基于节点多样性的域内路由保护算法

已有的路由保护方案都没有考虑网络中节点的重要程度,然而在实际网络中不同节点在网络中的重要程度是不相同的。针对该问题,提出一种基于节点多样性的域内路由保护算法（intra-domain routing protection algorithm based on node diversity,RPBND）。计算节点构造以目的为根的最短路径树（shortest path tree,SPT）,从而保证RPBND算法和目前互联网部署的路由算法的兼容性;在该最短路径树的基础上构造特定结构的有向无环图（directed acyclic graph,DAG）,从而最大化路由可用性。实验结果表明,RPBND极大地提高了路由可用性,降低了故障造成的网络中断时间,为ISP部署域内路由保护方案提供了充分的依据。     

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。     

一种基于转发图的域内路由保护算法

业界提出利用路由保护算法来解决网络中的故障问题,然而已有的路由保护算法存在4个方面的问题：1）无法应对网络中所有可能的单故障情形;2）需要额外辅助机制的协助;3）不支持增量部署;4）每个结点存储多个到达目的地址的备份下一跳.提出一种基于转发图的域内路由保护算法（an intradomain routing protection algorithm based on forwarding graph, RPBFG）来解决这4个问题.首先建立了以最大化故障保护率为目标、以转发图包含反向最短路径树为约束条件的路由保护模型;然后提出了利用遗传算法构造满足上述目标的转发图;最后根据构造的转发图计算出所有结点到达目的结点的备份下一跳.在11个真实拓扑结构中比较了RPBFG,NPC,U-turn,MARA-MA,MARA-SPE在故障保护率和路径拉伸度的性能.实验结果表明,RPBFG可以应对网络中所有可能的单故障;在平均路径拉伸度方面,RPBFG比NPC,U-turn,MARA-MA,MARA-SPE分别降低了0.11%,0.72%,37.79%,36.26%.     

Globe:低延时可扩展的P2P网络拓扑框架

该文将图论方法运用于计算机网络研究,提出了一种低延时、结构化、可扩展的P2P网络拓扑框架──Globe,在尽量少增加节点邻居数的前提下,通过严格控制和优化节点之间的邻接关系来构造分层次的拓扑结构,有效地减小了网络的平均距离,实现了分组的低延时转发;并基于该拓扑框架设计出了一种快速的路由算法,这一网络框架和路由算法在P2P网络上的资源查找和数据交换等方面都具有实际的意义。     

LFA算法的一种高效实现方法

研究表明,网络中的故障不可避免而且频繁出现.当故障发生时,目前互联网部署的域内路由协议需要经历收敛过程.在此过程中,路由信息可能不一致,从而导致报文丢失,降低了路由可用性.因此,业界提出了利用LFA（loop free alternates）应对网络中发生的单故障情形,从而提高路由可用性.然而,已有的LFA实现方式算法时间复杂度大,需要消耗大量的路由器CPU资源.针对该问题严格证明了当网络中出现单故障时,只需要为特定的节点计算备份下一跳,其余受该故障影响节点的备份下一跳和该特定节点的备份下一跳是相同的.基于上述性质,分别讨论了对称链路权值和非对称链路权值中对应的路由保护算法.实验结果表明：与LFA相比较,该算法的执行时间降低了90%以上,路径拉伸度降低了15%以上,并且与LFA具有同样的故障保护率.     

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.     

基于逐跳方式的单链路故障保护算法

当网络中的某条链路出现故障时,互联网部署的域内路由协议需要重新收敛,在收敛过程中经过该链路的报文将会被丢弃。针对该问题,IETF(the Internet Engineering Task Force)提出了快速重路由保护框架,利用该框架可以有效地解决网络中单链路故障造成的报文丢失问题,然而该方案并不能完全保护网络中所有可能的单链路故障。基于该框架研究者提出了一种基于隧道的解决方案,该方案虽然可以提供100%的单链路故障保护,但是需要辅助机制的协助,开销较大,难以实际部署。因此,提出了一种基于逐跳方式的针对单链路故障的全保护方案,该方案可以解决网络中任意的单链路故障造成的报文丢失问题。     

一种线性时间复杂度的高效路由保护方法

如何高效快速地应对网络中的故障是设计路由协议的基本要求和主要任务。由于动态路由协议在应对网络中的故障时,在协议动态收敛的过程中将会有大量的报文被丢弃。因此,目前路由器厂商普遍采用路由保护方法来克服网络故障,在众多的路由保护方法中,DC（downstream criterion）规则是一种被普遍认可的方法。然而,已有的实现 DC规则算法的时间复杂度普遍较高,并且复杂度随着网络节点平均度的增加而迅速增加。为了应对上述问题,提出一种线性时间复杂度的高效路由保护方案ERPLR（an efficient routing protection method with linear time complexity）,该方法首先提出了备份下一跳计算规则,然后在已有最短路径树的基础上,根据备份下一跳计算规则为所有的源目的节点对计算备份下一跳。在计算备份下一跳的过程中,每个节点和其邻居最多被访问一次,因此ERPLR的时间复杂度为O（V+E）。实验结果表明,与已有的实现DC规则相比较,ERPLR在故障保护率和路径拉伸度两个度量指标结果相似的情况下,在真实网络拓扑和模拟拓扑中,ERPLR分别降低了大约74.93%和78.91%的计算开销,该方法可以极大地降低DC规则的计算开销。     

大规模网络上基于图嵌入的可扩展路由方法

大规模网络上理想的路由方法必须同时具有较小的路由表和较短的路径.传统的最短路径路由算法只考虑优化路径,但是路由表需要维护到所有节点的路由信息,故路由表项数至少随网络规模线性增长,因此呈现较差的扩展性.针对基于图嵌入的可扩展路由进行了研究,提出将网络嵌入到由它的支撑图(spanner)导出的度量空间.利用真实网络普遍存在的小世界和无标度拓扑特征,提出了一种嵌入和路由方法--GEROUTE,它用源于高度节点的树形支撑图来构造嵌入,对节点分配较短的标记,使得节点在支撑图上的距离能够由标记推算出来,在节点标记定义的度量空间中使用贪心路由,而节点的路由表只需要存放邻居的标记.分析和仿真表明该路由方法在像Internet的这类图上能够取得比较理想的路由性能,与其他同类方法相比表现更好.     

基于软件定义网络的域内路由保护方案研究

软件定义网络（SDN）是一种将控制平面和转发平面分离的新型网络体系结构。由于其灵活性和可控性得到了业界的青睐。然而,目前SDN采用最优路径转发报文,很难应对网络中频繁出现的节点或者链路故障。因此,为了提高SDN网络的可用性,提出了一种基于软件定义网络的域内路由保护方案（intra-domain routing protection scheme based on software defined network,RPBSDN）。该方案可以为网络中的每个源-目的对计算出多个备份下一跳,利用节点加入到最短路径树的偏序关系来保证转发路径没有路由环路。实验结果表明,该方案不仅具有较小的计算复杂度,而且大大提高了网络的可用性。     

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。     

Minimal communication cost software construction in the Internet environment

This paper investigates the issue of building software in the Internet environment, where local area network (LAN) based systems are interconnected by links with different bandwidth and do not share file systems. The software is modeled as a directed acyclic graph. Each node in the graph represents a logical step in processing the software while the edges describe the order of execution. The problem is to construct the software at a particular LAN with minimum Internet communication cost. An optimal polynomial algorithm, SOFTCON, with time complexity is presented, where and are the number of nodes and edges in the graph describing the software respectively, is the number of LANs in the Internet environment, and is the time complexity of the network flow algorithm on the flow network with nodes and edges transformed from the directed acyclic graph of the software. Received: 6 December 1995 / 1 May 1996     

基于区块链技术的分布式可信网络接入认证

针对网络接入终端自身安全性较差,易被攻击等问题,提出基于区块链技术的分布式可信网络接入认证方法。根据区块链技术,采用数据层、网络层、共识层以及合约层架构分布式网络框架,整合全部树结构特征的树形数据结构、P2P拓扑结构、有向无环图共识结构以及设定自动执行脚本的智能合约,构建物联网分布式网络框架;将网络运营商设定分布式网络节点,采用哈希函数将终端编号与密钥信息存储于本地文件中,利用树形结构遍历搜索,判别终端可信度,采用创建的匿名接入算法,双向验证可信网络状态。仿真结果表明,所提方法可有效提升接入终端的安全性能,且接入时延较短。     

基于距离矢量的多下一跳路由信息协议

针对传统单下一跳路由协议总是选择最优路径进行路由,容易导致网络拥塞的问题,提出多下一跳路由信息协议。在邻居节点之间交换最优路由信息并构建路由有向图,为节点建立多下一跳路由表,以实现无环并行传输。基于扩展SSFNet的仿真结果表明,该协议可以降低网络拥塞风险。     

无人机自组网中基于Q-learning算法的及时稳定路由策略

无人机自组网凭借其抗干扰能力强、适用于复杂地形、智能化程度高和成本较低的优点,近年来受到广泛关注,该网络中路由协议的设计与优化一直是核心研究问题。针对无人机自组网中因节点快速移动造成节点本地存储的路由未及时更新而失效的问题,提出一种基于Q-learning算法的动态感知优化链路状态路由协议(DSQ-OLSR)。该协议首先充分考虑了无人机自组网节点高速移动的特点,在选取多点中继(MPR)节点时添加了链路稳定性和链路存在时间这两个指标,使得选出的MPR节点集更稳定、合理;其次,结合Q-learning算法对TC消息的发送间隔进行自适应调整,使得在网络拓扑变动较小时增大TC发送间隔以减小控制开销,而在拓扑变动较大时减小TC发送间隔用于达到快速感知并构建网络拓扑的要求,进而实现数据的及时路由。仿真结果表明,与DT-OLSR协议相比,该协议在端到端时延、吞吐量、成功率和网络生存时间性能上分别提高了12.61%、9.28%、7.69%和5.86%,由此验证了其有效性。     

分组无线网缠绕多路径数据路由协议仿真

在分组无线网的路由协议中,传统路由协议在恶意节点数目较多时网络吞吐量较低,因此提出一种分组无线网缠绕多路径数据路由协议,利用获取的源节点数量信息与位置信息进行路由发现;根据路由发现结果建立从汇聚节点至源节点之间的路径,从而建立缠绕多径路由;对缠绕多径路由进行建簇与重构;进行支路径数优化,从而实现分组无线网缠绕多路径数据路由协议的构建。为了验证上述路由协议的网络吞吐量,将路由协议与基于链路状态的主动式多路径路由协议、基于动态源的按需式多路径路由协议、基于距离矢量的混合式多路径路由协议进行对比,上述四种路由协议在恶意节点数目为30时的网络吞吐量分别为69.5%、33.5%、23.6%、4.2%,通过比较可知,新提出的路由协议的网络吞吐量最高,证明了新路由协议的性能。     

基于朋友圈和节点感知的内容中心MSN路由机制

为了解决移动社交网络(MSN)中由于网络拓扑的时变性以及节点资源的受限性导致路由时延长、投递率低等诸多难题,利用信息中心网络(ICN)内容和位置分离的特点更好地支持终端移动性和网内缓存,设计了一种基于朋友圈和节点感知的内容中心MSN路由机制(FACMR)。首先,明确了节点模型的功能表,使节点具有感知能力。然后,基于节点关系强度和其缓存内容相似性构造朋友圈,快速高效地指导路由。其次,利用缓存特征和置换策略进行朋友圈的维护。最后,利用网络模拟器(NS3)对FACMR进行仿真。仿真结果表明,FACMR与现有的典型算法相比,缓存置换率减少了6.35%,误包数减少了22.9%,平均路由时延降低了43.5%,是一种可行且高效的MSN路由机制。