基于主动策略IP网络生存性关键问题的研究

【摘要】： 近年来,新科学技术的推出、新业务种类的出现促进了网络的迅速发展,Internet承载了越来越多的流量,服务提供商(SP)发现Internet能带来潜在的高额利润,然而即使在可靠的网络中也无时无处不存在的各种故障使得服务不可用或者性能下降。为了保障用户业务的服务质量(Qos),主要研究在故障、攻击等意外情况下系统如何保证任务及时完成的网络生存性受到SP关注,而适用于实际纯IP网络的IP网络生存性以其成本低、细粒度、处理故障范围较大、保护时间较长成为目前的研究热点。本文不考虑安全性方面的问题。 IP网络生存性根据备份路径建立时间的先后分为主动性策略和被动性策略。而依据故障后当前网络状况自适应建立备份路径的被动性策略由于较长的故障处理时间不能满足现有业务99.999%服务可用性(service availability)的要求。因此本文主要围绕着基于主动策略的IP网络生存性故障处理技术进行了研究,研究的侧重点为处理频繁故障引起的路由振荡抑制机制、网络瞬时单链路/节点故障恢复机制和基于最小覆盖集的多链路故障解决方案。论文的主要工作包含以下几个方面: (1)根据实际骨干网络中路由振荡的引发原因,通过分析路由收敛过程中收敛时间在各个阶段的决定因素,确定链路振荡与路由振荡之间的关系,将路由振荡抑制转化为链路振荡抑制,以本地处理的角度提出了动态自适应的调节Hello定时器的路由振荡抑制机制。仿真结果表明该机制不仅能很好的抑制振荡,且占用较小的网络资源,同时保证网络可靠性和稳定性。通过搭建试验网络证实该机制可与现有路由协议互通。 (2)分析了现有网络瞬时故障处理技术存在的问题,提出基于备份链路的单链路故障恢复机制,它综合考虑故障前后节点最短路径树的区别与联系,而不是仅专注于故障前或故障后的网络拓扑,为故障链路寻找备份链路,建立无环备份路径。该算法具有100%网络覆盖率、较低的算法复杂度,且改进了偏转路由对网络双向链路的限制和故障迟缓路由算法对硬件的依赖性,仿真结果证明它具有良好的性能。 (3)为了解决网络瞬时单节点故障问题,在BLSL算法基础上通过分析故障节点孩子子树之间以及与节点其他子树之间的关联,建立备份链路连接被分离的各个子树从而构建备份最短路径树获得备份路由表,并提出一种受限的松散源路由数据传输模式,它不仅保证备份路径中无路由环路,且减少了备份路由表条目。仿真结果证明该算法的备份路径与最优路径相差不多。 (4)将解决多链路故障的多拓扑技术归结为求解最小覆盖集问题,本文借鉴图论中图的最小生成树及其余树的相关知识提出了拓扑子图路由算法,每个拓扑子图保护部分链路,所有拓扑子图保护全部链路。该算法获得与余树中连续孤立节点个数相关的拓扑子图个数,解决了现有多拓扑技术无法理论证明备份拓扑个数的问题,仿真结果证明拓扑子图备份路径平均长度较小。

【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TN915