的前5位作为当前节点号码；

10、若“1”落入所述第二候选节点号码的后5位，则将所述第二候选节点号码的后5位作为当前节点号码。

11、可选的，所述预设方向还包括左方；所述将所述目标节点号码按所述预设方向循环移动1位，得到当前节点号码，包括：

12、在所述目标节点号码的左方补5位“0”，得到10位的第三候选节点号码；

13、将所述第三候选节点号码向左方循环移动1位，得到第四候选节点号码；

14、若“1”落入所述第四候选节点号码的前5位，则将所述第四候选节点号码的前5位作为当前节点号码；

15、若“1”落入所述第四候选节点号码的后5位，则将所述第四候选节点号码的后5位作为当前节点号码。

16、第二方面，本发明实施例公开了一种基于双环拓扑的路由方法，其特征在于，所述方法包括：

17、响应于路由指令，从所述路由指令中获取源节点的源节点标号和目标节点的目标节点标号；

18、基于所述源节点标号和所述目标节点标号中的高位确定路由策略；

19、基于所述路由策略确定所述源节点标号和所述目标节点标号之间的路由路径。

20、可选的，所述基于所述源节点标号和所述目标节点标号中的高位确定路由策略，包括：

21、若所述源节点标号中的高位为外层标识，且，所述目标节点标号中的高位为外层标识，则确定为第一路由策略；

22、若所述源节点标号中的高位为内层标识，且，所述目标节点标号中的高位为内层标识，则确定为第二路由策略；

23、若所述源节点标号中的高位为外层标识，且，所述目标节点标号中的高位为内层标识，则确定为第三路由策略；

24、若所述源节点标号中的高位为内层标识，且，所述目标节点标号中的高位为外层标识，则确定为第四路由策略。

25、可选的，若所述路由策略为第一路由策略，则所述基于所述路由策略确定所述源节点标号和所述目标节点标号之间的路由路径，包括：

26、将所述源节点标号中低位的节点号码循环左移1位得到第一节点标号、将所述节点号码循环左移2位得到第二节点标号、将所述节点号码循环右移1位得到第三节点标号，以及，将所述节点号码循环右移2位得到第四节点标号；

27、若所述目标节点标号为所述第一节点标号或所述第二节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第一节点标号-所述目标节点标号；

28、若所述目标节点标号为所述第三节点标号或所述第四节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第三节点标号-所述目标节点标号。

29、可选的，若所述路由策略为第二路由策略，则所述基于所述路由策略确定所述源节点标号和所述目标节点标号之间的路由路径，包括：

30、将所述源节点标号中低位的节点号码循环左移1位得到第五节点标号、将所述节点号码循环左移2位得到第六节点标号、将所述节点号码循环右移1位得到第七节点标号，以及，将所述节点号码循环右移2位得到第八节点标号；

31、若所述目标节点标号为所述第五节点标号或所述第八节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第八节点标号-所述目标节点标号；

32、若所述目标节点标号为所述第六节点标号或所述第七节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第六节点标号-所述目标节点标号。

33、可选的，若所述路由策略为第三路由策略，则所述基于所述路由策略确定所述源节点标号和所述目标节点标号之间的路由路径，包括：

34、将所述源节点标号中高位的外层标识取反得到第九节点标号；

35、若所述目标节点标号为所述第九节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第九节点标号-所述目标节点标号；

36、若所述目标节点标号不为所述第九节点标号，则将所述第九节点标号中低位的节点号码循环左移2位得到第十节点标号，以及，将所述第九节点标号中低位的节点号码循环右移2位得到第十一节点标号；

37、若所述目标节点标号为所述第十节点标号或所述第十一节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第九节点标号-所述目标节点标号；

38、若所述目标节点标号不为所述第十节点标号，且，不为所述第十一节点标号，则将所述目标节点标号中高位的外层标识取反得到第十二节点标号；

39、确定路由路径为所述源节点标号-所述第十二节点标号-所述目标节点标号。

40、可选的，若所述路由策略为第四路由策略，则所述基于所述路由策略确定所述源节点标号和所述目标节点标号之间的路由路径，包括：

41、将所述源节点标号中高位的外层标识取反得到第十三节点标号；

42、若所述目标节点标号为所述第十三节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第十三节点标号-所述目标节点标号；

43、若所述目标节点标号不为所述第十三节点标号，则将所述第十三节点标号中低位的节点号码循环左移1位得到第十四节点标号，以及，将所述第十三节点标号中低位的节点号码循环右移1位得到第十五节点标号；

44、若所述目标节点标号为所述第十四节点标号或所述第十五节点标号，则确定路由路径为所述源节点标号-所述第十三节点标号-所述目标节点标号；

45、若所述目标节点标号不为所述第十四节点标号，且，不为所述第十五节点标号，则将所述目标节点标号中高位的外层标识取反得到第十六节点标号；

46、确定路由路径为所述源节点标号-所述第十六节点标号-所述目标节点标号。

47、第三方面，本发明实施例公开了一种双环拓扑的节点编码装置，所述双环拓扑包括外环拓扑和内环拓扑，所述外环拓扑包括多个外层节点，所述内环拓扑包括多个内层结点，所述外层节点具有对应的外层节点标号，所述内层节点具有对应的内层节点标号，所述外层节点标号和所述内层节点标号均包括高位和低位，所述高位用于表征外环拓扑或内环拓扑，所述低位用于表征节点在外环拓扑或内环拓扑中的位置；所述装置包括：

48、设置模块，用于针对双环拓扑中处于相同位置的目标外层节点和目标内层节点，将所述目标外层节点对应的目标外层标号中的高位设置为外层标识，并将所述目标外层标号中的低位设置为目标节点号码，以及，将所述目标内层节点对应的目标内层标号中的高位设置为内层标识，并将所述目标内层标号中的低位设置为所述目标节点号码；

49、检测模块，用于检测在预设方向上，所述目标外层节点的下一个外层节点是否完成节点编码，以及，所述目标内层节点的下一个内层节点是否完成节点编码，若所述下一个外层节点未完成节点编码，且，所述下一个内层节点未完成节点编码，调用执行模块；否则，节点编码完成；

50、执行模块，用于将所述目标节点号码按所述预设方向循环移动1位，得到当前节点号码，并将所述下一个外层节点作为目标外层节点、将所述下一个内层节点作为目标内层节点，以及，将所述当前节点号码作为目标节点号码，并调用所述设置模块。

51、第四方面，本发明实施例公开了一种基于双环拓扑的路由装置，其特征在于，所述装置包括：

52、获取模块，用于响应于路由指令，从所述路由指令中获取源节点的源节点标号和目标节点的目标节点标号；

53、确定模块，用于基于所述源节点标号和所述目标节点标号中的高位确定路由策略；以及，

54、基于所述路由策略确定所述源节点标号和所述目标节点标号之间的路由路径。

55、第五方面，本发明还公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述的双环拓扑的节点编码方法的步骤。

56、第六方面，本发明还公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述的基于双环拓扑的路由方法的步骤。

57、第七方面，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的双环拓扑的节点编码方法的步骤。

58、第八方面，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的基于双环拓扑的路由方法的步骤。

59、本发明实施例包括以下优点：

60、s1、将目标外层标号中的高位设置为外层标识，将低位设置为目标节点号码，以及，将目标内层标号中的高位设置为内层标识，将低位设置为目标节点号码；s2、在预设方向上，若目标外层节点的下一个外层节点未完成节点编码，且，下一个内层节点未完成节点编码，执行s3；否则，节点编码完成；s3、将目标节点号码按预设方向循环移动1位，得到当前节点号码，并将下一个外层节点作为目标外层节点、将下一个内层节点作为目标内层节点，以及，将当前节点号码作为目标节点号码，并执行s1。这样，通过对目标节点号码进行循环移动即可依次对各个外层节点和各个内层节点依次进行节点编码，从而得到各个外层节点对应的各个外层节点标号，以及，各个内层节点对应的各个内层节点标号，无需对双环拓扑中每个节点的信息进行缓存管理，实现各节点路由的独立管理，大大节省了系统的缓存资源。