面向网络处理器的软件组件模式

网络处理器通常由多个异构的处理和内存单元通过片上网络连接构成,其目标应用需要在Gbit/s到几十Gbit/s的网络环境中以线速处理数据包,具有实时、资源受限和异构的特点,目前的系统设计和开发方法难以达到性能和效率兼顾.通过分析硬件和应用,总结在基于网络处理器的系统中应用组件技术的基本原则,可应用组件技术来解决传统方法的问题.提出的组件模式抽取了网络处理器在硬件体系结构和目标应用方面的特征,可以简化系统建立并能够对系统行为进行预测.     

面向网络处理器的软件组件框架研究

网络处理器通常由多个异构的处理和内存单元通过片上网络连接构成,其目标应用需要在Gbit/s到几十Gbit/s的网络环境中以线速处理数据包。基于网络处理器的应用有实时、资源受限和异构的特点。组件技术对于复杂的嵌入式系统是一种十分有前途的方法。本文以一种典型的网络处理器为例,说明了在基于网络处理器的系统中应用组件技术时,对组件框架的要求,讨论了组件组合框架和运行时框架,并定义了组件框架服务。利用提出的组件框架,可以实现软件性能工程。     

云服务平台负载均衡器的网络设计与实践

云服务平台中,负载均衡器把网络请求分发到的可用云服务器上,改变了原来客户端服务器数据包一对一的收发过程,需合理设计负载均衡器的网络接入。根据采用IP负载均衡技术不同,负载均衡器有透明、反向代理、三角三种网络工作模式。通过对三种模式数据包转发过程的详细分析,做出了适应各自模式特点的网络设计。透明模式中可通过配置网络设备策略路由,保证负载均衡器仅处理所有客户端和服务器间的往返数据包。反向代理模式可充分利用连接复用优化服务性能,通过在http header中写入读取X-Forwarded-For字段的方式获取客户端源IP。三角模式通过配置服务器loopback地址和MAC寻址方式实现高性能、不对称网络传输。在实际工作中应根据应用特点,选择不同的模式或者混合使用。     

链路相关性欺骗攻击与检测机制

近年来的研究工作表明,无线通信中的数据包传输在不同的链路上存在接收相关性,这一现象对无线网络环境下不同通信协议的性能都有着很大的影响。现有的链路相关性感知协议的性能提升大都依赖链路相关性度量的准确性。然而,通过分析发现,无线网络自身的移动性、射频通信等特点导致其在通信过程中存在着各种威胁与网络攻击。文中结合链路相关性,提出链路相关性感知协议的欺骗攻击机制,即当网络中的源节点发送数据包时,相应的接收节点通过恶意修改自身维持的数据包接收位图中的数据来欺骗源节点,从而达到篡改同一源节点的不同邻居节点之间的链路相关性度量值的目的,因此,该攻击机制会降低协议的传输性能。针对这一攻击机制,文中提出了对应的恶意节点检测机制,即利用Watchdog机制对网络中节点的行为进行检测,从而得出真实的数据包接收位图。仿真结果表明,提出的链路相关性欺骗攻击机制增加了通信协议的数据包重传次数,降低了协议传输的性能,同时基于Watchdog的恶意节点检测机制对这一攻击具有良好的防御力。     

车载网络IPv6隧道的设计与实现

为了解决车载网关中异构网络与互联网的通信问题,设计了一种基于Linux虚拟设备的隧道,该隧道能实现IPv6数据包穿越NAT和CDMA的IPv4网络,并与车载异构网络互联。同时利用Linux中的模块动态加载特性及虚拟网络设备来灵活配置隧道参数,从模型层次上,在TCP/IP协议栈的网络层和物理设备驱动层之间设计了一个虚拟网络设备,所有的IPv6数据包在发送和接收之前均被本网络设备截获,并进行协议封装和解析。实验结果表明,该隧道可以高效稳定地使IPv6客户端穿越无线链路的IPv4网络,并与IPv6服务器端进行通信。     

基于FPGA的50GMII设计与实现

为提高通信网络设备中以太网接口的带宽能力，需要提升以太网媒体独立接口（Media Independent Interface,MII）的数据转换效率。利用FPGA可实现硬件加速的优点，通过拓展接口数据位宽和提高时钟频率的方法，采用多模块并行计算处理模式，设计实现具有50 Gbit/s的MII模块（50GMII）。相较已有的10 Gbit/s以太网MII规范，所设计的接口数据位宽发生改变，在提高整体模块数据转换效率的同时，可以保证时钟频率不至于大幅提高，有利于设计模块的稳定性，高位宽数据的组帧转换处理成为本设计的重点。实践表明，该方法能够正确实现以太网用户侧和线路侧的数据格式转换，并达到50 Gbit/s数据吞吐速率，具有较强的实用性。     

无线网络链路质量感知的机会网络编码机制

现有的无线网络编码机制大多没有考虑无线链路质量对于通信性能的影响,导致网络吞吐量降低。针对这一问题,提出一种链路质量感知的机会网络编码机制(LONC)。该机制充分利用无线媒介的共享特性,将网络编码和机会转发技术相结合,通过期望传输次数来计算数据包传输效用值,用于衡量数据包传输效率。在此基础上,根据效用值动态分配数据包调度优先级,使得高优先级的数据包有更高的概率获得转发机会,从而有利于提高网络吞吐量。仿真结果表明,LONC机制能够显著提高网络的吞吐量,在一定程度上保证了数据的可靠传输。     

基于多空间内存共享的高速网络链路数据包捕获方法*

结合共享内存和NAPI技术提出了一种基于通用硬件平台和开源软件实现的高速网络链路数据包捕获方案,能够将数据包的捕获能力和捕获效率提升到一个新水平.通过实验表明,在通用PC服务器上实现该方案完全能够满足千兆链路的监测需求,数据包处理能力可达到线速148.8万pps.     

VANET城市场景下一种优化的地理信息路由协议

车辆的高速移动以及城市场景中的障碍物使得车辆间的通信链路变得异常脆弱。而现有的多数地理信息并没有考虑链路的稳定、可靠性,产生了高的数据包丢失率和高的数据包传输时延,降低了网络性能。为此,提出了一种优化的地理信息路由协议IGR(Improved geographical)。IGR协议在数据包转发过程中,考虑了源车辆离候选车辆间的相对移动方向、候选车辆离目的车辆的距离以及beacon接收率,尊重车辆间无线链路的不稳定性事实。IGR协议择优选择具有稳定链路的车辆作为下一跳数据包转发节点。最后,评估了提出的IGR协议,并与现有的地理信息路由进行比较分析。结果表明,提出的IGR协议在数据包传输时延、数据包传输率性能优于GPCR和RBVT-R协议。     

基于NIO框架的TeeTime信息平台的设计与实现

Java在网络应用开发中使用非常广泛,在当前Web2.0时代更加强调应用和客户的互动性,对网络服务器的并发处理能力提出了新的需求。但采用Java传统的服务器通信技术的网络应用程序并发处理能力低下,所以,研发出一套新的Java网络通信开发框架尤为必要。本文一开始对阻塞I/O技术做了详尽的分析,在研究和学习JDK1.4提出的NIO技术的基础上,应用基于JAVANIO的服务器通信框架:反应器模型和阿帕奇的MINA开源框架,设计了信息平台的数据通讯模块最后,通过并发性能测试得出的数据比对,本文研究与设计的Teetime服务平台的数据通信模块稳定并且高效。