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《解放军信息工程大学》 2010年
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多可达路径域间路由关键技术研究

李丹  
【摘要】:随着网络技术的飞速发展,互联网用户规模呈现出爆炸性增长的趋势,加之用户对于新兴业务需求的日益增加,使得当前Internet面临诸多挑战。针对网络发展的新趋势、新需求,国家973重大研究计划启动课题《一体化网络体系结构模型及交换路由理论与技术》,力图突破Internet原创模式的局限,通过新型广义交换路由理论的研究,解决路由可扩展性、可靠性,以及网络资源高效使用等问题。 结合项目需求,本文提出一种新型多可达路径域间路由方案,着力解决当前Internet原创模式下,自治域之间实际存在的丰富物理连接关系仍无法有效改善其空间弱连通性导致的路由可靠性问题,以及最优路径优先选路方式使得运营商无法充分合理使用核心网络资源等问题。具体来说,本文的主要工作及贡献包括: 1.从构建可扩展性良好的路由体系结构的角度出发,提出并构建了一种基于域内/域间独立寻址的新型域间多径路由体系结构(MRBIA)。该体系结构在实现终端位置/身份信息解耦合的基础上,进一步将终端的位置信息划分为了不同的等级,并采用独立的寻路标记进行表示,从而将域内路由采用的内部寻址空间与域间节点执行域间路由所使用的寻址空间完全的分离开来。仿真结果表明,采用粗粒度位置标识CLI建立域间路由可明显改善域间路由表项的数量,保守条件下仍可满足现有路由器的硬件处理水平。故MRBIA不仅为异构异质边界网络实现一体化互联提供了基础,也为多可达路径域间路由系统提供了良好的可扩展性。 2.为了更为明确的回答引入域间多径路由在运营领域是否仍存在优势这一实际问题,本文从经济学角度入手,分析了单/多径路由策略对于运营商收益的影响程度,并建立了运营商收益最优化模型。仿真分析表明,在当前最优路径优先的选路方式下,由于可用带宽总量有限,运营商需要采用特定机制控制链路承载的用户总量及各用户业务类型所占市场份额,方可达到运营商收益和用户满意程度之间的平衡。相反,采用多可达路径路由策略将使得运营商获得更大的操作空间来根据自身需求动态调配多可达路径的可用带宽,以满足各类用户的带宽需求。同时,通过合理的带宽分配和多可达路径流量分割策略设计,运营商将更容易实现自身收益的最大化,从而实现用户满意度和运营商收益共赢的局面。因此,对多可达路径域间路由进行研究不仅具有理论价值,更具有现实意义。 3.提出一种基于Valley-free约束的域间路由通告方法。该方法即保持了现有BGP路由协议在运营商复杂策略支持和私密信息保护方面的良好特性,又从去芜存菁的角度出发,融入了路由通告过程中路径是否曾经经历P-C或P-P链路的信息,并通过对BGP协议Import策略和Export策略实施扩展实现了错误路由通告的过滤和筛选。该方法的提出,有效的解决了网络管理员错误配置或路由器故障而导致的错误路由通告问题,避免了由此引发的网络性能降低、流量分布不均衡和网络不稳定等情况,为多可达路径获取过程提供了正确性保障。 4.提出一种数据平面与控制平面互协作的多可达路径域间路由环路避免机制,并在此基础之上建立了基于模糊选择的多可达路径域间路由方法。理论分析结果显示,基于环路避免机制的多可达路径遴选算法的算法复杂度为O (N),可以满足路由设备计算开销可扩展的需求。仿真实验则表明,采用多可达路径域间模糊路由将始终能够将自治域之间的空间连通率保持在95%左右,可有效改善域间路由的可靠性问题;此外,在同样满足环路避免需求的条件下,基于模糊选路的多可达路径域间路由方法较之等代价最优路径选路方法将使得节点可以多获取大约20%的路由,从而为多可达路径的选择提供了更大的操作空间,其方案优势明显。 5.针对多可达路径域间路由如何使用的问题进行了分析,建立了融合运营商有形成本因素与无形成本因素的链路费效比模型,并提出基于最小链路开销的流量疏导方案,以求达到同时使用多条可达路径来实施网络资源优化使用的目的。理论分析表明,虽然互不结算关系不存在流量计费的问题,但在特定流量分布特征下该方式不一定优于双边协商结算关系下转发业务流所产生的链路费效比。仿真实验进一步说明,与最优路径承载去往同一目的网络的所有业务流的转发方式相比,基于多可达路径域间路由执行流量疏导将使得域间链路费效比平均改善10.23%,而特殊情况下域间链路费效比则能够改善105%,较好地实现了对网络资源的合理使用。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP393.05

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