基于Linux以太网桥机制的计费系统

为兼顾计费系统的性能和丰富的用户控制功能,通过分析Linux内核对数据包的处理过程,基于Linux以太网桥工作机制设计一个新的网桥处理函数代替系统原有的网桥报文处理过程,实现了一种高性能的流量数据采集、分析、控制、转发平台.系统避免了数据报文在正常协议栈中的复杂处理操作,缩短了数据报文的行走路径,提高数据包的处理效率和节省CPU的开销,性能测试结果表明,计费系统对网络的性能几乎没有任何影响.     

一种基于数据平面可编程的软件定义网络报文转发验证机制

针对软件定义网络(SDN)中OpenFlow协议匹配字段固定且数量有限,数据流转发缺少有效的转发验证机制等问题,该文提出一种基于数据平面可编程的软件定义网络报文转发验证机制。通过为数据报文添加自定义密码标识,将P4转发设备加入基于OpenFlow的软件定义网络,在不影响数据流正常转发的基础上,对网络业务流精确控制和采样。控制器验证采样业务报文完整性,并针对异常报文下发流规则至OpenFlow转发设备,对恶意篡改、伪造等异常数据流进行转发控制。最后,构建基于开源BMv2的P4转发设备和基于OpenFlow的Open vSwitch转发设备的转发验证原型,并构建仿真网络进行实验。实验结果表明,该机制能够有效检测业务报文篡改、伪造等转发异常行为,与同类验证机制相比,在安全验证处理开销保持不变的情况下,能够实现更细粒度的业务流精确控制采样和更低的转发时延。     

短波IP网络中IP代理的设计与实现

短波IP网络是未来军事短波通信网络的发展方向,IP代理是短波IP网络的关键组成部分,负责IP数据报和短波报文之间的转换,以及IP地址和短波子网地址间的映射.基于国内外短波网络发展现状,利用Linux系统中的Tun/Tap设备实现了IP代理与系统内核之间的互通,并提出短波网络内IP数据报的转发流程.     

一种改进的抗干扰性可预测的协作缓存机制

私有Last Level Cache(LLC)配置可以提供更低的访问延迟和更好的性能隔离性,但剔除了共享未利用Cache资源的能力.协作缓存机制通过将本地LLC(溢出者)驱逐的Cache行溢出(Spill)到远程LLC(接收者)达到Cache容量共享的目的.后继的协作缓存研究致力于Cache共享的有效性,然而,没有任何研究关注到接收者对于外来溢出行的抗干扰性.本文提出重用性和抗干扰性可预测的协作缓存(RAPCC)机制,进一步增强私有LLC的Cache容量共享能力.RAPCC借助重用位置分布(RPD)预测私有LLC的重用性和抗干扰性决定其接受溢出角色:溢出者、接收者、NEITHER和EITHER(全新中立的角色,既溢出又接收).试验结果表明,RAPCC的HPKI和IPC性能表现均超越了CC、DSR、CBS、ASCC.     

一种云服务器互连芯片交叉开关的设计与实现

在高端云服务器系统中,计算节点间的互连芯片通过Cache一致性协议将多计算节点互连组成分布式和共享内存空间系统,对接口传输速率和路由交换效率要求较高。文中通过分析Cache一致性协议报文的传输特点和互连网络转发需求,设计实现了一种互连芯片的高阶非对称交叉开关。设计通过了系统级的仿真验证,基于FPGA实现的云服务器互连芯片原型验证系统进行了实际带宽测试和芯片带宽匹配优化。互连芯片流片后的系统实测结果表明,满足功能要求,互连网络处理模块延迟8. 75ns,吞吐率65. 03%,达到了设计目标。     

基于实时数据转发系统的资源参数优化

为了应对实际的业务应用需求,在一定程度上提高网络带宽利用率,在一般实时数据转发系统(RTDFS)的基础上,针对该类系统,提出了优化TCP链路和转发缓冲区取值的方法.主要根据转发系统的网络链路状况,以及实时数据到达转发系统的特征,利用排队论的相关理论建立相应的数学模型,并利用影响TCP传榆吞吐量的主要参数,计算出系统运行服务器中最佳的转发缓冲区大小和并行的线程数量.实际系统的实现结果表明,标称带宽为2 M,实时数据记录端到实时数据转发端的往返时延约为2 ms,实时数据转发端到集控中心服务器的往返时延约为154 ms的情况下,转发端的缓冲区无限大、多线程个数为4时,系统运行带宽利用率能达到90%以上,并且验证了该数学模型的理论计算.     

面向船舶AIS自组织网络的地理位置路由算法

针对船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）的自组织网络路由算法设计问题,提出了一种基于优化的贪婪边界无状态路由（Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR）的技术方案。该方案利用AIS时分多址接入协议,为消息报文提供信道接入方法。首先,设计了位置报文的自适应转发策略,使船舶节点根据网络环境自主决策位置报文的转发行为;其次,通过缩小GPSR贪婪转发的选择范围,减少了因节点运动导致的边缘路由失败情况。仿真结果表明,所提方案实现了AIS船舶节点的有效组网。与现有转发策略相比,自适应转发策略降低92.7%的位置报文转发量,并降低了79.6%的时隙冲突率,可有效提高网络资源的利用率。      

移动自组网中基于部分网络编码的机会主义路由

完全网络编码可用以解决机会主义路由中空间重用及重复报文问题,但增大了报文平均延迟,且报文数据流表现出突发性特征,不利于目标节点解码.本文针对移动自组网提出基于部分网络编码的机会主义路由OR-PNC,采用任意长度部分网络编码方式对报文编码.实验表明OR-PNC可有效降低报文平均延迟达26%,目标节点应用层原始报文到达流更均衡.     

可重构路由器报文转发引擎设计与实现

网络处理功能的时空演化特性要求可重构路由器报文转发引擎除具有基本报文分组交换能力外,还应具有可重构能力。针对上述需求,构建了面向可重构路由器的报文转发引擎构件重构模型,并基于Pass-Through模式设计实现了可重构FPGA器件与网络处理器相结合的程序/电路构件运行环境。系统实现与应用测试结果表明,可重构路由器报文转发引擎在保证高吞吐率、低延迟的报文转发处理性能的同时,可有效支撑多样化业务构件灵活重构与映射。     

非独占锁的优先级继承协议及其在Linux下的实现

对于系统中的同步和互斥算法中,支持优先级继承协议的互斥锁在提高实时系统调度精度,增强系统的行为可预见性方面起到较为关键的作用.但较早的优先级继承算法和实现并未考虑到非独占锁,如读锁的优先级继承的问题,本文提出一种基于读锁的优先级继承协议,并给出了关于该协议的分析,在此基础上,基于Linux实现了该算法.