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《国防科学技术大学》 2005年
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一种新型路由器体系结构及其实现技术研究

王宝生  
【摘要】:路由器是互联网基础设施的重要组成部分,网络的快速发展对路由器性能和功能要求不断提高,路由器体系结构如何适应技术和应用发展的需求,成为了网络领域的研究热点。近年来,虽然研究人员先后提出了主动网络、可编程网络、开放控制式路由器、软件可扩展路由器和面向用户控制的路由器等多种路由器体系结构,但从总体上讲,路由器体系结构技术进展仍不能适应网络技术的快速发展和网络规模不断扩大,在控制开放性、功能可扩展性、规模可伸缩性、系统可用性和应用感知性等方面仍面临诸多挑战。 论文针对当前路由器体系结构,尤其是路由器控制体系结构面临的问题进行了深入的研究,分析了ForCES、SoftRouter、NPForum、P1520、RCP等相关体系结构的特点,从规模、性能、控制、服务和应用感知等多维开放可扩展的理念出发,提出了一个结构灵活、开放可扩展的通用路由器体系结构—OpenRouter模型。OpenRouter模型将路由器划分为转发实体(FE)和控制实体(CE),其中控制实体又可以进一步垂直划分为控制服务层和操作服务层。OpenRouter模型的开放性特点来自于控制实体与转发实体之间、控制服务层与操作服务层之间、控制服务层与外部应用之间定义的三个层次的开放可编程接口。OpenRouter模型将这三个层次的编程接口分别定义为控制接口(C-API)、编程接口(P-API)和用户接口(U-API):C-API是一个分离控制协议,它使得路由器的控制功能完全独立于路由器交换功能,增强了路由器控制的伸缩性和灵活性;P-API能有效提高网络控制协议开发的通用性和灵活性;U-APl支持上层用户应用与网络控制协议之间的交互,实现应用对网络的主动控制和感知。同时,我们还分别在多个控制实体之间以及多个转发实体之间定义了三个对等层协同机制,有效支持OpenRouter模型的多维可扩展,它们分别是:控制服务协同协议(CSCP)、控制实体协同协议(CECP)和转发实体协同协议(FECP)。基于这三个协同协议,OpenRouter模型能支持控制协议在多控制实体间的分布并行处理、多控制实体间的协同和冗余备份,以及由多个转发实体构成的转发集群功能。 OpenRouter模型中,对等层协同机制是实现可扩展性的关键。本文主要研究了FE之间的转发实体协同协议和CE之间的控制实体协同协议的关键算法及协同策略。转发实体协同协议的核心是如何动态构造转发实体集群内部的转发路径。针对小规模的转发集群和大规模的转发集群这两种典型环境,本文分别提出了集中路径构造算法CPCA和分布路径构造算法DPCA,有效解决了转发集群内部拓扑发现与路径构造问题。根据CE间的控制实体协同协议的控制实体和转发实体实现差异,以及控制协同策略实现难度的不同,我们提出了四种控制协同策略CSB、RSGR、CPD与CPS,以及协同选举协议CSP,动态协商CE角色并完成故障角色转换。 路由器控制和转发分离的开放编程接口,增加了路由器体系结构的灵活性,但同时也造成控制平面的路由信息库与转发平面报文转发表之间的路由不一致问题。本文首先给出
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP393.05

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘恩慧;王歆平;曹蓟光;;控制转发分离的路由器虚拟集群系统[J];电信网技术;2011年11期
2 张小平;刘振华;赵有健;关洪涛;;可扩展路由器[J];软件学报;2008年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈文龙;可扩展路由器大规模路由管理研究[D];北京科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 汪星星;基于ForCES的集群路由器业务处理模型的研究与实现[D];浙江工商大学;2011年
2 孟令玲;面向数据流的目标网络仿真系统研究[D];河北科技大学;2012年
3 王华;ForCES集群路由器资源管理的研究与实现[D];浙江工商大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚海龙;蔡懿慈;洪先龙;周强;;考虑拥挤度和性能的全芯片可控布线系统框架(英文)[J];半导体学报;2006年07期
2 卢新明;郑时德;;求解路网上车流径路的启发式算法[J];北方交通大学学报;1993年03期
3 王海梅;周献中;;网络系统中的最短路径分析及其应用研究[J];兵工学报;2006年03期
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5 李玉鑑;高凯;;一种改进的NJ方法及其应用[J];北京工业大学学报;2009年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;A Floyd-like Algorithm for Optimization of Mix-Valued Logical Control Networks[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 ;An Efficient Route Computation Approach for Large Graphs[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 黄跃峰;钟耳顺;;权值为非负整数的稀疏图的高效APSP算法(英文)[A];中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集[C];2009年
4 ;Crustal P-wave velocity distributions and metallotectonics around the North China Craton[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第四卷)[C];2008年
5 ;Fuzzy Quadratic Minimum Spanning Tree Problem[A];第二届不确定系统年会论文集[C];2004年
6 夏少刚;张建华;;运输问题的一种多项式算法[A];中国运筹学会第八届学术交流会论文集[C];2006年
7 李耀春;徐羽琼;李石坚;潘纲;;面向任务迁移的组件语义匹配机制[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
8 李杰;张文栋;杨卫;;双向Dijkstra算法设计与实现[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年
9 易正俊;黄华;张业亭;;模糊最短路径问题及标号法的实现[A];第五届中国不确定系统年会论文集[C];2007年
10 王晓锋;方滨兴;云晓春;张宏莉;;一种并行网络模拟中的拓扑划分方法[A];全国网络与信息安全技术研讨会'2005论文集(下册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 窦亚玲;基于直觉模糊集的多约束网络路由决策方法研究[D];华中科技大学;2010年
2 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年
3 冯辰;基于压缩感知的RSS室内定位系统的研究与实现[D];北京交通大学;2011年
4 王姝;名空间路由研究和源管理路由算法的分析与建模[D];北京交通大学;2011年
5 王铁军;非结构化对等网络资源定位技术研究[D];电子科技大学;2010年
6 桑永胜;空间数据分析的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
7 刘箐;水平集方法在预混合湍流V型火焰模拟和形状复原问题上的应用[D];浙江大学;2010年
8 张霞;无线传感器网络路由协议若干关键问题研究[D];解放军信息工程大学;2009年
9 费威;最小调整法的改进及其在经济优化中的应用[D];东北财经大学;2010年
10 薄一航;模拟人类视觉感知的行人图像显著结构的研究及应用[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 纪江涛;基于传感器网络的智能交通系统模型应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 冯雪松;黑龙江省交通GIS综合管理系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘金盼;新闻语料库中基于概念网络的词语相关度计算[D];华东师范大学;2011年
4 陈武斌;地面自主移动机器人路径规划与测试架构研究[D];浙江大学;2011年
5 黄健美;多下一跳路由算法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 陈文平;多下一跳快速自愈路由技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
7 杨爱迪;质监热线系统的设计与实现[D];山东大学;2010年
8 王曙光;基于政务外网的标准化管理系统研发[D];山东大学;2010年
9 王兆霞;城市公交路径无线查询系统的研究与实现[D];东华大学;2011年
10 曾雷;轨交优先公交最佳路径建模及其应用研究[D];东华大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盛峥山;陈谊;孙悦红;;以太网交换机仿真软件的研究与实现[J];北京工商大学学报(自然科学版);2009年04期
2 王杰亮;范红岗;谷敏强;;粗糙集计算方法及应用研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年06期
3 江洪;;使用Winpcap开发网络数据包分析器[J];电脑编程技巧与维护;2010年01期
4 何秋阳;;基于WinPcap的测试软件设计[J];电脑编程技巧与维护;2010年02期
5 邓志霞;;浅谈网络仿真软件在计算机专业网络教学中的应用——以NS2为例[J];电脑知识与技术;2011年03期
6 金定;邹友金;;基于WinPcap的以太网协议捕获和分析技术的研究[J];电脑知识与技术;2011年19期
7 吴建平,崔勇;BE12000系列IPv6核心路由器的研制[J];电信科学;2005年01期
8 杨君刚;邱智亮;刘增基;严敬;刘亚社;;三级Clos网络中分布式调度算法研究[J];电子学报;2006年04期
9 张小平;吴建平;周兴;史峰;赵有健;吴鲲;;可扩展路由器中SPT并行计算的实现[J];电子学报;2007年11期
10 鄂旭,高学东,谢霖铨,贺海钧;粗糙集中一种连续属性预处理方法[J];辽宁工程技术大学学报;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 余鑫;集群路由器关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
2 管剑波;集群路由器体系结构及其关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 张晓哲;路由协议并行处理技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 庞斌;高性能路由器的服务质量关键技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2003年
5 解永良;一种面向网络系统设计的网络设计仿真器NDS-2的设计与实现[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 房颉;基于QoS约束的网络路由算法的研究[D];南京理工大学;2004年
2 胡伟清;IPv6可视化路由器模型的图形引擎研究及RIP协议的实现[D];浙江大学;2005年
3 王海滨;高性能IPv6路由器转发系统研究与实现[D];清华大学;2004年
4 徐永强;网络攻防平台及路由协议的设计与实现[D];西安电子科技大学;2005年
5 吴险红;网络攻防模拟环境的设计与实现[D];西安电子科技大学;2005年
6 李鹏;高速网络数据的获取和还原[D];大连海事大学;2006年
7 马洪印;基于面向对象技术的作战系统界面设计与实现[D];吉林大学;2006年
8 傅彬;集群路由器软件结点平台的实现技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
9 马永萍;XML文档转换技术的研究与应用[D];浙江大学;2007年
10 王陈章;网络信息安全教学实验系统[D];吉林大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 涂珊;;数据挖掘技术在路由选择中的应用研究[J];长沙铁道学院学报(社会科学版);2009年03期
2 徐明伟;江学智;陈文龙;;路由器分布式控制研究综述[J];电子学报;2010年08期
3 彭来献;恽姿;赵文栋;田畅;;一种基于最长队列预测的CICQ交换结构调度算法[J];电子与信息学报;2010年06期
4 张小平;段武清;李孟涵;赵有健;;采用高维路由节点构建直连式可扩展路由器[J];计算机研究与发展;2013年01期
5 江学智;徐明伟;;可扩展路由器并行路由计算模型[J];清华大学学报(自然科学版);2011年07期
6 黄慧群;刘勤让;卜佑军;张风雨;;交换结构中的可重构缓存机制[J];通信学报;2012年10期
7 刘晓锋;赵有健;吴亚娟;;Multi-log_2N交换网络的性能分析模型及控制算法[J];软件学报;2013年03期
8 王月平;陆建德;王源;;基于嵌入式Linux的SOHO路由器设计与实现[J];微计算机信息;2009年35期
9 胡光武;华婷;姚姜源;;可编程路由器技术研究[J];小型微型计算机系统;2011年09期
10 袁博;汪斌强;陈强;胥继勇;;可重构柔性网络体系结构和基本形态[J];中国科技论文;2012年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨光辉;可扩展路由器交换网络容错性能优化研究[D];清华大学;2011年
2 王亚刚;IP路由器系统芯片关键技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 胡丹;ForCES通道中组播与事务管理研究[D];浙江工商大学;2011年
2 孔德飞;中央空调远程维护网络系统的硬件设计[D];华南理工大学;2011年
3 郭强;面向服务的分布式路由平台体系架构研究[D];山东大学;2010年
4 虞文苑;ForCES架构网络件的开放可重组TML的研究与实现[D];浙江工商大学;2010年
5 顾磊;路由系统数据同步模块的设计与实现[D];南京大学;2012年
6 余城;ForCES路由器流量模型及流控相关技术研究[D];浙江工商大学;2012年
7 李晓祥;ForCES路由器通道内可靠组播拥塞控制机制研究[D];浙江工商大学;2012年
8 李晓霞;一种用于片上网络交换结构的动态优先级算法[D];西安电子科技大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尹杰;廖军;;下一代网络研究与建设思路[J];通讯世界;2008年06期
2 阎保平;;一种局部互连分组交换网络的体系结构[J];计算机研究与发展;1982年12期
3 王宝生;卢锡城;陈晓梅;;新型路由器体系结构研究综述[J];计算机工程与科学;2007年04期
4 张焕炯;徐前方;钟义信;;关于主动网络的体系和增值业务的研究[J];计算机科学;2005年07期
5 龚岚;魏良秀;;浅谈单位局域网安全的一些设想[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年16期
6 任磊;;虚拟计算机网络组网与通信研究[J];电脑知识与技术;2010年02期
7 何保光;BNA—宝来网络体系结构[J];计算机工程与设计;1986年01期
8 ;ATM网络的结构及应用[J];世界电信;1998年05期
9 王胜强,蒲芳,杨建军;研究生教育信息管理系统开发的思考与初探[J];甘肃科技纵横;2003年04期
10 徐其兴,余镇危;主动网络的研究进展与展望[J];计算机工程;2005年18期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾华燊;;下一代Internet体系结构研究进展[A];四川省通信学会2006年学术年会论文集(二)[C];2006年
2 贺飞;;网络安全实现结构[A];第十三届全国计算机安全技术交流会论文集[C];1998年
3 伍浩成;;光传送网的保护技术[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
4 黄毅;;计算机监测控制系统的网络结构及相关技术[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
5 张子生;王红芳;彭增伟;李庆;刘志强;张庆安;周文杰;;基于基金会现场总线的煤粉静电除尘系统[A];中国物理学会静电专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年
6 侯春光;曹云东;刘晓明;刘树鑫;;以太网技术在智能电器产品中的应用[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
7 费敏锐;李力雄;;自动化领域的一些进展与评论[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
8 戴艺;孙志刚;;基于FIS的路由器体系结构设计[A];第五届中国通信集成电路技术与应用研讨会会议文集[C];2007年
9 李杨;陈金鹰;尚琴;;基于软交换的VoIP网络结构分析[A];四川省通信学会2006年学术年会论文集(一)[C];2006年
10 黄友锐;田一鸣;唐超礼;;无线传感器网络在煤矿瓦斯监测系统中的应用[A];第18届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 上海 黄亿钧;简析网络体系结构[N];电脑报;2001年
2 李;提高网络控制效果[N];中国计算机报;2003年
3 ;网络控制缓解拥塞[N];人民邮电;2003年
4 记者 班玮;网络控制机器人,万里外海底寻“宝”[N];新华每日电讯;2010年
5 ;路由器体系结构发展趋势分析[N];人民邮电;2003年
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7 本报记者 李智鹏;Blue Coat网络控制有新招[N];计算机世界;2010年
8 赵扬;IMS:FMC网络控制的核心[N];通信产业报;2007年
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10 本报记者 张建铭;IMS:融合下的回归[N];网络世界;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王宝生;一种新型路由器体系结构及其实现技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
2 邓玮璍;受约束的网络控制系统分析与设计[D];上海大学;2012年
3 李锐;新一代互联网体系结构及关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
4 李雪峰;P2P僵尸网络体系结构研究[D];清华大学;2011年
5 叶晓国;基于主动网络的多播拥塞控制研究[D];东南大学;2005年
6 高守婉;具有随机时滞与丢包的网络控制系统分析与设计研究[D];中国海洋大学;2011年
7 管剑波;集群路由器体系结构及其关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2005年
8 郑军;网络恶意数据流的检测与控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 高振东;网络环境中的机器人视觉伺服及融合控制[D];上海交通大学;2007年
10 易发胜;基于服务的网络端系统QoS的研究[D];电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武刃;基于服务元网络体系结构路由器虚电路模块的设计及实现[D];电子科技大学;2006年
2 卢陈;基于服务元架构的软件路由器调度机制的研究与实现[D];电子科技大学;2008年
3 彭炜;基于路由型的宽带城域网分析与设计[D];湖南大学;2005年
4 付凌云;移动对等网络体系结构的研究与系统设计[D];北京邮电大学;2009年
5 谢高成;基于移动自组织网络的电子导游系统的研究与设计[D];华中科技大学;2008年
6 张国鹏;一类网络控制系统可靠性研究[D];山西大学;2010年
7 宋建强;基于随机优化的网络控制系统最优化方法研究[D];汕头大学;2003年
8 上官明乔;认知网络体系结构中路由机制的研究[D];北京邮电大学;2011年
9 赵长军;基于Internet的机器人网络控制研究[D];南京航空航天大学;2004年
10 张凤杰;螺纹磨床在线磨削自动补偿系统——电气系统设计与控制研究[D];南京理工大学;2004年
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