基于SRv6 的確定性網絡服務共享保護方案

李碩朋，方娟，陳肯

（1.北京工業大學信息學部，北京 100124；2.法國索邦巴黎北大學伽利略理工學院，維爾塔納斯 93430）

1 引言

近年來，5G、云計算、物聯網、自動駕駛等行業的快速發展給未來網絡提出了新的挑戰。行業應用的新需求催生了諸多網絡新技術，也推動了未來網絡的發展。其中，天地一體化網絡、智能網絡、區塊鏈和確定性網絡等關鍵技術代表著未來網絡的發展方向[1]。這些關鍵技術可以在高帶寬、高可靠性低時延、高安全性、萬物互聯等方面賦能未來網絡。

高可靠性低時延[2]作為5G 的三大目標之一，在工業互聯網、自動駕駛等領域有著極其迫切的需求。確定性網絡（DetNet,deterministic network）[3]作為實現高可靠性低時延的手段之一，旨在解決傳統網絡上，交換和路由過程中欠缺服務質量保障的問題。不同于傳統的基于盡力而為的網絡，確定性網絡需要保障服務的端到端時延和抖動以及數據的完整性，保證網絡不會因故障導致數據分組丟失、亂序等問題發生。

確定性網絡需要在二層和三層上實現。二層的確定性網絡主要由時延敏感網絡（TSN,time sensitive network）[4]實現。TSN 利用循環隊列和轉發（CQF,cyclic queuing and forwarding）[5]協議實現全局時間同步、確定性轉發和幀保護。

三層確定性網絡[6]采用典型的軟件定義網絡（SDN,software defined network）架構，將控制平面與轉發平面分離，通過對三層網絡設備的集中管理與配置，實現確定性轉發[7]。

確定性網絡可以部署在IP（Internet protocol）、MPLS（multi-protocol label switching）等網絡上。目前，基于MPLS 的確定性網絡標準和草案較多。但是，MPLS 網絡協議較復雜，特別是流量工程、資源預留等確定性網絡需求較多的功能中，MPLS的諸多協議增加了網絡的復雜性。

近年來，分段路由（SR,segment routing）[8]作為實現SDN 的新手段，受到越來越多的關注。分段路由作為一種源路由技術，簡化了協議，在源路由器對數據報文進行“編碼”，在報頭中插入有序的列表，用于指示報文的轉發路徑。分段路由相比傳統的資源預留和分布式協議降低了控制的冗余性，操作簡單，擴展性好，具備強大的可編程能力，被視為實現SDN2.0 的關鍵技術。

SRv6（segment routing over IPv6）綜合了分段路由和IPv6 的優勢，能夠大大減輕網絡復雜度，為確定性網絡的部署實現帶來便利性，在提供服務保護等確定性網絡關鍵功能上具有前景。

服務保護是確定性網絡的重要功能。服務保護旨在自主地處理網絡故障。網絡故障包括節點故障和鏈接故障。服務保護通過配置備份路徑，為網絡流提供抵御網絡故障的能力，保障端到端傳輸的完整性。

本文關注基于分段路由的確定性網絡實現模式，在SRv6 確定性網絡的條件下，重點討論服務保護機制的策略與算法實現。本文貢獻有以下3個方面：1) 提出了基于SRv6的面向服務的確定性網絡服務保護框架；2) 提出了基于帶寬資源共享的確定性網絡保護系統模型；3) 提出了啟發式的共享保護路徑選擇算法，優化了網絡資源的利用率。

2 相關工作

IEEE 802.1 TSN工作組致力于為二層確定性服務制定標準（RFC,request for comment）。IETF（Internet engineering task force）確定性網絡工作組同TSN 工作組協作為三層確定性服務制定標準。確定性網絡工作組已完成若干標準，并提出了諸多草案。這些標準和草案定義了確定性網絡的架構、流模型、部署方式和網絡互聯等。

確定性網絡架構[6]由應用平面、控制平面和數據平面構成。應用平面通常是一個帶有特定服務或應用請求的用戶，并通過北向接口和控制平面溝通應用請求。控制平面接收應用平面的請求，利用自身的控制功能，例如路徑計算單元（PCE,path computation element），完成路徑計算、網絡管理，并通過南向接口將指令下發給數據平面。數據平面由網絡轉發設備構成，根據控制平面的指令執行轉發操作，并將網絡狀態通過南向接口傳遞給控制平面。

應用平面的用戶請求被抽象為確定性網絡的流和服務模型。RFC 9016[9]定義了確定性網絡服務的三層模型參數：服務參數、流參數和流-應用參數。一個確定性網絡服務可以包含一個或多個確定性網絡流，一個確定性網絡流可以包含一個或多個確定性網絡流-應用。服務參數包含服務的類型、特征、連接性、狀態等。流參數除了包含服務的基本信息外，還定義了流的部署方式（IP、MPLS）、流量特征（周期、周期內包數量和負載）、流優先級、流帶寬時延需求等。流-應用參數與流參數類似。

確定性網絡控制平面[10]統一了網絡的控制層和管理層?？刂茖又С謩討B創建、修改和刪除確定性網絡流，支持流的聚合和反聚合，支持通過應用接口進行流的實例化，支持基于時間同步的隊列控制，具備發布節點和鏈接資源的能力，能夠處理確定性網絡域中的大規模確定性網絡流。管理平面監測確定性網絡流的性能，支持流的完整性和連接性檢測，保證確定性網絡性能達到要求。

確定性網絡數據平面[11]由服務層和轉發層構成。服務層提供包的復制、去重和排序功能（PREOF,packet replication,elimination and ordering function）。轉發層提供轉發保證，包括顯性路徑、流量工程和擁塞控制。

確定性網絡數據平面可以部署在多種環境中。RFC 8939[12]定義了使用IP 層和高層協議的頭信息實現確定性網絡流的標記和服務傳遞。RFC 8964[13]定義了利用偽線（PW,pseudowire）封裝和MPLS流量工程（MPLS-TE）在MPLS 網絡上實現確定性網絡。

基于MPLS 的確定性網絡數據平面包含d-CW（DetNet control word）、S-Label 和L-Label。d-CW表示包的序號，S-Label 用于確定性網絡服務身份識別，F-Label 用于提供顯性路由。

確定性網絡數據平面的多種部署方式都可以承載在TSN 上。MPLS-TSN 草案[14]提出MPLS 和TSN 需要協同提供服務保護、資源分配和顯性路由，但并未提供具體的網絡互聯方法。

SRv6-TSN 草案[15]討論了通過SRv6 網絡連接TSN 的基礎架構。分段路由是一種源路由方法，可以在IP 或MPLS 上實現。源節點利用分段列表（SL,segment list）表示完整的轉發路徑。分段路由在流量工程中有著重要的應用[16-19]。

SRv6 利用IPv6 地址128 bit 的可編程能力，豐富了SRv6 指令表達的范疇，使其不僅可以表達轉發路徑，也可以在其他場景（例如網絡功能虛擬化[20]）中實現網絡的可編程性。但是，現有的SRv6-TSN草案并未針對SRv6 確定性網絡數據平面的服務層、轉發層和路由保護等提出具體方案。盡管如此，我們依舊可以看到，SRv6 可以作為確定性網絡的數據平面，在確定性網絡的場景中發揮不可或缺的重要作用。

確定性網絡的服務保護機制是實現網絡確定性的重中之重。保護機制包含網絡故障的監測和路由保護。DetNet-OAM 草案[21]提出了利用ACH 實現確定性網絡流異常探測和性能測試。

現有的時延敏感網絡/確定性網絡的路由保護機制都是基于簡單的幀/流的復制。例如，TSN 在IEEE 802.1CB 中定義了保護機制FRER（frame replication and elimination for redundancy）。PREOF在確定性網絡數據平面實現類似FRER 的功能?；趶椭频穆酚杀Ｗo需要雙倍的網絡帶寬的需求，網絡中有大量重復無效的包傳輸，導致網絡帶寬利用率低。因此，確定性網絡需要更加靈活、高效的服務保護機制。本文認為路由保護策略是實現服務保護機制的重要方法。

路由保護策略[22]根據是否預留資源分為被動和主動保護策略。被動保護不預留資源，當監測到網絡故障時，重新計算和配置可用路由；主動保護預先計算并預留網絡資源，當監測到網絡故障時，直接使用備份路由。

根據備份路由的選擇[23]，路由保護策略又分為鏈接保護（本地保護）和路徑保護（全局保護）。鏈接保護針對網絡中每一個鏈接選擇一條備份路徑；路徑保護針對一條端到端的路徑，提供一條不相交的備份路徑。

3 基于SRv6 的確定性網絡服務保護架構

本節提出了基于SRv6 的確定性網絡服務保護架構。

3.1 基于SRv6 的確定性網絡架構

基于SRv6 的確定性網絡架構如圖1 所示。SRv6 確定性網絡控制平面為一個SDN 控制器，負責收集網絡狀態，計算路徑，并下發指令。

數據平面二層（L2）采用TSN，三層（L3）采用SRv6。分段路由頭（SRH,segment routing header）用于實現確定性網絡數據平面的服務層和轉發層。本文將SRH 中的分段表（SL,segment list）分為服務層分段表（S-SL）和轉發層分段表（F-SL）。S-SL定義了服務層必需的PREOF 功能。F-SL 通過每個SL 提供基于源路由的顯性路徑轉發。

數據平面設備由終端設備（CE,customer equipment）、運營商邊緣設備（PE,provider edge）和中繼設備（R,relay node）構成。二層終端設備作為TSN 的Talker 和Listener，發送和接收TSN 流。三層包含接入設備和中繼設備。在圖1 中，接入設備1 根據發送端TSN 流的需求特征和SDN 控制器的路徑結果，將整個路徑通過SRv6 封裝到F-SL 中。中繼設備根據F-SL執行轉發。接入設備2解除SRv6封裝并將TSN 流轉發給終端設備。

圖1 基于SRv6 的確定性網絡架構

接入設備和中繼設備需要在三層提供服務保護，以便在網絡節點或鏈接發生故障時，保障網絡的不中斷和網絡流的低時延。

3.2 服務區分

本文將確定性網絡服務分成三類，嚴格確定性服務、一般確定性服務和盡力而為服務。針對不同的服務，基于SRv6 的確定性網絡將提供不同的服務保護策略。

嚴格確定性服務是針對具有嚴格的低時延、高可靠性需求的服務，在確定性網絡層提供基于流復制的服務保護機制，利用源點復制和終點重排序函數，在網絡中傳遞兩份同樣的網絡流。

一般確定性服務適用于有低時延、高可靠性需求，但服務等級低或不愿付出雙倍帶寬成本的用戶。對此，本文采用主動保護策略，預先計算備份路徑并預留帶寬，但只在主路徑中傳輸流，不在備份路徑中傳輸流。當主路徑發生故障時，切換到備份路徑，保障服務不中斷和低時延。

盡力而為服務不提供備份路徑，可利用鏈路的閑置帶寬（包括備份路徑的預留帶寬）傳輸流。在高等級服務到來或備份路徑預留帶寬需要被啟用時，盡力而為服務將被緩存或丟棄，所占用的資源將被釋放。

圖2 解釋了三類服務在鏈接上的帶寬分布。在此鏈接中，嚴格確定性服務a 的主路由和c 的備份路由分別占據一部分的帶寬；一般確定性服務b 的主路由占據一部分的帶寬；一般確定性服務d 的備份路由和盡力而為服務共享一部分帶寬。

圖2 三類服務在鏈接上的帶寬分布

3.3 SR Policy 實現服務保護

本文利用SR Policy 實現針對不同服務的路由保護。SR Policy 定義了三元組（headend,color,endpoint），其中headend 為頭節點，endpoint 為流的終點，color 可以用來定義優先級不同的服務。每種color 可以攜帶多個帶有優先級的候選路徑。

為了實現確定性網絡的保護機制，本文將嚴格確定性服務、一般確定性服務和盡力而為服務定義為3 種color。對于一般確定性服務，每個color 攜帶一個主路徑和一個備份路徑。當主路徑發生故障時，借助SR Policy 實現備份路徑的切換。

3.4 路徑保護策略

根據備份路由選擇策略，本文發現，鏈接保護的缺點是容易產生重復路徑，導致路徑變長。路徑保護通過選擇不相交路徑，可以保證路徑長度，具有較低的端到端時延。不相交路徑保護也可同時實現點的保護。

在確定性網絡中，需要保證路徑盡可能短，以滿足服務的時延需求。長路徑會使時延變大，抖動變大。因此，在確定性網絡中，本文采用不相交路徑保護。

圖3 給出了路徑保護的示例。假設確定性網絡域由5 個支持SRv6 的路由器組成，網絡中有2 個確定性網絡流D1=(CE1→CE2)和D2=(CE3→CE2)。D1的主路徑為P1=(CE1→PE1→R2→PE2→CE2)，備份路徑為B1=(CE1→PE1→R1→PE2→CE2)；D2的主路徑為 P2=(CE3→PE3→PE2→CE2)，備份路徑為B2=(CE3→PE3→R1→PE2→CE2)。B1和B2用于保護P1和P2上的鏈接，也可以保護節點的故障。例如，若中繼設備R2出現故障，B1可確保網絡流不受影響。

圖3 不相交路徑保護策略

3.5 帶寬資源共享

由于嚴格確定性網絡和盡力而為服務的保護機制比較明確，而一般確定性網絡的保護配置更靈活，因此本文在這里深入討論一般確定性網絡的保護策略。

針對一般確定性服務，鏈接上僅預留備份帶寬資源。由于網絡中很少同時發生多個故障，單鏈接故障是網絡中最普遍的故障。注意到，在單鏈接故障的情況下，在同一條鏈接上的、用于保護不同主路徑的備份路徑上的帶寬可以被共享。這種資源共享可以最大限度地減少備份帶寬的占用率，進而提升整個網絡的效率。

例如，在圖3 中，(R1→PE2)用于同時保護D1和D2。在P1和P2不同時發生故障的情況下，(R1→PE2)上的備份帶寬資源可以被共享。

4 共享保護系統模型

本節給出了基于SRv6 的確定性網絡服務共享保護機制的數學模型。

4.1 網絡模型

設確定性網絡拓撲結構有向圖G=(V,E)，其中V代表點的集合，E代表鏈接的集合。每個鏈接上總的可用帶寬為BWij。確定性網絡流由七元組d=(id,source,destination,bandwidth,time,duration,delay)表示，其中id 為確定性網絡流標識符，source 為源點，destination 為終點，bandwidth 為帶寬需求，time為流的到達時間，duration 為持續時間，delay 為最大時延。

確定性網絡流請求隨機到達網絡，共享保護模型的目標是根據網絡現有流的主路由和備份路由的情況，給出當前請求的主路由和備份路由的方案，在滿足網絡資源、請求時延限制條件的前提下，減少鏈接帶寬的占用率，提升資源利用率，進而提升確定性網絡流的整體接收率。

4.2 優化問題模型

共享保護系統模型的實質是一個優化問題，對此建立如下模型。

4.2.1路徑限制條件

根據路徑保護理論，主路徑和備份路徑不相交

式(3)保證了在一條鏈接上，有且僅有主路由或備份路由。式(1)～式(3)共同保證確定性網絡流d具有2 條不相交的路徑，分別作為主路徑和備份路徑。

4.2.2共享保護帶寬限制條件

圖4 給出了鏈接ij上的共享保護帶寬示意。其中，Fd表示確定性網絡流d的帶寬需求，PBij表示在該鏈接上已使用的主路徑帶寬（PB,primary bandwidth）之和，BBij表示最大備份路徑帶寬（BB,backup bandwidth），BBij(mn)表示主路徑在mn上、備份路徑在ij上的所有網絡流的帶寬之和。

圖4 鏈接ij 上的共享保護帶寬示意

在圖4 中，mn和m'n'的備份路徑同時經過ij，兩者的備份帶寬資源在ij上被共享，ij上只需預留兩者的最大值，即可滿足備份帶寬資源的要求。當有新的網絡流d到達時，將被添加到BBij(mn)上，同時更新BBij。因此鏈路上的備份帶寬需滿足

由圖4 也可以看出，任意鏈路上的主路由帶寬和備份路由帶寬之和需小于鏈路總帶寬，即滿足限制條件

式(4)～式(6)實現了確定性網絡共享保護模型的核心思想，通過對網絡中帶寬資源的共享，提升了資源利用率。

4.2.3確定性網絡時延限制條件

TSN 的循環隊列轉發機制（CQF,cyclic queuing and forwarding）[24]定義了保證TSN 確定性傳輸的模型。在確定性網絡共享保護模型中，本文采用基于CQF 的時延限制條件，即CQF 模型的最大時延需小于確定性網絡的時延條件。因此，主路由和備份路由都需滿足

其中，CT 表示時隙長度。

4.2.4優化目標

為了保證網絡時延并提高資源利用率，優化目標同時考慮了主路徑、備份路徑和鏈路帶寬。優化目標為

其中，λ1表示路徑優化權重，其值決定主路徑和備份路徑的時延；λ2表示備份帶寬優化權重，由于備份路徑共享特征的存在，較長的路徑也有可能提升路徑共享效率，進而降低整體帶寬占用消耗。

因此，優化主路徑和備份路徑是保證網絡低時延的關鍵。同時，優化備份帶寬對于提升網絡資源的利用率也具有重要意義。

5 路徑選擇算法

上述優化問題為典型的整數線性規劃問題，屬于NP 完全問題。為解決上述優化問題，本文提出基于最短路徑的啟發式算法，偽代碼如算法1 所示。

算法1共享資源路徑選擇算法

算法的輸入為確定性網絡流和網絡帶寬的狀態，輸出為該流的主路徑和備份路徑。

算法1)～3)行用于計算主路由。為了優化鏈路帶寬利用率，將鏈路權重設為剩余帶寬，此權重用于計算主路由。第2)行根據確定性網絡流帶寬需求，刪除不滿足帶寬限制條件的鏈接。第3)行利用Dijkstra 最短路徑算法預計算主路徑。

算法4)～8)行用于計算備份路由。如果主路徑存在，為了計算不相交備份路徑，在第5)行刪除主路徑。第6)行根據網絡備份帶寬狀態，刪除不滿足備份帶寬限制條件的鏈接。第7)行設置鏈接權重為1/γij，其中γij為備份帶寬參數，計算方法為

其中，path 為已計算的主路徑；ε是一個較小的數，防止結果為0。式(10)對于主路徑path 上的所有鏈接mn，計算備份路徑的剩余帶寬均值。事實上，這個值反映了帶寬資源共享的程度。例如，在的情況下，結合式(5)可以得出，Fd部署后不會增加備份帶寬BBij的值，即帶寬共享被最大化利用。隨后，第8)行利用Dijkstra 最短路徑算法預計算備份路徑。

如果備份路徑存在，則在第9)和第10)行保存主路徑和備份路徑，并更新帶寬參數，確定性網絡流部署成功。若主路徑或備份路徑不存在，都會導致確定性網絡流部署失敗。

算法1 復雜度由第11)行“更新BBij(mn)”決定，故算法復雜度為O(E2)。

6 實驗評估

6.1 環境配置

本文設計了一個離散模擬器用于評估確定性網絡共享保護模型的性能。模擬器使用python 開發。網絡拓撲結構采用真實的歐洲網絡Cost239 和中國網絡China55[25]。Cost239 包含11 個節點和26 個鏈接。China55 包含55 個節點和104 個鏈接。每個鏈接的帶寬為100 Mbit/s，時隙長度為1 ms。Cost239 和China55 的拓撲結構如圖5 和圖6 所示。此外，在評估網絡節點數影響的實驗中，采用隨機生成拓撲結構。

圖5 歐洲網絡Cost239 拓撲

圖6 中國網絡China55 拓撲

確定性網絡流隨機產生，到達間隔符合參數為β的指數分布。每個確定性網絡流參數為七元組(id,source,destination,bandwidth,time,duration,delay)。確定性網絡流源點和目標點在節點中隨機選擇，流帶寬需求為[20,40]Mbit/s，到達時間間隔服從參數為β的指數分布，持續時間服從β'=200的指數分布，時延需求為10 ms，模擬總時間為1 000 時間單位。

本文使用確定性網絡流接收率、網絡帶寬占用率和網絡流時延3 個評價指標考察算法性能。確定性網絡流接收率為已接收網絡流與網絡流總數的比值，網絡帶寬占用率為各鏈接上已使用帶寬的平均值，單個網絡流的時延用跳數表示，網絡流時延為所有已接收網絡流時延的平均值。

在下面的實驗中，本文對比共享保護方案和非共享保護方案的性能，非共享保護方法的備份路由帶寬在備份路徑上直接疊加，分別觀察上述3 個評價指標隨網絡流到達時間間隔、系統運行時間以及網絡節點數的變化。所有實驗結果為20 次實驗的平均值。

6.2 確定性網絡流到達時間間隔

到達時間間隔參數β反映了網絡的負載情況。β越小，網絡流到達越密集，網絡中共存的請求數越多，網絡負載越大。本文設置到達時間間隔參數β∈[5,20]。圖7～圖9 分別展示了Cost239 中網絡流接收率、帶寬占用率和網絡流時延隨到達時間間隔變化的結果。針對Cost239，本文定義β∈[5,10]為網絡高負載區，β∈[10,15]為網絡中負載區，β∈[15,20]為網絡低負載區。值得注意的是，上述負載區的定義不僅與β相關，也與網絡拓撲結構相關。

由圖7 可知，隨著網絡請求到達間隔的增加，由于網絡平均負載減少，確定性網絡流的接收率在逐步上升。通過比較共享保護算法和非共享保護算法的曲線可以看到，共享保護算法在確定性網絡流接收率方面比非共享保護算法普遍高10～20 個百分點。共享保護算法在提升確定性網絡流接收率方面作用明顯。

圖7 Cost239 接收率隨到達間隔的變化

圖8 中，在高負載區，共享保護方法的帶寬占用率比非共享保護方法高，共享保護方法利用較高的帶寬占用率實現了較高的請求接收率，因此資源利用率更高。在中負載區，共享保護方法和非共享保護方法的帶寬占用率相似。在低負載區，請求接收率在90%以上，共享保護方法的帶寬占用率低于非共享保護方法，共享保護仍有富余的帶寬用于接受更多請求，因此資源利用率較高。綜上所述，共享保護算法可以提升網絡帶寬的利用率。

圖8 Cost239 帶寬占用率隨到達間隔的變化

圖9 中，在高負載區，非共享保護主路由的平均時延明顯小于共享保護主路由。這個現象產生的原因是共享保護方法接收了更多較長的網絡流請求，使平均時延升高；而非共享保護方法由于資源不足，拒絕了較長的網絡流請求，使平均時延降低。隨著網絡負載變小，接收率升高，上述差異減小，2 種方法的主路由趨于相等。在低負載區，共享保護方法對主路由時延幾乎沒有影響。

圖9 Cost239 時延隨到達間隔的變化

與此同時，可以觀察到，共享保護備份路由時延始終小于非共享保護備份路由時延，這說明共享保護方法對于縮短備份路由的時延效果顯著。

6.3 系統運行時間

本節固定β=14，選取China55 網絡，比較3 個評價指標隨運行時間的變化。此實驗反映了網絡從啟動到逐漸穩定的過程。

圖10 展示了網絡流接收率隨時間的變化。從圖10 可以看到，在0～200 時間單位，確定性網絡流在網絡中處于建立階段，共享模型和非共享模型的請求接收率差別較小。隨著時間的推移，網絡中的帶寬資源趨于飽和，共享模型的接收率開始高于非共享模型，且這種差距逐漸拉大。在800 時間單位之后，兩者的接收率趨于穩定。

圖10 China55 接收率隨系統運行時間的變化

圖11 為帶寬占用率隨系統運行時間的變化。從圖11 可以看到，由于網絡中不斷有新的網絡流進入和舊的網絡流離開，在800 時間單位后，帶寬占用率圍繞0.3 呈波動穩定狀態。同時，由于網絡處于中負載區，共享保護和非共享保護的帶寬占用率始終相似，差距很小。

圖11 China55 帶寬占用率隨系統運行時間的變化

圖12 展示了網絡流時延隨時間的變化。同圖10相似，隨著時間的推移，4 個時延的值逐漸穩定。其中共享保護主路由時延大于非共享保護主路由時延，共享保護備份路由時延小于非共享保護備份路由時延。此現象與圖9 的中負載區現象一致。

圖12 China55 時延隨系統運行時間的變化

綜上所述，隨著系統運行時間的變化，2 種方法的各評價指標在China55 網絡中逐漸穩定，且最終結果與Cost239 一致。

6.4 網絡節點數

在這個實驗中，本文關心共享保護模型在隨機生成的網絡中的效果。本節固定β=16，采用隨機生成的拓撲結構，節點數量在20～50 內變化。實驗結果如圖13～圖15 所示。

由圖13 可知，網絡接收率普遍大于90%，網絡處于低負載區，且隨著網絡節點數的增加，網絡負載降低，請求的接收率升高。在此種條件下，圖14 印證了前述結論，即共享保護帶寬占用率低于非共享保護。

圖13 隨機拓撲接收率隨節點數的變化

圖14 隨機拓撲帶寬占用率隨節點數的變化

從圖15 可以看出，當網絡處于低負載區時，共享保護主路由和非共享保護主路由的時延幾乎一致，即2 種方法都能保證主路由的時延。因此，共享保護對主路由的影響很小。時延區別較大的是備份路由。共享保護方法的備份路由時延要明顯低于非共享保護方法的備份路由時延。因此，共享保護策略在保證備份路徑的時延上優勢明顯。產生此現象的原因是非共享保護方法的資源較緊張，必須采用更長的備份路徑，導致備份路徑時延增大。從這個角度也可以看出，共享保護策略對網絡資源的利用率較高。

圖15 隨機拓撲時延隨節點數的變化

7 結束語

針對確定性網絡的部署實現問題，本文提出了基于SRv6 的確定性網絡服務保護架構，利用SRv6的可編程性簡化了確定性網絡的部署實現。針對確定性網絡服務保護問題，本文提出了面向服務的路由保護方案。通過服務區分，本文對不同的確定性網絡服務采取不同的保護策略?；谠摲桨?，對基于帶寬資源共享的保護系統進行了建模，提出了啟發式的共享保護路徑選擇算法，優化了網絡帶寬的利用率。實驗表明，相比于非共享保護算法，共享保護算法在網絡流接收率、帶寬占用率和網絡流時延上具有明顯優勢。