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《国防科学技术大学》 2005年
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域间路由协议BGP-4健壮性测试技术的研究

谭明锋  
【摘要】:自1997年以来,Internet的网络流量、带宽以及物理链路速率约每6个月增长一倍,这使得报文的到达速率激增。但由于路由器需要对每个报文进行费时的处理,因此路由器性能的增长速度难以达到与之相当的水平。此外,Internet网络规模的高速增长要求IP路由查找算法能够处理大容量的路由表。而未来IPv6的应用要求IP路由查找算法能够以良好的性能处理128位的IPv6地址和对海量路由表进行查找。 另一方面,Internet需要根据不同用户的不同需求以及对服务质量的不同期望,提供多种区分服务。包括:防火墙访问控制、虚拟专用网、基于策略的路由、QOS调度、网络入侵检测、网络地址转换、拥塞控制、流量记账、资源预留、负载平衡,以及基于内容的转发等。而上述服务中的大部分都以报文分类作为其基础。但是高速多维报文分类本身是一个公认的难以解决的问题,而且报文速率的快速增长给报文分类算法带来了巨大的压力。 由于IP路由查找算法和IP报文分类算法处于网络中的关键位置,不仅提供了对互连网络的基础支持,而且其对Internet的性能和功能有着重要的影响,所以需要高速的IP路由查找和报文分类算法以适应互联网的发展。因此本文对IP路由查找和报文分类算法进行了深入研究,并针对不同的应用背景和需求提出了四个高性能算法。 本文首先对现有的典型IP路由查找和报文分类算法进行了综述和分类比较,根据它们的空间几何意义提出了IP路由查找与报文分类模型MDCM,并进一步提出了一些重要的结论、方法和原则以指导算法的设计。其中基于最大/最小熵原理和对前缀hash结果分布相似性的实验,提出了选择IP路由查找所用hash函数的最大熵判定法。 本文提出了高速硬件IPv4路由查找算法CAT。该算法突破了现有算法以存储空间和路由更新性能为代价换取查找性能的一般模式,充分运用了Amdahl定律、MDCM信息约束以及CAM和TCAM的器件特性,查找速度快,所需存储空间小。算法使用10ns的CAM和TCAM时即可满足40Gbps链路的的线速转发要求。CAT算法是一种高度并行化的硬件算法,易于流水实现,支持增量更新。由于其具有良好的可扩展性和并行性,容易通过扩展满足对更大容量的路由表和更高速度网络单元的线速转发要求。 软件实现的IP高速路由查找具有广泛的应用背景,本文提出了一个高速动态软件IP路由查找算法LPE_MH。该算法基于有限前缀扩展和多Hash函数技术实现,具有良好的时空性能,支持动态更新。而且LPE_MH算法能够根据报文流的变化动态地调整算法的搜索过程。实验结果表明该算法能够满足OC-192等高速接口的线速转发要求。 高速IPv6路由查找需要解决两个难点:128位的IPv6地址需要更多的访存时间,而海
【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】:TP393.04

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘熙;;计算机网络路由器应用探究[J];电子制作;2013年14期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 彭元喜,唐玉华,龚正虎;基于压缩NH表的高速IP路由查找算法的研究[J];电子学报;2002年02期
2 谭明锋,龚正虎;基于ASIC实现的高速可扩展并行IP路由查找算法[J];电子学报;2005年02期
3 彭元喜,龚正虎,刘耀;基于短前缀长度分割的高速二维分组分类算法[J];计算机研究与发展;2002年09期
4 彭元喜,龚正虎;基于LSOT的高速IP路由查找算法[J];计算机学报;2002年01期
5 喻中超,徐恪,吴建平;一种适用于多维的快速IP分类算法[J];软件学报;2001年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阚涛,程家兴,钱付兰,余澄丹;时间规划中D_时刻表的改进算法及应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年05期
2 曹爱红;王映龙;唐建军;;Voronoi图在新能源场选址中的应用[J];安徽农业科学;2008年34期
3 兰超;;冒泡排序算法的优化[J];兵工自动化;2006年12期
4 高蕊;蒋仲安;董枫;杜丙申;巩文保;王德胜;陈永现;;基于MapObject的矿井火灾动态最佳救灾路线数学模型和算法[J];北京科技大学学报;2008年07期
5 周培德;平面点线集三角剖分的扫描算法[J];北京理工大学学报;2004年02期
6 周培德;求解货郎担问题的几何算法[J];北京理工大学学报;1995年01期
7 周培德;判定点是否在多边形内部的算法[J];北京理工大学学报;1995年04期
8 周培德;任意多边形三角剖分的算法[J];北京理工大学学报;1995年05期
9 周培德,王文明;确定两个任意多边形的并的算法[J];北京理工大学学报;1998年01期
10 穆玉杰,陈泽志,张晓鹏;一种高效快速的裁剪算法[J];纯粹数学与应用数学;1996年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张战成;基于统计学习的协作分类与隐私保护方法及应用研究[D];江南大学;2011年
2 王燕琳;基于QoS约束的多播路由问题研究[D];天津大学;2004年
3 黄康;基于粗糙集理论的行车指挥知识获取与决策的应用研究[D];铁道部科学研究院;2003年
4 王振兴;NGI高性能路由器转发处理算法与实现[D];南京理工大学;2004年
5 寇玮华;基于并行分层式链路分布式数据更新的协议及副本复制研究[D];西南交通大学;2004年
6 余鑫;集群路由器关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
7 周昔平;多线程网络处理器分布式内核结构研究[D];西北工业大学;2006年
8 常钢;民航机场停机位分配与优化技术研究[D];西北工业大学;2006年
9 刘炜;智能元搜索引擎中个性化模式库的研究[D];太原理工大学;2007年
10 彭凯;WCDMA核心网的QoS关键技术研究[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李秀芳;基于多核的多线程算法并行优化[D];郑州大学;2010年
2 毛影;树型结构的应用与平衡查找树的研究[D];江西师范大学;2010年
3 李静;利用NetFilter框架实现IPv6流量控制[D];河南理工大学;2010年
4 张建民;基于改进蚁群算法的物流配送路径问题研究[D];新疆农业大学;2010年
5 石磊;秘密比较问题及其应用研究[D];安徽师范大学;2010年
6 丁丽娜;基于UML的多媒体教室及机房排课系统的设计与实现[D];南昌大学;2010年
7 许琴;嵌入式手持式数字存储示波器软件设计[D];电子科技大学;2010年
8 沈斌;伴随风格模拟的中国传统书法自动化生成探索[D];电子科技大学;2011年
9 卢华;基于遗传算法的平原水库优化设计[D];山东农业大学;2011年
10 范成林;基于颜色支撑点集、Voronoi图和Fréchet距离的几何算法研究[D];中南大学;2011年
【同被引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 胡建强;Web服务发现若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;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 张义荣;基于机器学习的入侵检测技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 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
5 陈曙晖;基于内容分析的高速网络协议识别技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 宋震;移动自组织网络组播安全技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 张德华;基于信任管理系统的点对点网络安全问题研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 陈一骄;网络入侵检测系统高速处理技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
9 涂睿;位置与标识分离网络体系结构及关键机制研究[D];国防科学技术大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 吴剑,陈修环,徐明伟,徐恪;高性能安全路由器中快速路由查找算法的研究与实现[J];电子学报;2000年S1期
2 彭元喜,唐玉华,龚正虎;基于压缩NH表的高速IP路由查找算法的研究[J];电子学报;2002年02期
3 彭元喜,龚正虎,刘耀;基于短前缀长度分割的高速二维分组分类算法[J];计算机研究与发展;2002年09期
4 彭元喜,龚正虎;基于LSOT的高速IP路由查找算法[J];计算机学报;2002年01期
5 徐恪,熊勇强,吴建平;宽带IP路由器的体系结构分析[J];软件学报;2000年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁志勇,徐恪,吴建平,柴云鹏;基于非重叠前缀集合的并行路由查找系统[J];电子学报;2004年08期
2 王茵;;IP路由查找和报文分类模型研究[J];计算机与数字工程;2011年07期
3 石云辉;;TCAM路由查找技术应用解析[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2007年01期
4 张宏丽;昝利国;;IPv6路由查找算法探究[J];内蒙古电大学刊;2010年02期
5 王振兴,张彦肖,邬江兴,孙亚民;双TCAM高性能IPv4路由查找算法与实现[J];计算机工程与应用;2004年30期
6 卢锡城,管剑波;高速路由与交换技术现状及发展趋势[J];国防科技大学学报;2005年05期
7 王燕;IPv6的快速路由查找算法研究[J];计算机应用与软件;2005年10期
8 姜炜文;;关于IPv6路由查找算法的发展状况研究[J];信息与电脑(理论版);2011年01期
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10 刘鹏;张兴明;;基于TCAM的二级路由查找[J];计算机工程;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
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3 苗建松;丁炜;;改进的TCAM路由更新方法与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
4 李天仁;涂晓东;;一种SAN路由器寻址算法的FPGA设计[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
5 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
6 刘建峰;刘国萍;覃少华;尚利宏;金惠华;;基于Internet的蓝牙流媒体分送体系结构的研究[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集(上册)[C];2009年
7 程青松;王文鼐;唐宝民;;考虑业务流量分布的路由表查找算法[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年
8 康婧;石盛平;江涛;郭健;;网络处理器的发展及其技术[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
9 谢军;涂晓东;孟中楼;;多用途光纤通道交换机的设计与实现[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王翌;路由器的三种身份[N];计算机世界;2004年
2 胡成臣 王元元 刘斌;网络处理器的应用之道[N];计算机世界;2006年
3 许文;路由器的类型及特点[N];中国计算机报;2006年
4 吴;神码网络加速多业务融合[N];计算机世界;2006年
5 北京联大 陈宝林 孙波;更新换代 时不我待[N];中国电脑教育报;2005年
6 董俊杰;我国自有高端路由器达到国际水平[N];通信产业报;2001年
7 ;神州数码网络“旗舰”出航[N];网络世界;2005年
8 李刚;做IPv6网络的核心!光荣[N];中国计算机报;2005年
9 本报记者  武永清 本报通讯员  赵玉杰;这里黎明静悄悄[N];太原日报;2006年
10 王军;强调可扩展能力[N];计算机世界;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪漪;内容中心网络路由查找关键技术研究[D];清华大学;2013年
2 王振兴;NGI高性能路由器转发处理算法与实现[D];南京理工大学;2004年
3 胥小波;新型蜜网体系结构及告警聚类的关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
4 李昕;无线自组织网络中的路由与广播技术研究[D];北京邮电大学;2007年
5 余鑫;集群路由器关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
6 郑凯;高性能IP路由查找和分组分类技术的研究[D];清华大学;2006年
7 李领治;选播路由及其关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
8 孙琼;下一代互联网的报文标识与查找技术的研究[D];北京邮电大学;2010年
9 朱国胜;高速分组查找规则匹配算法研究[D];华中科技大学;2010年
10 刘祯;网络处理器存储子系统中Cache机制的研究[D];清华大学;2006年
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1 郭文文;基于TRIE的软转发路由查找模块的设计实现[D];南京邮电大学;2011年
2 袁英亭;高速安全路由器中查找算法的研究[D];浙江大学;2006年
3 熊威;基于嵌入式的IPv6路由器研究[D];武汉理工大学;2008年
4 张荣高;网络处理器原型系统路由查找算法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 陈静;路由器中路由查找子系统的实现和优化[D];华中科技大学;2006年
6 胡晨鹏;基于网络处理器的网络伪装技术研究[D];北京邮电大学;2009年
7 张晓波;路由查找算法的研究及其FPGA实现[D];华东师范大学;2006年
8 赵国锋;基于前缀值的IPv6路由查找算法研究[D];北京邮电大学;2008年
9 胡艳;高性能路由器中IPv6协议栈的实现技术研究[D];解放军信息工程大学;2004年
10 刘鹏;高性能路由器中高速转发查表算法研究与实现[D];解放军信息工程大学;2006年
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