IPv4/IPv6双栈及隧道环境下数据分流算法的研究

作     者：徐雨晴 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张宏莉

授予年度：2014年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：双栈环境 隧道环境 数据分流 哈希算法 XORSHIFT 

摘      要：虽然第六版互联网协议IPv6在很早就被提出了，但是将全球互联网从IPv4过渡到IPv6的过程是一个比较缓慢的过程，而且近几年我国正处于IPv4到IPv6过渡阶段，在互联网环境中出现了大量的兼容IPv4/IPv6设备，同时网络流量中也混合着IPv4、IPv6、隧道等多种类型的流量。因此研究在IPv4/IPv6双栈及隧道环境下的数据分流算法，使IPv4/IPv6双栈环境下的数据流得到更均匀的分流，达到负载均衡的效果，将对网络安全应用方面的研究具有重要的意义。本文研究了国内外关于数据分流算法的研究现状，分析了IPv6数据流量和隧道流量的特征，研究了IPv6-over-IPv4隧道的工作原理，针对多种流量的负载均衡的问题分析了动态分流方法的必要性，提出了一种基于双栈及隧道环境下的动态分流算法来解决混合数据流量的负载均衡问题。 本文根据双栈及隧道环境下的流量特征，设计并实现了双栈及隧道环境下的动态分流框架，最主要的功能是以同源同宿为原则对混合流量环境进行均匀的数据分流。并对系统进行了详细模块结构划分，本文中双栈及隧道环境下的动态分流算法分为捕包模块、数据分流模块、动态分流模块和流重组模块，并对每一个模块的具体实现，同时对采用的技术进行了详细的阐述。 本文在数据分流的哈希算法的选择过程中，结合对哈希算法进行调研，具体分析了三种性能较好的哈希算法的优缺点，并通过实验对比分析在双栈环境下性能较好的哈希算法。同时针对IPv6地址长度较长进行哈希计算开销较大的问题，对XORHIFT哈希算法进行了优化，并通过实验进行分析，实验证明优化的XORHIFT哈希算法在均匀度方面有较好的表现。 本文最后对双栈及隧道环境下的动态分流框架进行了详细的测试，在测试过程中采用了数据流比例标准方差(P)和数据流标准方差(S)两项指标，对IPv4/IPv6双栈环境、隧道环境以及动态分流三个模块进行了测试，同时将实验结果进行数据处理和结果分析。测试结果表明本文提出的基于双栈及隧道环境下的动态分流算法具有较好的分流效果。