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基于SDN的链式快速转发网络模型研究

电视技术 2016年第6期40卷 73-77,97页

作者：徐昌彪鲁昭男徐龙重庆邮电大学信息与通信工程学院重庆400065

针对当前网络中降低数据包传输时延的机制复杂且在数据包的匹配过程中存在较高的处理时延,提出了基于软件定义网络(SDN)架构的虚拟链式快速通道路由模式(Chain-Like Hyperchannel Routing Mode,CHRN),在将不同优先级的数据流映射到不同... 详细信息

针对当前网络中降低数据包传输时延的机制复杂且在数据包的匹配过程中存在较高的处理时延,提出了基于软件定义网络(SDN)架构的虚拟链式快速通道路由模式(Chain-Like Hyperchannel Routing Mode,CHRN),在将不同优先级的数据流映射到不同的虚拟传输网络上的同时,时延敏感型数据将采用不查表的快速转发方式来降低数据包的处理时延。实验证明,这种方式在不影响普通数据包传输的条件下,有效提高了时延敏感型数据的传输效率。

关键词：软件定义网络网络虚拟化时延快速转发

基于标签交换的无线多跳网络MAC层快速转发机制研究

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基于标签交换的无线多跳网络MAC层快速转发机制研究

作者：韩建成都理工大学

学位级别：硕士

随着无线设备价格不断下降和性能不断的提升，越来越多的人选择无线方式上网，然而如何才能突破WLAN的传统“热点”结构，提供大面积无线“热区”覆盖，如何提高无线多跳网络中转发效率、减少数据传输中的时延以及提高无线网络的服务质... 详细信息

随着无线设备价格不断下降和性能不断的提升，越来越多的人选择无线方式上网，然而如何才能突破WLAN的传统“热点”结构，提供大面积无线“热区”覆盖，如何提高无线多跳网络中转发效率、减少数据传输中的时延以及提高无线网络的服务质量是目前研究的热点，也是迫切需要解决的问题。针对以上问题，在论文中采用了基于标签交换的无线多跳网络MAC层快速转发机制。既在无线多跳网络中，一个带有支持标签交换模块的无线网卡，其转发节点允许数据包转发的过程完全控制在网卡内部，而不需要像原协议那样把数据包从网卡传送到主机系统做处理，再把数据包传送到网卡进行转发，不需要节点CPU处理转发。在信道接入中为了提高包转发的效率，本文对802.11的MAC层控制帧做出一点改进。用多协议标签交换技术把控制帧和标签相结合，分别用标签和RTS、RTS+ACK结合成LRTS、LACK帧，以减少信道接入的延时。转发节点根据上游节点传来的LACK和LRTS中的标签查询转发路径，并在标签转发交换表中建立一个条目，把上游节点的MAC地址和下游节点的MAC地址以及传入标签和传出标签存储在表中。以后所有从上游节点传送来相同传入标签的数据包都会按照表中的条目的路径来转发。为了减少转发过程中的不公平性，本文使用了QoS／CoS(Quality of Service／Class of Service)技术对数据包转发的优先级加以控制，对延时敏感的实时业务的服务质量提供保障。最后用改进的MAC协议和802.11 MAC协议通过网络仿真对比转发延时性能，仿真结果证明了标签交换快速转发机制的可行性与有效性，该机制对无线多跳网络的转发延时的改进是有意义的。

关键词：无线多跳网络标签交换 802.11 MAC 快速转发 QoS/CoS

一体化网络中快速转发与队列调度机制的设计与实现

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一体化网络中快速转发与队列调度机制的设计与实现

作者：谭蔚翔北京交通大学

学位级别：硕士

传统互联网采用以用户为中心,面向数据传输的设计思想,提供无保障的“尽力而为”的服务。这已经无法满足视频、语音等对服务质量(QoS,Qualityof Service)有特殊需求的业务。一体化可信网络与普适服务概念的提出,是为了在一种网络上支持... 详细信息

传统互联网采用以用户为中心,面向数据传输的设计思想,提供无保障的“尽力而为”的服务。这已经无法满足视频、语音等对服务质量(QoS,Qualityof Service)有特殊需求的业务。一体化可信网络与普适服务概念的提出,是为了在一种网络上支持多种服务,并解决可信、移动、服务质量等问题。本文的研究也是在这个背景下开展的。本文主要关注一体化网络服务质量保证体系数据平面的方案设计与实现。首先,分析了互联网中现有的服务质量保证机制的优缺点。接着在此基础上,针对一体化网络服务质量保证机制的需求,提出一种适合于一体化网络服务质量保证机制数据平面的实现方案。该方案包括了队列调度和快速转发等相关机制。第三,将设计方案在Linux平台上进行了编程实现。本文工作主要有以下几点:1)提出了一种利用Linux平台下通用的流量控制工具TC(Traffic Control)实现队列调度和整形功能的方法;2)提出了一种新的可支持QoS路由的快速转发方式的设计和实现方案;3)采用Linux开源内核协议栈,以动态加载的内核模块形式实现了快速转发与域内全局流标识DGFL(Domain Global Flow Label)标记功能;4)使用netlink套接口实现内核与外部的通信接口,便于与其它服务进程的交互协同。通过在原型系统上部署本方案,实际测试了队列调度和快速转发机制的功能和性能。结果表明:队列调度机制实现了对网络资源的预留;快速转发机制的处理时延大约为12us,支持QoS路由;系统可以在网络拥塞的情况下为数据流提供端到端的服务质量保证,满足一体化网络通信的服务质量需求。本方案的成功实施,为在一体化网络平台上对服务质量进行更深入的研究打下了较好的基础。

关键词：一体化网络服务质量队列调度快速转发

基于Linux的组播快速转发系统的设计与实现

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基于Linux的组播快速转发系统的设计与实现

作者：张晋西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着多媒体网络的不断发展,各种高宽带多媒体网络应用层出不穷,如网络音频应用、网络视频应用、数据和资料分发、多媒体远程教育等。这些宽带网络应用对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战。在目前的带宽和网络服务质量方面,存在... 详细信息

随着多媒体网络的不断发展,各种高宽带多媒体网络应用层出不穷,如网络音频应用、网络视频应用、数据和资料分发、多媒体远程教育等。这些宽带网络应用对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战。在目前的带宽和网络服务质量方面,存在大量的网络延时、数据丢失等问题,当前的网络性能已经无法满足多媒体应用的要求。通过引入组播技术,即使组播用户数量成倍增长,也无需增加骨干网络中网络带宽,就能用来解决以上问题。这样,大规模的组播用户消耗的网络带宽将会和一个组播用户所消耗的网络带宽基本相同,从而最大限度的解决目前宽带应用对带宽和网络服务质量的要求。网络设备的组播转发能够提高网络中的信息传输效率,降低信息传输消耗的带宽。本文结合快速转发项目开发,对组播转发技术进行了探索。在组播技术的基本原理、组播路由协议、转发方式、Linux的中断机制和同步机制等相关技术的研究基础上,分析了网络中数据报文的传输方式和数据报文特点,给出了快速转发机制。该机制结合“一次转发,多次交换”的思路,对于每一条数据流只需查找一次转发表项。将快速转发机制运用到组播转发流程中,实现组播转发中的层压缩处理,减少了组播转发过程中的队列信息处理和大量重复的上层业务处理,从而大大减少了组播报文在网络设备中的处理时间。同时,根据组播寻址的特点,本文采用了四级HASH结构组织存储组播快转表,对任何一次查表操作,最多四次比较就可以查出结果,从而获得更快的查找速度。在软中断中执行的组播转发操作,保证了转发的及时处理,从而有效利用了 Linux的多核并发处理能力。采用RCU机制和自旋锁结合的方式对内核空间的表项共享资源进行保护,节省了锁的大量开销,进一步优化了组播转发性能。最后通过组播快速转发系统的功能测试和性能测试,证明本文所研究的快速转发机制能够使网络设备稳定高效地转发组播报文,有效增强了网络中多种业务并存情况下的组播转发性能,提高了网络设备的整机转发效率,实现高效、可靠的组播通信。

关键词：组播快速转发 Linux

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集中式WLAN数据快速转发方案设计

集中式WLAN数据快速转发方案设计

作者：刘诗毅华中科技大学

学位级别：硕士

随着无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）技术的成熟和应用的日益普及，越来越多的企业、校园、城市开始大规模部署无线网络，接入无线网的终端用户数和无线设备的规模在成倍地增长。为了使得无线网络便于管理、监控和维... 详细信息

随着无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）技术的成熟和应用的日益普及，越来越多的企业、校园、城市开始大规模部署无线网络，接入无线网的终端用户数和无线设备的规模在成倍地增长。为了使得无线网络便于管理、监控和维护，集中式WLAN已在逐渐替代传统的自治式WLAN网络架构。然而近年来，IEEE802.11n高速无线局域网的普及，使得目前的集中式无线局域网的数据转发速率很难跟上网络飞速前进的步伐。在移动数据应用数量即将爆发的时刻，它更将面临更严峻的挑战。本文在分析无线接入点的控制与配置协议（Control And Provisioning ofWireless Access Points，CAPWAP）的转发模式及其数据隧道流量特征的基础上，对现有的集中转发模式下的数据隧道流量处理方案提出改进方法，设计出适用于当前数据流量迅猛增长的集中式WLAN的数据流量快速处理方案。该方案通过在现有的数据隧道报文处理机制的基础上，引入缓存交换的思想，将帧格式转换和隧道协议封装过程的时间开销转移到第一次处理隧道报文的预处理过程中，从而使得数据隧道流量处理效率得以提升。同时，设计中还根据现有的集中式WLAN系统结构和集中转发模型，提出了一种基于零拷贝的数据转发模型，通过减少模块间交互次数和冗余协议处理流程，减少了多次报文拷贝和多层协议处理的时间开销，从而使系统转发性能得以提升。最后本文介绍了集中式WLAN系统数据流量快速转发的系统测试思路和测试方法，并给出了已应用快速转发方案的系统的性能测试结果。测试结果表明该方案能显著提升系统吞吐量，而且该方案已在多款无线控制器设备上成功应用。本课题所研究的集中式WLAN的数据快速转发方案，还可以方便地移植到支持CAPWAP隧道的其他集中式无线网络系统甚至其他隧道技术中，具有广泛的应用前景。

关键词：集中式WLAN CAPWAP隧道快速转发

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一种SSL/TLS流量快速转发的方法

网络新媒体技术 2020年第6期9卷 15-20页

作者：李传宏宋磊中国科学院声学研究所国家网络新媒体工程技术研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

针对网络数据加密带来的数据采集系统性能下降的问题,本文提出了一种数据采集系统中SSL/TLS流量快速转发的方法,并给出了支持SSL/TLS流量快速转发的判断准则。对于SSL/TLS连接,根据连接建立阶段所选择的SSL/TLS版本以及加密套件,判断当... 详细信息

针对网络数据加密带来的数据采集系统性能下降的问题,本文提出了一种数据采集系统中SSL/TLS流量快速转发的方法,并给出了支持SSL/TLS流量快速转发的判断准则。对于SSL/TLS连接,根据连接建立阶段所选择的SSL/TLS版本以及加密套件,判断当前的连接是否直接快速转发;对于支持快速转发的SSL/TLS连接,数据采集系统直接通过快速通道转发密文数据,而无需对解密后的数据加密后再进行转发。实验结果表明,相较于通过常规通道转发SSL/TLS流量,当通过数据采集系统的SSL/TLS流量均可通过快速通道转发时,提出的方法可以提升采集系统的吞吐性能约50%,同时数据的传输时延降低约47%。

关键词：数据采集系统 SSL/TLS流量判断准则快速转发

智能实验室WMSNs中基于数据快速转发的QoS保障方法

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计算机与数字工程 2016年第5期44卷 917-920,940页

作者：张容娟李宗峰阳光学院福州350015

拥塞是引起无线多媒体传感器网络(WMSNs)的服务质量(QoS)评价降低的一个重要原因。针对智能实验室WMSNs中的拥塞问题,借鉴业务区分的思想,充分考虑不同类型应用的QoS需求,提出一种基于数据快速转发的QoS保障方法。待转发的数据不再需要... 详细信息

拥塞是引起无线多媒体传感器网络(WMSNs)的服务质量(QoS)评价降低的一个重要原因。针对智能实验室WMSNs中的拥塞问题,借鉴业务区分的思想,充分考虑不同类型应用的QoS需求,提出一种基于数据快速转发的QoS保障方法。待转发的数据不再需要完全经过协议栈处理,而是通过学习数据特征建立调度转发规则,其后借助硬件,依据已建立规则处理和转发具有相同特征的数据。实验结果表明,该方法实现了有效提高了节点的转发性能,同时提供了基于业务特征的QoS保障。

关键词： WMSNs 拥塞 QoS 快速转发