基于OSPF的保护隧道实现研究

网络故障影响网络端到端性能。现有网络故障的恢复难以满足用户对端到端性能的要求。研究如何提高网络从故障中自我快速恢复的能力,已经成为近年来网络研究的热点。保护隧道方案是适用于对称链路、二连通网络的一种非常高效的方案,可对单节点故障提供100%的保护。本文对保护隧道方案在实际应用中面临的网络虚节点处理、非对称链路处理、末端网络处理和多路径情况处理等问题进行研究,设计了一种通用的链路状态协议保护隧道方案,提高了网络在故障状态下的快速恢复能力。我们通过对Quaaga开源路由软件OSPF协议进行扩展,设计和实现了原型系统,并在CERNET2网络环境进行部署。实验结果表明,保护隧道方案能够有效地提高网络应对故障的能力,减少网络故障对端到端性能的影响。     

基于粒子群权值优化的网络可生存性增强方法

针对网络中发生频率最高的单链路瞬时故障,提出了一种应用粒子群算法优化链路权值来增强网络可生存性的方法。引入费用函数对利用率过高的链路赋以惩罚性的高费用来避免链路过载,以网络在无故障场景下最高链路费用与单链路故障场景下最高链路费用的加权和作为目标函数,建立了优化算法模型,并应用粒子群优化算法求解最优权值。实验结果表明,算法求得的权值可以使网络在故障条件下保持较低的链路利用率,避免了因流量转移而造成网络拥塞,增强了网络可生存性。     

基于链路负载分级的无线Mesh网信道分配算法

由于无线Mesh网络信道分配算法的性能增益与网络的流量负载特点密切相关,在对多射频多信道无线Mesh网络的流量特点进行分析的基础上,提出一种静态信道分配的启发式算法LPFCA。该算法根据无线链路在网络拓扑中的位置信息来估计无线链路的预期负载情况,并对网络中无线链路的预期负载进行量化分级,利用整数线性规划方法对信道分配进行描述并应用目标函数对信道分配进行优化,使网络总的干扰权重最小化。仿真结果表明,相比于现有的算法,该算法在吞吐量上平均提升了18.9%。     

基于节点可靠度的虚拟SDN网络映射算法

为应对网络故障,提升网络的可靠性,该文针对SDN网络环境设计了节点的可靠度指标,提出了基于节点可靠度的虚拟SDN映射算法。在初始可靠映射阶段,该算法根据节点可靠度指标进行vSDN映射,部署控制器时兼顾了控制器与交换机的时延,同时考虑控制网络的重要性,为控制网络构建相应的备份资源;在故障恢复阶段,针对物理SDN网络单节点或单链路故障,算法使用迁移方法应对控制节点失效的情况,使用重映射方法应对其他故障。仿真结果表明,算法在请求接受率、故障恢复率、有效承载率和平均控制时延等指标上取得了较好的结果。     

LEO／MEO卫星网络中的一种抗毁动态路由算法

要首先分析了目前卫星网中流行的离线路由算法由于无法获知当前网络中流量的分布和链路的状态，因此无法对路由进行优化．也无法绕开故障链路的缺陷。针对这些缺陷，提出了一种抗毁动态路由算法。该算法首先通过一种基于簇的星问链路状态信息传递子算法，以较低的带宽开销将链路状态信息传遍全网；然后利用边界卫星源路由子算法。对链路状态、路由切换等因素进行综合优化。在Iridium系统模型的基础上对离线路由算法和抗毁动态路由算法进行了仿真，仿真结果证明后者具有更好的性能，尤其在部分链路故障时，优势更加明显。     

基于拥塞及内存感知的SD-WAN故障恢复

在软件定义广域网(SD-WAN)中, 链路故障会导致大量丢包, 严重时会引起部分网络瘫痪. 现有的流量工程方法通过在数据平面提前安装备份路径能够加快故障恢复过程, 但在资源受限的情况下难以适应各种网络故障情况, 从而使恢复后的网络性能下降. 为了保证网络在故障恢复之后的性能并减少备份资源的消耗, 本文提出一种基于拥塞及内存感知的主动式故障恢复方案(CAMA), 不仅能够将受影响数据流进行快速重定向, 还能实现负载均衡避免恢复后潜在的链路拥塞. 实验结果表明, 与已有方案相比, CAMA能有效利用备份资源, 在负载均衡上有较好的性能, 且仅需少量备份规则即可覆盖所有单链路故障情况.     

Segment Routing体系结构中的域内路由保护方案

学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高域内路由协议应对故障的能力，从而加速网络故障恢复，降低由于网络故障引起的网络中断时间。目前互联网普遍采用的路由保护方案包括LFA和U-turn，由于它们的简单和高效，受到了互联网服务提供商的支持，但是这两种方案的单链路故障保护率较低。因此，段路由（Segment Routing，SR）被提出解决上述两种方案存在的问题，已有的针对SR的研究主要集中在其体系结构和应用场景。研究如何在SR中计算segments，将该问题表述为一个整数线性规划问题，提出一种两阶段的启发式算法（Two Phase Heuristic Algorithm，TPHA）求解该问题，将算法在不同网络拓扑中进行了模拟。模拟结果表明，TPHA的单链路故障保护率远远高于LFA和U-turn的单链路故障保护率。     

基于贝叶斯征兆解释度的链路故障定位算法

针对故障和征兆关系不确定的网络中故障定位算法检测率低和误检率高的缺陷,提出了一种基于贝叶斯征兆解释度的链路故障定位算法。该算法以概率加权的二分图作为故障传播模型,通过处理贝叶斯后验概率信息,定义一种新的参数贝叶斯征兆解释度,并基于该参数对可能链路故障进行判断,得出最优故障假设集合,实现链路故障定位。理论分析和仿真实验表明,该算法具有较低的计算复杂度,且在小规模不确定网络中具有较高的故障检测率和较低的故障误检率。     

网络故障排解

介绍了网络故障的一般的排解思路,尝试从一般电脑操作员的角度对网络故障进行诊断、定位和排解．从网络故障的对象对链路、主机和网络设备故障进行排解,对网络管理员对网络故障的排解具有一定的指导意义。     

基于着色树优化的网络并发链路故障快速恢复方法

为了实现网络并发链路故障的快速恢复,提出一种基于改进人工鱼群算法着色树优化的故障快速恢复方法.首先从备份拓扑构造、着色树生成及流量转发三个方面分析整体恢复方案,在此基础上,建立着色树的生成模型并利用人工鱼群算法对其进行优化以进一步提高其性能,引入变异操作有效解决寻优陷入局部僵局的问题.仿真实验表明,该恢复方案不仅提高了网络在并发链路失效情况下的故障恢复能力,同时在恢复路径及路由备份方面也具有较强的性能.     

基于混合遗传算法的网络拓扑设计

提出了一种由启发式算法和遗传算法混合使用的混合遗传算法用于通信网络中的骨干网拓扑设计。文中骨干网拓扑设计问题是在满足R边连通和跳数约束的情况下使得网络费用最小。在遗传算法中,交叉和变异操作会产生不可行解,可通过增加链路来使不可行解变为可行解。增加链路后,其费用一般要比父代个体大,并且有多余的链路。该文的混合遗传算法是在遗传算法中加入启发式策略,来消除多余的链路,降低子代的费用,加快算法的收敛速度。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于rLFA技术的性能优化及重路由选择算法研究

为进一步提高网络单故障快速恢复能力,基于改进的Remote Loop-Free Alternates(rLFA)重路由技术,提出一种采用混沌粒子群并考虑网络物理传输代价和拥塞代价的重路由选择算法.首先基于rLFA的隧道建立方法对其进行改进,结合引入隧道技术的链路增补方法来实现故障全覆盖,通过设置权重因子来保证在不同业务量下的重路由选择针对性.实验表明,改进的rLFA能进一步提高网络单故障覆盖率,同时结合链路增补方法在保证故障完全覆盖的情况下能够大幅度减少链路增补数量;路由选择算法能够动态选择不同业务量下的重路由路径,在提高网络单故障环境下的传输效率的同时也实现了负载均衡.     

蓝牙自组个人网监听模式下分散网调度算法

蓝牙自组个人区域网络是由具有蓝牙功能的设备组成一个不需额外网络设备,在某个区域内一起自主协调工作,相互间自由通信的独立无线移动网络.网络中的某些节点采用时分复用方式参与多个微微网中并转发网络数据.由于节点在某时刻只能加入其中一个微微网中,这就需要微微网间或者分散网调度算法.监听模式为分散网调度算法提供了一个比较灵活的方式并且无须更改协议.提出了一种基于监听模式的自适应分散网调度算法,有效解决了这个具有挑战性的课题.算法监控各个链路上的流量,并获得流量变化数据,根据这些数据实时改变节点在各个链路上的监听时隙分配比例.通过对算法仿真结果的对比和分析,证明算法能够提高吞吐量,减少传输延迟,改善网络性能.     

A tool for computing computer network reliability

The computation of the reliability of a computer network is one of the important tasks of evaluating its performance. The idea of minimal paths can be used to determine the network reliability. This paper presents an algorithm for finding the minimal paths of a given network in terms of its links. Then, it presents an algorithm for calculating the reliability of the network in terms of the probabilities of success of the links of its minimal paths. The algorithm is based on a relation that uses the probabilities of the unions of the minimal paths of the network to obtain the network reliability. Also, the paper describes a tool that has been built for calculating the reliability of a given network. The tool has two main phases: the minimal paths generation phase, and the reliability computation phase. The first phase accepts the links of the network and their probabilities, then implements the first proposed algorithm to determine its minimal paths. The second phase implements the second proposed algorithm to calculate the network reliability. The results of using the tool to calculate the reliability of an example network are given.     

DCN中基于前馈神经网络的动态多路径负载均衡方法

针对数据中心网络(DCN)中因大象流而引起的网络负载不均衡问题,提出一种基于前馈神经网络的动态多路径负载均衡方法。在拓扑感知和流量信息监控的基础上对大象流进行标记,将收集到的网络流量信息输入前馈神经网络以预估每段链路的负载,并结合优化蚁群算法为大象流寻找最优路径,使大象流根据链路的实时状态完成路径选择。仿真结果表明,该方法能够有效降低网络传输时延,提高链路利用率和网络吞吐量。     

Bandwidth-aware energy efficient flow scheduling with SDN in data center networks

Nowadays the energy consumption has become one of the most urgent issues for Data center networks. For general network devices, the power is constant and independent from the actual transfer rate. Therefore the network devices are energy efficient when they are in full workload. The flow scheduling methods based on the exclusive routing can reduce the network energy consumption, as the exclusive routing paths can fully utilize all their links. However, these methods will no longer guarantee the energy efficiency of switches, as they handle flows in priority order by greedily choosing the path of available links instantaneously. In a previous work we proposed an extreme case of flow scheduling based on both link and switch utilization. Herein we consider general scenarios in data center networks and propose a novel energy efficient flow scheduling and routing algorithm in SDN. This method minimizes the overall energy for data center traffic in time dimension, and increases the utilization of switches and meet the flow requirements such as deadline. We did a series of simulation studies in the INET framework of OMNet++. The experiment results show that our algorithm can reduce the overall energy with respect to the traffic volume and reduce the flow completion time on average.     

饱和非时齐泊松失效过程下网络系统连边交互机理分析

给定由若干连边和节点组成的网络系统,为了有效、经济地提升整个网络的可靠性,一些耦合的2条连边关于整个网络失效的交互机理需要加以分析.首先,采用饱和非时齐泊松过程刻画连边的失效过程,基于组合计数的思想,导出2条连边处于4种不同状态的概率公式,并结合2条连边的联合D-谱,发展联合失效重要度的计算公式,用于分析2条连边关于网络失效的交互机理.理论分析表明,当时间t趋于0或趋于无穷大时,2条连边的交互效果越来越微弱.然后,由于精确的计算联合失效重要度的值是NP-难问题,设计蒙特卡洛近似算法求其值.最后,提供一个路网的算例,其数值结果表明,所提出联合失效重要度计算方法能够有效地阐释2条连边关于网络失效的交互机理.     

主动休眠节点链路的高效节能虚拟网络映射

网络虚拟化,使得智能能量感知网络部署成为可能.由于当前网络为高峰负荷而设计,导致资源利用率不足及能量浪费.而网络设备能量消耗对于流量负载不敏感,资源整合成为有效节能技术.根据虚拟网络映射特点及底层网络能耗,提出虚拟网络映射节能多目标决策模型;由于该模型是混合整数规划模型,求解时间复杂度高,通过分析虚拟网络映射动态特征,构造虚拟网络映射字典库,提出底层网络资源利用率的训练方法以及主动休眠底层节点和链路算法,把虚拟网络映射在一个较小的节点和链路集合中,提高休眠节点和链路数量,实现高效节能虚拟网络映射.系统仿真结果验证了主动休眠方法能够提高底层节点和链路休眠数量,显著减少系统能耗.     

通信网络可靠性评估的一种算法

本文分别对等故障率和不等故障率链路所组成的通信网的可靠性进行分析,提出相应的评估算法,并用实例说明算法执行过程。1、对等故障率链路所组成的通讯网,依据图论统计含网络图所有顶点的支撑子图的数目,然后给出通信网可靠性的估算公式。2、对不等故障率链路组成的通讯网,首先给出生成网络图的所有支撑树的算法,并把其定义为成功函数,利用排它算子,给出评估通信网可靠性的算法。     

PTN网络的二次断纤链路规划算法

在PTN（PacketTransportNetwork）网络规划建设中,需要对光纤链路留出备份带宽,以保证部分光纤断开时,受影响业务有足够的容量进行路由重组。这也是提高网络生存性的有效方法之一。文中首先遍历网络双链路的失效状态,然后断开网络中任意两条链路,通过逐次增加链路容量来保证失效业务能够重组路由;最后提出二次断纤链路容量规划算法并进行试验仿真。结果表明,该算法在节约网络带宽、降低建造成本以及故障容错方面有着良好性能,能够很好应用于传送网络的链路规划中。