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ISIS多拓扑路由在路由器上的设计与实现

ISIS多拓扑路由在路由器上的设计与实现

作者：颜志杰北京交通大学

学位级别：硕士

多拓扑路由是近几年提出的一种智能路由方案,与基于目的地址路由和基于策略路由方案不同,多拓扑路由根据流量类型动态的选择路由,利用IP报文中的DSCP(差分服务代码点)、NBAR(网络的应用程序识别)等字段区分不同的业务类型,为每种业务类... 详细信息

多拓扑路由是近几年提出的一种智能路由方案,与基于目的地址路由和基于策略路由方案不同,多拓扑路由根据流量类型动态的选择路由,利用IP报文中的DSCP(差分服务代码点)、NBAR(网络的应用程序识别)等字段区分不同的业务类型,为每种业务类型独立创建子拓扑,每个子拓扑独立进行路径选择和路由转发来实现动态路由。这种新的路由思想为解决负载均衡、流量工程和网络安全提供了新的视角。ISIS路由协议(中间系统到中间系统路由协议)是当今硕果仅存的两大链路状态内部网关路由协议,具有收敛速度快,易于扩展的特性,在欧洲各大电信运营商中应用十分广泛。本文在深入理解ISIS路由协议的基础上,依据RFC5120在H3C路由器上设计和实现ISIS多拓扑路由功能,最后提出ISIS多拓扑路由的一些优化方案,并在路由器上仿真验证,论文主要工作包括：1：在深入了解ISO标准组织对ISIS邻居模块如何实现的前提下,提出多拓扑邻居状态机模型,简化邻居处理流程和增加了模块可扩展性;并对广播网中指定路由器选举方案进行优化2：设计和实现多拓扑路由LSP(链路状态数据报文)模块,提出了多拓扑LSP存储优化方案3：在深入介绍ISPF(增量最短路径优先算法)路由计算的前提下,提出了一种多拓扑路由计算存储的优化方案4：对H3C路由器软件平台进行改进,设计并实现了一套多拓扑路由计算测试平台,并在此平台上对两种多拓扑路由计算方案进行验证

关键词：多拓扑路由 ISIS ISPF 路由计算

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基于软硬件协同的QoS保障机制研究

基于软硬件协同的QoS保障机制研究

作者：刘旭辉东南大学

学位级别：硕士

随着互联网的高速发展,网络速度越来越快,带宽越来越大,传统网络中尽最大能力交付的网络传输机制,已经不能适应网络发展的需求。QoS技术作为一种有效提升网络服务质量的技术,根据不同类型流量的需求提供服务,很大程度上提高了网络传输... 详细信息

随着互联网的高速发展,网络速度越来越快,带宽越来越大,传统网络中尽最大能力交付的网络传输机制,已经不能适应网络发展的需求。QoS技术作为一种有效提升网络服务质量的技术,根据不同类型流量的需求提供服务,很大程度上提高了网络传输性能和灵活性。交换机可以从应用种类、业务类型等不同的粒度对网络中流量提供QoS保障服务,但根据业务类型的粒度来提供QoS保障服务,可以在QoS服务表现和资源节约方面取得一个均衡。交换机如何区分不同流量业务类型进而提供相应等级的服务,是一个很重要的问题。交换机中CPU主要用来提供转发功能,额外承担流量业务分类工作会增加其负载,而且也难以满足日益增长的网络速度的需求。相比之下,基于FPGA的可编程交换机可以提供极高的处理速度,且由于FPGA的可重新编程特性,相比于僵化的ASIC专用转发芯片而言能够对硬件逻辑进行重构。因此,在交换机中基于FPGA实现在线流量业务分类,不仅可以带来高速的处理能力,还可以适应不断演进的需求。另一方面,对不同种类业务流量提供不同的QoS质量服务在现有网络中来说是比较困难的一件事。而SDN网络架构的出现,给这一问题带来了很好的解决思路。SDN控制器拥有全局视图,可以为不同类型流量的需求提供有针对性的服务。QoS路由是SDN网络下提供QoS保障的一个研究热点,但现有QoS路由的研究缺乏从满足不同流量业务类型的QoS约束的角度切入的工作。而网络中的不同流量业务类型对于网络资源的约束需求是有差异的,如何针对网络中各种流量业务类型的约束需求都能提供一个很好的QoS路由解决方案也是一个很重要的问题。针对以上问题,本文面向不同流量业务类型的QoS需求,利用可编程交换机进行在线业务分类,并基于分类结果利用SDN网络优化QoS路径,提出了高效的QoS保障方案。主要包括以下几点研究内容:（1）设计了基于FPGA的在线流量业务分类方法。该方法根据各应用对QoS的不同需求,将流量分成不同的流量业务类型。针对CPU算力弱的问题,基于FPGA实现在线流量业务分类;充分利用FPGA的并行计算优势于随机森林方法以提高流量业务分类的准确率,并提供高速的处理能力。随机森林模型的FPGA部署采用直接描述的方法,实验证明该方法硬件资源占用较低。（2）提出了基于SDN网络的多模型QoS路由方法（MMQR,Multi-Module QoS Routing）。该方法利用SDN的全局视图优势,对于网络中不同流量业务类型的QoS需求进行建模。针对不同的路由问题模型,利用拉格朗日松弛和模拟退火算法对该流量业务种类进行QoS路径计算。（3）对基于FPGA的在线流量业务分类方法进行功能仿真,并基于Openbox-S56平台实现一个整合了该流量业务分类方法的系统。在该系统中将流量业务分类方法作为一个内嵌的功能模块集成到原有通用转发逻辑抽象的流水线中,并对系统的接口设计、数据提取、兼容性处理等部分进行了详细介绍。

关键词： QoS 流量业务分类 FPGA SDN 路由计算

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用于PTN网管的蚁群混合算法改进

武汉理工大学学报 2013年第8期35卷 145-148页

作者：李庆师敏杨永康武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室 91899部队

针对目前PTN网管多约束条件下的路由计算中常用的蚁群混合算法存在的复杂度高、杂乱搜索、局部最优等问题,提出了基于蚁群算法的改进算法。该算法借鉴A*算法的思想克服了蚁群混合算法中杂乱搜索的缺陷,同时采用全局更新机制避免了混合... 详细信息

针对目前PTN网管多约束条件下的路由计算中常用的蚁群混合算法存在的复杂度高、杂乱搜索、局部最优等问题,提出了基于蚁群算法的改进算法。该算法借鉴A*算法的思想克服了蚁群混合算法中杂乱搜索的缺陷,同时采用全局更新机制避免了混合算法中局部最优问题的出现。并采用改进后的美国Salama博士的Waxman随机网络拓扑生成器进行实验仿真,验证了改进后的算法的有效性。

关键词： PTN网管路由计算蚁群混合算法 A*算法拓扑生成器

基于SDN拓扑集中更新的NDN路由策略研究

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基于SDN拓扑集中更新的NDN路由策略研究

作者：尹弼柏北京邮电大学

学位级别：硕士

命名数据网络(NDN)符合未来网络对于海量内容传输的需求,但缺少成熟的路由策略。软件定义网络(SDN)凭借其控制数据平面分离、全局视野和网络可编程特性对于NDN路由策略的改善和实施可以提供极大帮助。已有的基于SDN的NDN路由策略将路由... 详细信息

命名数据网络(NDN)符合未来网络对于海量内容传输的需求,但缺少成熟的路由策略。软件定义网络(SDN)凭借其控制数据平面分离、全局视野和网络可编程特性对于NDN路由策略的改善和实施可以提供极大帮助。已有的基于SDN的NDN路由策略将路由的拓扑更新功能和路由计算功能全部集中在SDN控制器中,造成内容请求首包时延高、SDN控制器负荷高等问题。此外,这些策略没有很好地发挥SDN的全局视野和网络可编程特性。基于SDN拓扑集中更新的NDN路由策略解决了上述问题。首先,它将路由的两个关键功能分离,拓扑更新功能集中式地置于SDN控制器中,而路由计算功能则分布式地置于NDN内容节点中,这样可以降低首包时延和SDN控制器负荷。其次,它利用SDN全局视野和网络可编程的优势,获取全域拓扑信息、链路信息,并据此进行负载加权优化处理,生成优化拓扑图,再下发配置给NDN内容节点。各个NDN内容节点收到新内容请求后可以直接在本地进行路由计算,基于优化拓扑图采取更加合适的路由算法。仿真结果表明,在基于SDN拓扑集中更新的NDN路由策略中,内容请求数据流的首包时延平均降低90%,SDN控制器的负荷平均降低1 0%～3 0%,整体网络实现了有效的负载均衡。

关键词：命名数据网络软件定义网络拓扑更新路由计算

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面向网格应用的光网络业务提供技术研究

面向网格应用的光网络业务提供技术研究

作者：钱晨南京邮电大学

学位级别：硕士

网格是一种在广域范围里动态地组织、共享和使用各种资源（包括计算、存储设备、共享设备、通信基础设施等）的技术。网格技术的飞速发展对网络性能提出了更严格的要求。光网络凭借其大带宽、低时延、高可靠性、低成本等特性发展成为网... 详细信息

网格是一种在广域范围里动态地组织、共享和使用各种资源（包括计算、存储设备、共享设备、通信基础设施等）的技术。网格技术的飞速发展对网络性能提出了更严格的要求。光网络凭借其大带宽、低时延、高可靠性、低成本等特性发展成为网格环境中的“第一类”网格资源,光子网格的概念应运而生。在光子网格环境中研究光网络业务的提供技术成为网格研究的热点之一。本文分析了光子网格的研究意义和面临的主要问题,并在光子网格体系结构的基础上对面向网格应用的光网络业务提供技术进行了研究。本文首先对光网络业务提供的架构和其中的组件进行设计,并根据设计的架构分析光网络业务提供的过程,使之适应网格应用需求。然后对光网络业务提供的整个过程进行UML建模。最后对架构中的路由计算组件详细设计。在路由计算组件设计过程中,首先根据其功能需求设计架构,然后对其进行UML建模分析,最后提出一种简单且收敛性好的SMCP路由算法,并用数学的方法分析其性能。本文采用成熟的UML建模工具对光网络业务提供过程及其内部路由计算组件进行建模分析。由于UML建模是软件实现的基础,因此,在UML建模过程中不仅采用类图建立静态结构模型,并且用活动图和时序图对其动态行为建模。这样的建模分析为后期的软件实现,乃至制作产品投放市场打下坚实的基础。本文中对光网络业务提供模块的系统分析、架构设计、组件设计和UML建模为光子网格的进一步研究提供理论基础。

关键词：光网络网格路由计算架构设计统一建模语言

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量子密钥分发网络路由与资源分配研究

量子密钥分发网络路由与资源分配研究

作者：王聪北京邮电大学

学位级别：硕士

随着互联网的加速发展,网络上的数据量日益庞大,网络的安全愈加显得重要。而量子计算机的出现大大地挑战了现在主要使用的经典公钥体系的保密能力。随着量子信息科学这一量子力学与信息论的交叉学科的不断发展,人们研究与发展了量子保... 详细信息

随着互联网的加速发展,网络上的数据量日益庞大,网络的安全愈加显得重要。而量子计算机的出现大大地挑战了现在主要使用的经典公钥体系的保密能力。随着量子信息科学这一量子力学与信息论的交叉学科的不断发展,人们研究与发展了量子保密通信技术。它能够保证无条件安全的通信,具有广阔的应用前景和发展潜力。而当前点对点之间的量子密钥协商的研究已相当成熟,下一步的研究重点将是量子密钥分发(QKD)的网络化。在介绍了 QKD的原理、组网方式与组网实例后,本文提出了中心控制密钥分发的网络架构。接下来本文主要聚焦于QKD网络的实施方案与路由资源分配问题的研究。针对基于可信中继的QKD网络的实施方案,本文研究与分析了量子密钥池的搭建与工作过程。在对密钥池的资源进行时隙切分基础上利用时分复用技术实现了量子通道与业务的“一对多”关系,并且通过密钥池的存储实现了网络中密钥资源的调蓄功能。除此之外,本文还提出了基于SDN的QKD网络模型,该模型可以有效地实现QKD网络的密钥管理与故障处理。针对QKD网络中的路由资源分配问题,本文通过对密钥中继过程的分析,本文提出了一种资源平衡路由算法。通过仿真验证,对于一般的网络拓扑结构,该算法可以有效地降低密钥分发业务的阻塞率,实现密钥分发业务的负载均衡,优化密钥资源的使用,最终使得密钥资源的消耗与分布相匹配。另外针对网络中的密钥分发的中断问题,本文还提出了一种业务调度方案,通过密钥服务时间片的轮转与调度,避免了业务长时间中断现象的发生,提高了网络的整体服务质量。

关键词：量子密钥 QKD网络路由计算资源分配

基于ISIS协议的多拓扑路由功能的设计与实现

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基于ISIS协议的多拓扑路由功能的设计与实现

作者：李艳娜西安电子科技大学

学位级别：硕士

截至目前，基于IP的传输依旧是最成熟、最可靠的技术，路由和交换是数据传输最为基础的部分，而高效稳定的路由协议是保障可信路由器性能的重要因素。随着信息技术的快速发展和网络规模的不断扩大，路由器需要处理的数据包越来越多，这... 详细信息

截至目前，基于IP的传输依旧是最成熟、最可靠的技术，路由和交换是数据传输最为基础的部分，而高效稳定的路由协议是保障可信路由器性能的重要因素。随着信息技术的快速发展和网络规模的不断扩大，路由器需要处理的数据包越来越多，这无疑对路由器的性能带来很大的影响。为了满足人们对路由器性能的要求，现代网络技术对ISIS路由协议进行了诸多扩充。本文在深入理解ISIS协议及相关技术文档的基础之上，以RFC5120[1]为标准，采用敏捷开发方法，设计和实现ISIS支持多拓扑路由功能。本文的主要工作包括：对系统进行需求分析和建模，在现有ISIS协议实现的基础之上，进行总体设计和模块划分，实现将IPv4和IPv6分拓扑计算来解决路由黑洞问题;将全局拓扑人为的划分为多个不同子拓扑，各个子拓扑分别进行路由计算，实现在IPv4单播网络中，不同的业务流在相应拓扑内转发功能。最后，在H3C路由器上进行基本功能验证和性能测试。基于H3C路由器的测试结果表明，ISIS支持多拓扑路由功能正确，系统运行稳定，达到了项目预定的设计目标。

关键词： ISIS 多拓扑路由路由黑洞路由计算

基于OSPF for IPv6协议的NSSA区域研究与设计

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基于OSPF for IPv6协议的NSSA区域研究与设计

作者：于志泉兰州大学

学位级别：硕士

随着计算机网络技术的发展和基础设施的不断完善,互联网逐渐得到普及并占据重要地位。高效稳定的路由协议是保障可信路由器性能的重要因素,所以对路由协议的研究工作具有深远的意义,各大主要网络设备商也十分重视相关路由协议的开发与... 详细信息

随着计算机网络技术的发展和基础设施的不断完善,互联网逐渐得到普及并占据重要地位。高效稳定的路由协议是保障可信路由器性能的重要因素,所以对路由协议的研究工作具有深远的意义,各大主要网络设备商也十分重视相关路由协议的开发与研究工作。本文在国内知名厂商杭州华三通信技术有限公司研发部商用开发项目的基础上,对通用OSPF协议特性进行学习、阐述和研究,并深入关注开发项目中的具体流程、问题及相关扩展。在深入理解OSPF协议及相关技术文档的基础上,以RFC5340为标准,采用敏捷开发方法,设计和实现OSPFv3协议支持NSSA区域特性功能。本文的主要工作包括：添加支持NSSA区域的命令行、增加支持FA地址、增加支持NSSA区域Translator角色选举、NSSA区域路由计算过程,从而实现在原有系统平台的基础上完成NSSA区域特性,并正常完成路由转发。最后项目测试阶段在杭州华三通信技术有限公司的商用路由器上进行基本功能验证和性能测试。

关键词： OSPF 路由计算模块设计 NSSA区域

软件定义分组传送网控制器关键技术研究和样机实现

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软件定义分组传送网控制器关键技术研究和样机实现

作者：曹旸北京邮电大学

学位级别：硕士

近几年来,随着互联网规模的扩大,网络流量成倍增长。用户不仅需要更好的网络服务质量,也对网络有了更精细化自助服务的需求。传统的PTN网络由于自身的局限性,难以进行网络的统一控制,也无法向用户提供自助调整带宽等权限,难以摆脱日渐... 详细信息

近几年来,随着互联网规模的扩大,网络流量成倍增长。用户不仅需要更好的网络服务质量,也对网络有了更精细化自助服务的需求。传统的PTN网络由于自身的局限性,难以进行网络的统一控制,也无法向用户提供自助调整带宽等权限,难以摆脱日渐管道化的趋势。在这种情况下,以PTN为基础,引入SDN技术理念的软件定义分组传送网(Softwaredefined packet transport networks,SPTN)应运而生。基于智能化控制平面,SPTN拥有着构建按需而动网络的能力,也拥有较好的网络扩展性。然而,目前SPTN控制器技术还不成熟,包括路由计算方法等功能尚不完善。针对上述问题,本文以软件定义分组传送网控制器路由和QoS技术研究为核心,围绕域内快速高并发路由计算方法、基于逻辑集中控制的QoS和OAM功能设计以及SPTN域控制器的设计开发展开了研究工作。具体研究成果如下:(1)在大规模软件定义分组传送网中,路由计算效率和准确率均为网络性能的关键指标。然而,提高并发路由计算效率和降低资源预留冲突间存在矛盾。针对此问题,提出了一种冲突感知的快速并发路由计算方案,在采用多实例并发计算保证路由计算效率的同时,针对冲突敏感性业务,使用临时流量工程数据库和资源预锁定机制避免并发路由计算造成的资源预留冲突。仿真结果表明,相对于传统的路由计算方法,本方案在保证并发路由计算效率的同时,能够显著降低时延敏感型业务请求的资源预留冲突概率。(2)对软件定义分组传送网的QoS和OAM管理功能进行需求分析和协议扩展研究,基于上述工作在开源控制器平台上设计、开发和实现了 SPTN的QoS和OAM管理模块。(3)参与SPTN域控制器设计开发,搭建测试平台对控制器QoS和OAM管理功能进行验证。测试结果表明控制器能够按照要求在流表中添加QoS和OAM表项,并正确的配置到SPTN设备,符合预期。

关键词：软件定义分组传送网路由计算 QoS OAM