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基于位置感知的大规模LEO星座分布式路由算法

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系统工程与电子技术 2022年第11期44卷 3529-3536页

作者：刘高赛姜兴龙李华旺梁广中国科学院微小卫星创新研究院上海201203 中国科学院大学北京100049 上海微小卫星工程中心上海201203

针对传统星座路由算法应用在大规模低地球轨道(low earth orbit, LEO)星座中,存在鲁棒性差、资源开销大、路由效率低等缺点。根据卫星运行时的位置可预测特性,提出了基于位置感知的分布式路由算法。考虑卫星资源受限,大规模LEO星座具有... 详细信息

针对传统星座路由算法应用在大规模低地球轨道(low earth orbit, LEO)星座中,存在鲁棒性差、资源开销大、路由效率低等缺点。根据卫星运行时的位置可预测特性,提出了基于位置感知的分布式路由算法。考虑卫星资源受限,大规模LEO星座具有卫星节点多、动态性大等特点,基于位置感知提出一种路径预选机制,初步确定数据包的传输路径。在此基础上,考虑业务服务质量(quality of service, QoS)需求,基于状态和传播矢量函数提出一种路径收敛机制,无重合确定数据包传输主路径和备用路径。理论和仿真结果证明,相比于传统路由算法,所提算法降低了路由存储和开销,随着中断概率的增大,提高了星座的吞吐量,降低了端到端时延。

关键词：大规模低地球轨道卫星网络分布式路由路由收敛时间路由开销星座吞吐量

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分布式路由与集中式路由收敛特性分析

分布式路由与集中式路由收敛特性分析

作者：李希源西南交通大学

学位级别：硕士

采用哪种路由协议或哪种路由技术,对于整个网络架构的设计及网络建设的作用及意义是不言而喻的。众所周知,路由协议指导IP数据包的发送,因此在实际工程中选择什么样的路由协议,是一件关乎网络质量的事情。而目前关于选择什么样的路由协... 详细信息

采用哪种路由协议或哪种路由技术,对于整个网络架构的设计及网络建设的作用及意义是不言而喻的。众所周知,路由协议指导IP数据包的发送,因此在实际工程中选择什么样的路由协议,是一件关乎网络质量的事情。而目前关于选择什么样的路由协议的问题,往往都是工程人员,依靠以往工程经验来决定,没有经过一个具体的量化对比的过程,对实际工程的指导有一定的盲目性。本论文的意义就在于此,通过仿真软件的仿真来考察不同路由协议的收敛性,并且对其差异做一个量化,以期能以更加客观的数据对比的方法,来指导网络工程建设工作。本文通过两种不同的仿真软件：OPNET和Mininet分别对分布式路由和集中式路由进行有针对性的仿真。通过仿真得出的数据(OSPF, RIP为收敛时间的数据,OpenFlow为建立稳定链路的时间的数据)来分析这两种路由在建立稳定拓扑的性能的各自特点。本文的主要研究内容包括：(1)运用OPNET仿真分布式路由的代表OSPF和RIP协议,通过OPNET自带的统计模块来分析路由收敛次数,Hello报文发送的次数,LSA发送的包数(针对OSPF)等这样一些性能统计数据,在此基础上总结出分布式路由协议的性能特性。(2)运用Floodlight和Mininet来仿真集中式路由的代表：OpenFlow网络,通过Wireshark抓包软件来对Switch发向Controller的流表请求,以及Controller返回给Switch的流表,进行抓包,通过分析抓包的数据来得出OpenFlow拓扑中建立一条稳定的链路所需要的时间。(3)通过对分布式路由的仿真数据和集中式路由的仿真数据进行对比,总结出各自的优劣和特性。

关键词：分布式路由集中式路由 OSPF RIP OpenFlow 路由收敛

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分布式路由平台中的访问控制研究

分布式路由平台中的访问控制研究

作者：袁娟山东大学

学位级别：硕士

网络访问控制技术已经成为信息安全体系不可缺少的重要组成部分。网络的迅速发展,网络用户和业务的不断增多,海量数据需要路由器耗费大量的时间和资源进行处理操作,从而导致网络性能的不断下降。分布式路由平台解决了单节点路由器上的... 详细信息

网络访问控制技术已经成为信息安全体系不可缺少的重要组成部分。网络的迅速发展,网络用户和业务的不断增多,海量数据需要路由器耗费大量的时间和资源进行处理操作,从而导致网络性能的不断下降。分布式路由平台解决了单节点路由器上的性能瓶颈问题,在多节点上处理网络资源,降低了网络流量的拥塞,更好的进行网络资源访的问控制。本文在分布式路由平台下建立一种大规模访问控制体系和方法,进一步提高访问控的效率,简化相关的管理维护工作。本文主要研究在分布式路由平台上如何建立以流量分析为基础的访问控制机制,为网络管理平台提供灵活、高效的访问控制手段,达到为分布式网络环境中各种网络资源提供访问控制和权限管理的目的。本文首先分析传统的访问控制矩阵、自主访问控制、强制访问控制的特点,以及现代访问控制中存在的问题,然后提出了一种分布式路由平台下的基于流量分析的自适应访问控制方法。通过对各种网络资源和网络结构的深入分析,采用分布式相关技术和形式化描述方法,给出了一种访问控制模型。在模型中,通过对流量的统计分析,发现访问流量中存在的异常,制定基于峰值的访问控制策略,使得在网络流量达到一定峰值时,对网络资源实施有效的自适应访问控制。并在自适应访问控制中引入了滤波表机制分配用户访问权限,针对因用户规模导致的海量滤波表项,提出了一种基于数据立方体（Data Cube）的滤波表局部优化方法,来提高访问控制的效率。在访问控制服务中,利用流量分析的结果进行自适应控制,与面向服务的分布式路由平台中的其他服务引擎与协作有待于进一步的研究;策略规则特殊化、适应性有待于完善。

关键词：访问控制分布式路由流量分析自适应

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移动IP分布式路由优化研究

计算机工程 2007年第18期33卷 143-144,147页

作者：孙学军董智明孟田革天津大学计算机学院天津300072

IETF提出的移动IP协议对微移动的支持不够,而分布式路由方案能较好地解决该问题。该文在一种分布式移动IP方案的基础上进行了改进:将转向代理的缓存修改为循环列表,减少移动节点接收的乱序分组;当切换转向代理时,移动节点向前一个转向... 详细信息

IETF提出的移动IP协议对微移动的支持不够,而分布式路由方案能较好地解决该问题。该文在一种分布式移动IP方案的基础上进行了改进:将转向代理的缓存修改为循环列表,减少移动节点接收的乱序分组;当切换转向代理时,移动节点向前一个转向代理发送绑定更新消息,减少转向代理切换时的分组丢失;在转向代理处引入Snoop机制,减少通信对端重传分组数。利用NS2软件对两种方案进行了仿真。仿真结果表明,改进的方案能够明显地减少重传分组和乱序分组,进一步减少远程信令流量和数据流量,提高网络资源的利用率,有效地改善移动IP的性能。

关键词：移动IP 分布式路由转向代理局部代理

一种面向数据中心架构的虚拟网络分布式路由技术

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广西师范大学学报(自然科学版) 2012年第3期30卷 100-108页

作者：李先贤高琦广西师范大学计算机科学与信息工程学院北京航空航天大学计算机学院

在面向企业应用的虚拟网络计算环境中,通常采用数据中心架构来组织分布于局域网的底层物理资源,通过虚拟网络技术将分布在不同宿主机上的虚拟机资源聚合起来,为了提供高效、安全的服务,需要虚拟网络提供高性能数据传输。现有虚拟网络路... 详细信息

在面向企业应用的虚拟网络计算环境中,通常采用数据中心架构来组织分布于局域网的底层物理资源,通过虚拟网络技术将分布在不同宿主机上的虚拟机资源聚合起来,为了提供高效、安全的服务,需要虚拟网络提供高性能数据传输。现有虚拟网络路由技术以及基于IP封装的数据传输技术在数据传输的效率方面难以满足大规模数据需求。针对数据中心的底层架构,本文设计一种高效可靠的虚拟网络解决方案DR-VNET。该方案基于三层虚拟网络,采用虚拟网络的分布式路由技术,使得虚拟传输节点之间实现"单跳"通信,克服传统二层虚拟网络的路由瓶颈问题,提高了虚拟网络的传输效率,并在一个虚拟计算平台上实现了该方案,实验结果表明DR-VNET显著地提高了虚拟网络的传输性能。

关键词：虚拟网络分布式路由数据中心

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基于局部洪泛优化的低轨星座分布式路由算法

上海航天（中英文） 2024年第1期41卷 77-83页

作者：周宇尹增山王龙中国科学院微小卫星创新研究院上海201304 上海科技大学信息科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049

针对传统分布式路由算法应用于大型低轨星座时拥塞控制能力有限的问题,提出了基于局部洪泛优化的分布式路由算法。该算法通过局部洪泛的机制收集星间链路的拥塞信息,以应对局部通信需求密集所导致的常见拥塞现象;通过局部路径优化,以较... 详细信息

针对传统分布式路由算法应用于大型低轨星座时拥塞控制能力有限的问题,提出了基于局部洪泛优化的分布式路由算法。该算法通过局部洪泛的机制收集星间链路的拥塞信息,以应对局部通信需求密集所导致的常见拥塞现象;通过局部路径优化,以较低运行开销实现了流量疏导和网络负载均衡。并且该算法可适用于多层低轨卫星网络结构,不会产生路由环路,对卫星随机故障具有宽适应性。仿真实验表明:该算法在通信需求分布不均的高网络负载情况下能降低2%~10%的丢包率,并对网络随机故障具有鲁棒的表现。

关键词：分布式路由大规模低轨卫星网络局部洪泛网络负载均衡网络丢包率

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移动IP分布式路由优化研究

移动IP分布式路由优化研究

作者：孟田革天津大学

学位级别：硕士

随着网络的飞速发展和无线通信技术的成熟,支持设备的移动性成为Internet发展的必然要求。IETF组织的移动IP协议就是支持移动功能的解决方案。根据原移动IP协议,移动节点每次变换了转交地址,都必须向家乡代理和通信对端重新绑定。由于... 详细信息

随着网络的飞速发展和无线通信技术的成熟,支持设备的移动性成为Internet发展的必然要求。IETF组织的移动IP协议就是支持移动功能的解决方案。根据原移动IP协议,移动节点每次变换了转交地址,都必须向家乡代理和通信对端重新绑定。由于消息传输机制及协议处理都需要时间,切换将导致通信暂时中断,数据分组丢失。为了减少管理信令及分组丢失,一种分布式路由方案被提出,通过引入局部代理和转向代理,使得移动节点的部分管理信息在本地完成,减少分组丢失。此方案能够在一定程度上提高网络性能,但仍存在如下缺陷:(1)缓存采用先进先出算法,这使得转向代理重传时仍会产生乱序问题;(2)在移动节点切换转向代理时,分组丢失现象集中出现;(3)未发生切换时,转向代理处缓存的分组并未发挥作用。针对上述问题,本文做了以下改进:(1)在转向代理处为移动节点构造一个循环列表,按顺序存储数据分组,这样能够进一步解决转向代理重传时的乱序问题;(2)通过向前一个转向代理发送转发请求,转发原缓存中的数据分组到新链路,以解决转向代理切换时的分组集中丢失现象;(3)在转向代理处引入Snoop机制,对移动节点的应答及时响应,以避免通信对端进行重传。本文利用NS2软件从缓存大小、网络延迟、移动速度三方面对本文方案和原方案进行了仿真比较。仿真结果显示,本文改进方案能够减少重传数据分组,有效改善移动IP的性能。

关键词：移动IP 转向代理局部代理分布式路由

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面向服务的分布式路由平台体系架构研究

面向服务的分布式路由平台体系架构研究

作者：郭强山东大学

学位级别：硕士

随着Internet的飞速发展,网络上承载的业务也越来越丰富,特别是网络宽带视频、P2P之类的网络流媒体软件日益盛行,造成了网络数据流量飞速增长,大流量使得路由器耗费大量的时间和资源进行处理,这就对核心级路由器的处理能力、交换容量、... 详细信息

随着Internet的飞速发展,网络上承载的业务也越来越丰富,特别是网络宽带视频、P2P之类的网络流媒体软件日益盛行,造成了网络数据流量飞速增长,大流量使得路由器耗费大量的时间和资源进行处理,这就对核心级路由器的处理能力、交换容量、吞吐速率等性能提出了越来越高的要求。另一方面,新的网络应用模式和网络协议不断涌现。如何在路由器上部署新的功能而对原系统造成的改变代价最小,使得可扩展性成为路由器需要解决的主要问题。为满足路由器的性能需求,当前高速网络中的核心路由器多采用分布式结构。分布式的架构可以很好的解决单节点路由器上性能瓶颈问题,然而使用传统的如CORBA和COM等组件化技术进行分布式系统的开发,缺乏必要的灵活性和适应性,可扩展性差。SOA作为一种构造分布式系统的方法,将业务应用功能以服务的形式提供给其他服务组件,构造出灵活的以服务为中心的架构,最大程度地减少系统间的耦合,提高可重用性,并便捷地共享系统之间的数据。因此,本文提出了将SOA的思想和技术应用于分布式路由平台的设计,可以有效地满足灵活性和可扩展性的需要。在对分布式路由结构和面向服务的技术进行深入研究的基础上,给出了面向服务的分布式路由平台体系架构的设计,以及实现面向服务的分布式路由平台所涉及的关键技术,包括路由服务的封装、服务的发布、服务的发现与调用、服务之间的通信等。并特别针对服务之间的通信机制、流量统计与访问控制服务做了深入研究,给出了相应的设计模型和测试结果。研究和测试表明,基于JSR208技术规范的JBI技术框架,采用规格化消息路由、服务引擎和服务绑定技术组件,可以很好的解决分布式路由平台的灵活性和可扩展性,探索出了一种实现面向服务的分布式路由平台的技术路线和方法。本文只是在分布式路由平台的面向服务架构设计方面做了一些有益尝试,还需要对架构中路由协议的服务封装、路由转发引擎服务的整合等方面做进一步的研究。

关键词：分布式路由面向服务架构企业服务总线

天基网络的分布式路由研究及其自主化等级探讨

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天基网络的分布式路由研究及其自主化等级探讨

作者：周宇中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院）

学位级别：硕士

在低轨卫星的数据量快速攀升、天基网络不断建设、信息智能融合需求扩大的背景下,需要建立合理的自主化评价模型,以帮助分析、评价和促进卫星网络的自主化技术进展。同时,伴随着低轨卫星网络的规模快速增长和在轨自主化要求的提高,需利... 详细信息

在低轨卫星的数据量快速攀升、天基网络不断建设、信息智能融合需求扩大的背景下,需要建立合理的自主化评价模型,以帮助分析、评价和促进卫星网络的自主化技术进展。同时,伴随着低轨卫星网络的规模快速增长和在轨自主化要求的提高,需利用分布式路由算法助力低轨星座的自组网和管理,并应对移动通信市场的突发流量波动,以及人口分布高度不均所导致的局部拥塞。而传统分布式星座路由算法的拥塞控制能力有限,较难适应网络随机故障,难以部署于多层互联的LEO卫星网络结构。本文首先针对传统分布式路由算法应用于大型LEO星座时拥塞控制能力有限,不利于在轨自主组网管理的问题,提出了基于局部洪泛优化的分布式路由算法。该算法通过局部洪泛的机制收集星间链路的拥塞信息,以应对局部通信需求密集所导致的常见拥塞现象;通过局部路径优化,以较低运行开销实现了流量疏导和网络负载均衡。并且,该算法可适用于多层LEO卫星网络结构,不会产生路由环路,对卫星随机故障具有宽适应性,十分利于多卫星协同观测、跟踪等常见在轨任务的数据传输。同时,本文搭建了大型星座路由仿真环境,模拟了多源并发、相互影响的数据包传输事件。仿真实验表明,该算法在通信需求分布不均的高网络负载情况下能降低2%～10%的丢包率,并对网络随机故障具有鲁棒的表现。随后,本文针对天基网络的自主化建模和评价问题,探讨了基于OODA环路的分级模型和六个渐进等级。按照“观察-调整-决策-行动”的循环结构,对天基智能网络的多个维度进行建模。具体为数据处理的“定位-跟踪-多目标-融合感知”递进关系、网络结构的“局部中心式-局部分布式-全局分布式-星/地融合”递进层次、智能主体的“单星-星簇-局部星群-全球星群”规模层次等。并以OODA的闭环程度作为划分等级依据,该模型能够刻画出各等级下天基智能网络的在轨任务承载能力、行为自主程度和应用场景限制等诸多差异,层次分明、重点突出地展现出卫星在轨智能技术趋势。期望有利于理解和区分天基智能网络的技术层次,并提供体系性、方向性展望。

关键词：卫星网络分布式路由局部洪泛感知 OODA环路卫星自主化