利用直连网络实现可扩展路由器

Internet的迅速发展直接表现为用户流量的迅速增长,这就要求路由器必须提供更大的容量.传统的路由器由线卡和集中式交换网络构成.集中式交换网络只能支持有限的端口数目,而且随着端口数目的增加,调度算法也变得越来越复杂,所以交换网络正成为整个路由器的性能瓶颈.集中式交换网络还是路由器的单一失效点,无法提供令人满意的容错性能.直连网络具有良好的扩展性和容错性.其中,3-D Torus拓扑结构已被成功应用到可扩展路由器的设计当中.但是在实际应用中,3-D Torus结构受到等分带宽的约束,限制了扩展规模.介绍了一种新型的直连网络结构,称为蜂巢式结构.将对蜂巢结构作简单的改动,修改后的拓扑表现出很好的拓扑属性.基于该结构,提出了两类最短路径路由算法.其中,负载均衡的最短路径路由算法较好地利用了直连网络路径多样性的特点,针对均匀随机和Tornado两种类型的流量都表现出较低的分组延时和较高的吞吐量.另就队列长度和单节点调度算法等方面对路由算法的影响进行了讨论.蜂巢结构为可扩展路由器的设计提供了新的选择.     

路由器可扩展技术研究

针对目前网络对于路由器可扩展性的需求,详细介绍了与路由器可扩展性相关的几种关键技术。主要包括路由器交换容量扩展技术、路由器交换端口速率扩展技术、多协议高速转发可扩展技术等,深入分析这些技术的特点,并提出路由器交换容量、交换端口数目、端口速率以及多协议高速转发扩展的实现方案。     

基于HCM的可扩展路由器体系结构MER

本文提出了基于层次化协同模型的多维可扩展路由器MER。参考Open Router路由器模型,利用层次化协同模型实现了独立于数据层的控制平台CSP,奠定了开放控制的基础;基于功能插件和抽象插件构造了基于插件的路由器抽象层PRA,分离了控制与转发平面,支持路由器转发平面功能的动态扩展;并举例说明了MER中高效的网络应用控制路由选择机制,体现了直接控制原理,有助于设计更为复杂的控制策略。模拟结果表明,MER具有良好的扩展性,支持网络应用直接控制,为控制平面智能化奠定基础。     

可扩展路由器

对可扩展路由器的研究现状进行了综述,并在可扩展路由器体系结构和模型研究的基础上提出其分层模型,将可扩展路由器"自底向顶"地划分为互连结构和数据交换层,路由查找层、标准接口层、分布式操作系统层、分布式路由行为层和单映像管理层6层,并综述了每层的研究进展.最后进行了总结并分析了当前可扩展路由器发展的难点.     

采用高维路由节点构建直连式可扩展路由器

可扩展路由器是当前核心路由器研究的热点,直连式可扩展路由器是可扩展路由器研究的一种重要分支.但是,目前直连式可扩展路由器的研究局限于采用低维路由节点的方式进行扩展,这种方式构建的路由器其可扩展互连结构的网络直径增长较快而等分带宽增长较慢.针对该问题,提出采用高维路由节点构建直连式可扩展路由器的思想,认为构建直连式可扩展路由时,路由节点的维要根据路由节点的交换容量和分组延时决定.在分组延时小于某个界的情况下,路由节点的交换容量越大它的维也应该越高这样才能使路由器的可扩展互连结构有最大的等分带宽和最小的网络直径,使路由器在满足分组延时要求的情况下具有最大的交换容量.从理论上分析了该思想的可行性,仿真结果进一步验证了理论分析的正确性.     

虚拟可扩展路由器架构的研究

路由器是组成计算机网络的实现中采用的一部分特殊技术作了深入的考察与分析.从中可以看出VERA是一种具有良好可扩展性的软件路由器架构,具有很好的应用前景和研究价值.     

片上网络中低延时可扩展的路由器结构设计

为了满足片上网络中路由器能同时支持多个IP核的要求,并同时具有较好的延时性能,设计了一种分布式路由和仲裁的路由器结构。其中的仲裁模块根据当前路由器各输入端口的请求状态和下一路由器相应输入端口缓冲器的状态进行仲裁,此仲裁方法提高了数据包传输的成功率,从而降低了传输延时,使路由器具有良好的延时性能,同时仿真结果表明:该路由器在面积开销方面具有良好的可扩展性。     

SuperStar:一种可扩展高阶互连拓扑结构

随着高速信号传输技术和VLSI技术的发展,使用高阶路由器来应对因高性能计算机峰值性能不断攀升给高性能互连网络带来的新挑战已是发展需求;同时,如何利用高阶特性减少互连网络延迟和成本开销,以支持更大的网络规模是设计高性能互连网络拓扑结构的关键和突破点。针对目前基于高阶路由器的典型拓扑结构进行了分析,并在此基础上提出一个新的高阶拓扑架构SuperStar,其不仅具有较短的网络直径而且具有良好的可扩展性;通过在一个基于OMNeT++平台自主开发的高阶互连网络性能测评模拟器上设定不同的通信负载,测评各种拓扑结构在通信系统下实际的网络延迟和吞吐率的走势,以分析SuperStar的通信开销。     

一种基于维序的多路径交换网络路由算法

交换网络是高性能路由器的核心。由于可扩展性好,性能价格比高,3D-Torus等多级交换网络已经在T比特路由器中得到应用。交换网络路由算法是T比特交换网络中的关键技术之一。本文面向3D-Torus,提出了一种基于维序的多路径路由算法。该算法针对交换网络的要求,在多条等代价最短路径上平衡负载,简单高效,易于硬件实现。     

基于Clos网络的高阶路由器结构

路由器为高性能互连网络的关键组成部分,利用高阶路由器可灵活构建网络直径低、路由路径丰富、容错性能高的拓扑结构。分层结构将整个路由器分成多个子交叉开关实现,子交叉开关规模较小,典型实现为子交叉开关的数量等于路由器端口数,每个子交叉开关对应一个输入/输出端口。分层结构每个子交叉开关的输入和输出都设有缓冲区,导致分层结构路由器内部有大量缓冲区,扩展性受限。网络结构将用于构建系统的网络拓扑实现在片内,如通过网格、全互连或胖树连接较小的交换机,并通过集成电路技术实现在一个路由器中,对外表现为一个高阶路由器。网络结构成本低,构建系统网络后除了要考虑系统网络拓扑的性能,还需要考虑路由器本身的路由问题。提出基于Clos网络的分层结构路由器,综合了传统分层结构高性能和网络结构低成本的优点,并提出2种Clos网络的调度算法,在均匀流量模式下接近100%带宽,RTL综合评估其实现最多减少面积25.9%。     

Research on Next-Generation Scalable Routers Implemented with H-Torus Topology

The exponential growth of user traffic has been driving routers to run at higher capacity. In a traditional router, the centralized switching fabric is becoming the bottleneck for its limited number of ports and complicated scheduling algorithms. Direct networks, such as 3-D Torus topology, have been successfully applied to the design of scalable routers. They show good scalability and fault tolerance. Unfortunately, its scalability is limited in practice. In this paper, we introduce another type of direct network, called H-Torus. This network shows excellent topological properties. On its basis, the designs of line card and routing algorithms are introduced. Extensive simulations show that the routing algorithm is very important in such a system and results in low latency with high throughput.     

高性能路由器交换结构及接口标准选择研究

文章针对高性能路由器的交换结构及接口标准选择进行研究,首先简要地介绍了交换结构的分类,其次讨论比较了三种交换结构接口标准的优缺点,通过从数据通路和流量控制两方面分析,提出NPSI是高性能交换结构接口的正确选择,最后结合课题研究给出了基于NPSI的流控技术实现案例。     

高速IP路由器中输入排队调度算法综述

高速IP路由器一般采用基于定长信元的交换结构,其可扩展性和性能分别受排队策略和调度算法的影响.基于输入排队策略的路由器具有良好的可扩展性,但需要一个有效的调度算法的支持,才能保证吞吐率和延迟等性能.主要讨论输入排队调度算法,将现有的调度算法分为4类:最大(无权重)匹配、最大权重匹配、稳定婚姻匹配和确定型调度.对每一类算法,从技术特点和性能指标两个方面进行比较和分析.最后给出了输入排队调度算法的发展趋势.     

基于分布相似度迁移的关键路由设备检测

在基础设施网络(如电力网、互联网等)设施中,往往会出现关键节点,主要表现为节点流量大、在网络中位置关键等,其性能不稳定将制约网络部分区域的功能。因此从提高关键基础设施的性能和安全性的角度出发,针对关键基础设施的检测成为一个重要的研究课题。提出了一种新颖的基于分布相似度迁移的互联网关键路由设备的检测算法,其目的是自动地检测当前互联网线路中的关键路由设备。在真实环境中,不同线路中不同路由设备的行为特征由于若干客观因素(网络状态、路由设备性能等)导致其分布通常不相同。因此,所提方法主要基于路由之间的分布相似度迁移:首先在目标域(当前路由)中通过谱聚类方法自动判断出可疑的路由设备,然后通过提出的基于分布相似度迁移的分类器对上一步中检测出的可疑路由设备进行分类。在华为公司提供的真实数据集上进行的测试表明,所提方法能够有效发现线路中的关键路由设备,同时能够根据不同线路之间的分布相似度迁移来提高分类结果。     

基于课证融通的路由器与交换机课程虚拟实训体系构建

充分利用虚拟实训环境构建路由器与交换机课程＂V-3＂虚拟实训体系,将学习该课程必备的能力训练在虚拟环境中完成,让学生操作虚拟设备如同操作真实设备;并针对该体系提出了＂1432＂三段式层次实训教学模式。     

基于小波的图像可分级编码研究

图像渐进传输、多质量服务以及图像数据库浏览等多分辨率环境下的多媒体应用导致了图像可分级编码思想的产生．本文首先对图像可分级编码的概念进行了解释，然后以图像可分级编码的种类为线索，对基于小波的图像可分级编码技术的发展和常用技术进行了综述，特别对MPEG-4和JPEG-2000中图像的可分级编码技术进行了讨论，最后对静态图像编码技术的发展方向进行了展望．     

NGN的路由拥塞控制研究

随着网络业务的急剧增长,人们越来越关注网络的性能,基于下一代网络体系的拥塞控制机制是目前研究的热点问题。本文从拥塞控制的路由角度出发,分析了拥塞产生的原因以及IP网络的拥塞控制问题,探讨了下一代网络的路由拥塞控制策略。