Internet路由关联分析与监测系统设计

Internet已经从一个学术性网络演化成为具有商业意义的公共信息基础设施的重要组成部分,路由系统是其基础和关键部分,对Internet路由层面的监测与分析有着重要的理论和现实意义.Internet路由结构被划分成为域内路由和域间路由,两者紧密联系并相互作用,但是目前路由监测和分析的工作主要基于单一协议进行,无法给出包含多种路由协议的全面监测视图,也不能很好地解决由于协议交互带来的问题.针对这个不足,探索了域内和域问路由的关联分析技术,并在此基础上成功设计实现了Internet路由监测系统IRMS(Internet routing monitoring system).IRMS在对主流路由协议OSPF,BGP的监测基础上,可以提供包括全局路由拓扑构造、协议交互分析在内的路由关联分析能力.实际网络路由监测实验表明,IRMS使网络管理人员可以更加深入和全面地进行路由监测分析.     

一个新的域可变路由协议

在移动adhoc网络环境中,文章基于ZRP协议提出了一个域大小可变的混合路由协议VZRP。通过域发现机制,每个节点确定自己的域。在路由发现时,域内实行主动路由算法,域间实行按需路由算法。此外,通过对域发现时间参数的调整,可以实现主动路由与按需路由协议之间的灵活调节。通过与ZRP协议在ns-2网络模拟器下的模拟实验比较结果表明,它有着更小的数据传输延迟,更适合于adhoc环境下有实时要求的应用需求。     

分域分层的应用层组播拓扑构建方法

简述了已有的应用层组通信技术,分析了在应用层进行组播拓扑构建时的受限情况,基于分域分层思想,提出一种适用于大规模实时组通信应用的应用层组播拓扑构建方法---HD-ALMT.依据IP地址分配与路由的聚类特性,把邻近的节点划分到同一个域中,域内选择中心节点作为域代理,域内节点和域代理节点间再动态分层构建组播拓扑.实验仿真表明,HD-ALMT构建的组播拓扑具有良好的效率和扩展性.     

OSPFv3路由监控系统的设计与实现

OSPFv3是IPv6下使用最多的域内路由协议之一。该文针对OSPFv3路由监控问题,设计并实现一种基于被动监听模式的OSPFv3路由监控系统。系统通过分析从目标网络采集到的OSPFv3路由协议报文,实现了报文统计、报文解析、当前和历史拓扑展现、拓扑比较等功能。实验结果证明该方法能实现有效的监控,符合预期效果。     

矿用软件定义簇形无线传感网络架构

针对传统煤矿无线传感网络因采用固定路由协议、不能根据网络状况改变路由而无法保证突发事故情况下通信可靠性的问题,基于软件定义网络体系及煤矿无线传感网络簇形拓扑结构特点,通过在煤矿无线传感网络簇内增加网关节点,设计了一种矿用软件定义簇形无线传感网络架构。在该网络架构中,每一个域内的网关节点采集传感节点数据并进行域内或域间通信,控制器管理域内的流量、路由和安全,可根据网络状况改变路由,适用于煤矿安全监测领域。     

基于人工免疫的工业认知无线网络路由机制

工业互联网（industrial Internet）已成为第四次工业革命的代表技术.根据工业网络数据传输服务的需求,以及针对工业无线网络拓扑相对稳定、流量规律变化等特点,提出了一种基于人工免疫系统（artificial immune system,简称AIS）的工业认知无线网络路由机制,包含基于链路质量的域内静态路由算法和基于多路径的域间动态路由算法,以实现工业网络的可靠路由.根据人工免疫系统特点,将工业网络的拓扑结构进行区域划分：提出了基于链路质量的域内静态路由算法,采用软硬件结合的方式监视网络链路,并根据移动窗口指数加权平均法计算链路丢包率;提出了基于多路径的域间动态路由算法,根据模式距离对节点的流量周期进行预测,防止节点因流量过大而导致丢包.基于OMNET++仿真平台进行仿真实验,结果表明,所提出的路由机制在应对突发流量时与组合定向地理路由算法相比,丢包率及网络开销分别降低1倍;应对链路失效的情况时与图路由算法相比丢包率降低4倍.     

域间多路径路由协议

边界网关协议(border gateway protocol,简称BGP)是当前互联网的核心协议,但是由于BGP是一种单路径路由协议,所以仍存在可靠性差、无法有效使用次优路径以及负载均衡支持较弱等问题.域间多路径路由可以通过发挥底层网络的AS级路径多样性,提高域间路由的可靠性、报文分组转发的总体性能和整个网络资源的利用率.因此,域间多路径路由是解决上述BGP问题的一种有效手段,符合互联网应用不断深入、促进路由技术发展的需求.主要综述域间多路径协议,并将其分为3类:单径通告多路转发协议、多径通告多路转发协议和新型域间多路径路由体系结构提出路径多样性、控制平面和数据平面开销、无环路特性等8项主要路由系统性能指标,并比较、分析了域间多路径路由协议.最后,指出域间多路径路由协议面临的主要挑战和未来的研究方向.     

BGP路由策略对路由稳定性的影响分析

在Internet中,域间的路由是由域间路由协议控制的。边界网关协议（BGP）是广泛使用的用于在各个自治系统之间交换网络可达信息的域间路由协议。BGP允许每个自治系统实施各种本地路由策略。用以进行路由的选择和传播。然而,不同的自治系统所制定的本地路由策略可能存在潜在的冲突,从而导致路由的振荡。该文给出了一个BGP的抽象模型,并通过实例分析BGP路由策略对路由稳定性的影响。     

基于生成树协议的交换域拓扑发现算法

交换域拓扑结构的自动发现是局域网管理的重要组成部分.提出了基于生成树协议的交换域拓扑自动发现算法,用以获取并收集交换域内每台交换机的生成树信息,根据生成树协议的规则将收集齐全的整个交换域的生成树信息转换为交换域的拓扑结构.与基于地址转发表的拓扑发现算法相比,本算法更简单、更准确,而且不会增加网络负担.目前该算法已在实际的网络管理中实现成功试用.     

Hidra:一个分级域间路由架构

Internet域间路由系统的扩展性面临着严峻挑战.主要表现在全球路由表膨胀和路由更新频繁.分析发现造成全球路由表膨胀的根本原因是标识自治系统位置的IP前缀数目不可控,造成路由更新频繁的根本原因是扁平的域间路由结构.基于此,文中提出了一个分级域间路由架构Hidra(Hierarchical inter-domain routing architec-ture).Hidra的核心思想是隔离网络边界与核心:"相对稳定"的核心网络位于高阶路由层,运行高阶域间路由协议,以维持核心网络的可达性;在"变化相对剧烈"的边界,引入一个低阶映射层和相应的映射服务,以维持边界网络与核心网络之间的可达性.因为与不稳定的边界网络隔离,核心网络路由的稳定性增强.Hidra引入一个标识传送自治系统位置的域间路由标识(Routing IDentity,RID).它由传送自治系统及其提供商自治系统唯一确定,显著降低了全球路由表的规模.     

基于NS-2的PIM稀疏和密集模式仿真

组播技术能以高效、可扩展的方式发送点到多点、多点到多点数据.组播路由协议通过建立组播路由来转发组播数据包.本文分析了两种主要的域内组播路由协议PIM-DM和PIM-SM的原理,并利用NS-2分多种情况对两者进行仿真实验,分析组播路由协议、网络拓扑、组播组大小、组播组数量对网络性能的影响.     

基于关键节点的域内路由保护算法

随着互联网规模的膨胀,大量的实时应用部署在互联网上,这些实时应用对网络时延提出了更加严格的要求。然而,目前互联网部署的域内路由协议无法满足实时应用对网络时延的要求,因此提高域内路由可用性成为了一项亟待解决的关键性科学问题。学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高路由可用性,从而减少由于网络故障造成的网络中断和报文丢失。已有的路由保护方案将网络中的节点同等对待,没有考虑节点在网络中的重要程度,然而实际情况并非如此。因此,提出了一种基于关键节点的域内路由保护算法(Intra-domain Routing Protection Algorithm Based on Critical Nodes,RPBCN)。首先,建立路由可用性模型,以定量衡量路由可用性;其次,建立节点关键度模型,以定量衡量网络中节点的重要程度;最后,基于路由可用性模型和节点关键度模型,提出基于关键节点的域内路由保护方案。实验结果表明,RPBCN在保证路由可用性的前提下极大地降低了算法的计算开销,从而为ISP解决路由可用性问题提供了一种全新的高效解决方案。     

针对路由信息残缺的网络拓扑发现研究与实现

现有网络拓扑发现方法依赖于路由信息的完整,网络中大量存在的路由信息残缺情况往往导致拓扑发现的失败。该文结合自主网管软件SeeLink NMS的研发工作,就该问题的发现、分析与解决做了阐述,提出路由设备探测思路,研究并实现了一种针对路由信息残缺的网络拓扑发现方法。研发测试与实际应用证明,该方法解决了路由信息残缺导致拓扑发现失败的难题,能够对路由信息不完整的网络进行准确完整的拓扑结构发现,具有一定的应用与推广价值。     

基于NS2的PIM-SM组播协议研究与仿真

PIM-SM（Protocol Independent Multicast-Sparse Mode）协议是目前Internet首选的域内组播路由协议。与其他PIM协议相比,其RPT向SPT切换的机制可以有效地减少网络延迟,降低RP的负载。NS2是面向对象的离散事件仿真器,它能够有效地对各种网络拓扑和数据传输进行仿真。本文利用NS2对RPT向SPT切换的过程进行模拟,并详细分析得到的仿真数据。仿真结果证明了RPT向SPT切换的优越性。     

基于有向无环图的互联网域内节能路由算法

互联网在快速发展的过程中面临新的挑战,其中网络能耗问题尤为突出。学术界提出了大量用于 解决网络能耗问题 的方案,然而这些方案都考虑了网络中的实时流量数据,计算复杂度较高,不利于实际部署。对此,提出一种基于有向无环图的互联网域内节能路由算法(Energy-efficient Intra-domain Routing Algorithm Based on Directed Acyclic Graph,EEBDAG),该方法 利用有向无环图来解决因链路关闭造成的路由环路和网络性能下降等问题, 仅须考虑网络拓扑结构,不需要考虑网络中的实时流量数据 。实验结果表明,EEBDAG不仅具有较低的节能比率,而且具有较低的链路利用率,为ISP解决互联网节能问题提供了一种全新的方案。     

A mobility management scheme for wireless mesh networks based on a hybrid routing protocol

Recent advances in wireless mesh networks (WMNs) have overcome the drawbacks of traditional wired networks and wireless ad hoc networks. WMNs will play a leading role in the next generation of networks, and the question of how to provide seamless mobility management for WMNs is the driving force behind the research. The inherent characteristics of WMNs, such as relatively static backbones and highly mobile clients, require new mobility management solutions to be designed and implemented.In this paper, a hybrid routing protocol for forwarding packets is proposed: this involves both link layer routing and network layer routing. Based on the hybrid routing protocol, a mobility management scheme for WMNs is presented. Both intra-domain and inter-domain mobility management have been designed to support seamless roaming in WiFi-based WMNs. During intra-domain handoff, gratuitous ARP messages are used to provide new routing information, thus avoiding re-routing and location update. For inter-domain handoff, redundant tunnels are removed in order to minimize forwarding latency. Comprehensive simulation results illustrate that our scheme has low packet latency, low packet loss ratio and short handoff latency. As a result, real-time applications over 802.11 WMNs such as VoIP can be supported.     

基于关键网络状态的域内路由可用性研究

业界通常采用路由保护方案来提高域内路由可用性.然而已有的路由保护方案存在下面两个方面的问题:a)没有考虑网络中链路的失效概率,同等对待网络中所有的链路,事实上在互联网中,不同链路的失效概率是不同的,因此应该在路由保护方案中考虑链路的失效概率;b)将保护链路的数量作为设计目标,事实上方面某些链路出错的概率非常低,保护这些链路反而会增加开销,而另一方面某些链路出错的概率非常高,需要重点保护这些链路.因此应该将路由可用性作为路由保护方案的设计目标.针对上述两个问题,提出了一种基于关键网络状态的域内路由保护方案(RPBCNS),该算法首先通过链路失效概率计算出所有的关键网络状态,然后在每种关键网络状态下计算节点对之间相应的路径,保证节点对之间路径的多样性,从而使得尽可能多的节点对满足路由可用性需求.仿真实验将RPBCNS算法与主流算法ECMP、DC、path splicing分别在三个真实网络中进行对比,在网络可用性和节点对可用性满足率上RPBCNS的性能明显优于其他三种算法.仿真结果表明,RP-BCNS不仅具有较高的网络可用性,并且能够使得尽可能多的节点对满足路由可用性目标,更符合实时应用的实际需求.     

基于代数连通度的域内节能路由算法

通过节能路由算法减少网络能耗是网络中需要解决的一个关键性的科学问题。如今已有的节能方案都是在已知流量矩阵的前提下研究网络节能,由于实时流量难以获取,使得这些方案都难以在实际中部署。因此,文中提出一种基于代数连通度的域内节能方案(Intra-domain Energy Efficient Routing Scheme Based on Algebraic Connectivity,EERSBAC)。EERSBAC不需要网络中的实时流量矩阵,仅依靠网络中的拓扑结构就可以实现节能。首先,提出链路关键度模型,利用链路关键度模型计算出网络中所有链路的重要程度;然后,提出代数连通度模型,利用代数连通度模型可以定量的衡量网络的连通性能。实验结果表明,EERSBAC不仅能够降低网络能耗,而且具有较小的路径拉伸度。