一种基于流聚合与拥塞避免的SDN快速故障恢复方案

针对主动式故障恢复方案会忽略备份路径的TCAM存储资源消耗和故障恢复后的拥塞问题，提出一种基于流聚合与拥塞避免的SDN快速故障恢复方案FACAR。FACAR是一种具有拥塞感知、低存储开销的主动式快速故障恢复方案，将通过同一链路的流视作一个或几个聚合流，并为这些聚合流提前配置保护路径。将FACAR方案形式化表示为一个整数线性规划问题，然后提出一种基于贪心的启发式算法ILP-FACAR以求解最少配置备份转发规则的数量。实验结果表明，FACAR可以满足单链路故障后的快速恢复需求，而且相比于其他故障恢复方法，FACAR可以保证在故障恢复后的网络中无链路拥塞问题，且大大减少了备份流规则的TCAM资源消耗。     

基于多路由配置的数据中心网络故障恢复研究

针对数据中心网路故障恢复问题,提出一种使用多路由备份配置MRC(Multiple Routing Configuration)的IP快速恢复算法。通过研究MRC主动恢复过程对数据中心网络中链路负载分布的影响以及网络链路利用率的分布,在最短路径算法中引入自适应权重分布模型。该模型能有效地分离高负载链路的数据流量到其他可用链路,减少网络拥塞。实验结果表明,对比传统的MRC算法,改进后的算法(Modified MRC)能够通过有效降低最大链路利用率来实现更均衡的网络流量负载分布。     

基于流调度选择的DCN动态负载均衡算法

针对数据中心网络(data center network,DCN)动态调度导致的负载不均衡问题,提出了基于流调度选择的动态负载均衡(dynamic load balancing based on flow scheduling selection,DLBFSS)算法。该算法首先计算拥塞链路上各条大流的等价最短路径,并删除不满足流带宽需求的路径;然后计算剩余路径的可用吞吐量,选择可用吞吐量最大的路径作为最优调度路径;最后根据大流的带宽和最优路径的负载定义调度的拥塞概率,将拥塞概率作为大流调度选择的依据。实验结果表明,与传统ECMP（equal-cost multi-path）路由和现有大流调度算法相比,DLBFSS能够减小网络时延,提高流的带宽利用率,保证了更好的负载均衡。     

基于流量调度的SDN数据中心网络拥塞控制算法

针对采用软件定义网络(SDN)的数据中心网络拥塞的问题,提出一种基于流量调度的数据中心网络拥塞控制算法。当链路发生拥塞时,该算法首先判别拥塞链路中 链路上关键度最大的大流,然后对大流进行重路由计算,选择调度开销最小的流,并进行调度代价计算,最后对调度代价最小的流进行调度。实验结果表明,所提算法能够有效缓解网络拥塞,降低丢包率,提高链路利用率,使得网络性能更为稳定。     

企业网络链路负载均衡设计

企业网络链路负载均衡服务能够平衡网络链路的通信负载,根据实时响应时间进行判断,将任务史由负载最轻的链路来处理.提出一个双链路分别连接不同ISP的设计方案,该方案能够实现真正的智能通信管理和最佳的网络性能,链路故障切换和多重冗余特性可以让通信绕过故障点,从而使网络通信始终保持运行和可访问性.     

基于软件定义网络的可靠性虚拟网络映射保障机制

在软件定义网络（SDN）虚拟网络映射中,现有研究者主要考虑请求接受率方面,而忽视了SDN中底层资源失效的问题。为此,针对SDN中可靠性虚拟网络映射（SVNE）问题,提出了一种联合先验式保护和后验式恢复的虚拟网络映射保障机制。首先,在虚拟请求接受之前,对SDN物理网络区域性资源进行感知;然后,采用先验式保护机制为映射域内相对剩余资源变小的虚拟网络元素预留备份物理资源,并将此扩展虚拟网络通过D-ViNE算法映射至物理网络中;最后,在未备份虚拟网络元素发生故障时,采用后验式恢复算法完成故障的恢复,对节点和链路分别采用重映射和重路由的方法完成恢复。实验结果表明,与基于SDN的生存性虚拟网络映射算法（SDN-SVNE）相比,在虚拟请求接受率方面提高了21.9%。另外,该保护机制在虚拟级别故障恢复率、物理级别故障恢复率等方面也具有优势。     

基于SDN的高性能QoS保障低轨道卫星星间路由算法

低轨道卫星通信系统具有全球覆盖性、移动性、可扩展性等优势,在提供全球互联网服务、灾难应急处理等方面发挥重要作用,但由于星上有限的存储和计算资源,传统路由算法不适用于低轨道卫星通信网络。结合软件定义网络架构,提出一种支持服务质量（QoS）的高性能低轨道卫星星间路由算法。根据剩余链路持续时间定义星间链路生存时间,确定每条星间链路的稳定度,缓解由于链路切换导致的业务路径重构问题。基于高轨道卫星得到的星间链路的流量状态,定义链路负载矩阵,给出星间链路负载度函数,并利用标签交换路径集合获得每条路径的负载度,避免节点拥塞,实现网络负载均衡。针对不同要求的业务服务类型定义权重因子矩阵,通过调整因子来减小瓶颈节点对路由算法的影响,满足多用户的QoS要求。仿真结果表明,在不同的QoS要求下,该算法在业务时延、系统吞吐量、网络负载均衡等方面均具有明显优势,且算法复杂度低,大幅节省了有限的星上存储与计算资源。     

以太网通道技术的实现与应用简

采用太网通道技术来增加链路间的带宽,并且实现链路间数据骨干线路热备份,保证数据网络的不间断服务,实现负载均衡;结合cisco设备在交换机间捆绑两条或多条链路配置形成以太网通道;通道形成后链路间带宽明显增加;链路部分故障中断,交换机重新学习,建立新的物理链路继续通信;故障排除后交换机会自动恢复通告。     

多种群粒子群的SDN控制器故障恢复算法

针对软件定义网络(software defined network,SDN)中控制器发生故障问题,提出了一种基于多种群粒子群算法的SDN控制器故障恢复策略.从其他正常工作的子控制器集合中挑选出能够容纳失控交换机负载的备份控制器集,将精英种群与子种群组成多种群粒子群,采用预选和交互机制演化出备份控制器的最优位置,以保证交...     

基于时隙传输的数据中心路由算法设计

基于软件定义网络（SDN,Software Defined Network）的数据中心流量工程,能够通过对全局视图的网络管控,动态选择路由路径规避拥塞发生的风险,但是在制定路由策略的时候经常会对数据流进行迁移,尤其是针对大流的迁移容易造成数据流丢包以及接收端数据包乱序的问题.本文提出“基于时隙的流片装箱算法（FLAT,Flowlet-binned algorithm based on timeslot）”,通过集中控制的方式获取链路状态信息并计算出合理的数据流传输时隙值,能够避免在数据流迁移过程中的丢包以及接收端数据包乱序问题,同时在充分利用数据中心冗余链路的前提下,实现高效和细粒度的流量均衡.通过在Mininet仿真平台中部署并与ECMP以及GFF路由机制相比较,在链路高负载情况下,丢包率相比分别下降90%和80%,而吞吐量分别能提升44%和11%,实验结果展示了FLAT的优越性能.     

Joint coverage and link utilization for fast IP local protection

To mitigate the impact of failures, many IP Fast Local Recovery (IPFLR) schemes have been proposed to reroute traffic in the events of failures. However, the existing IPFLR schemes either aimed to find the alternate backup routes to protect failures, or focused on balancing the traffic load routed on the backup routes. Furthermore, in Internet, flows are often managed by shortest path routing, and therefore purely determining the backup routing paths is not sufficient in protecting the error-prone networks. In this paper, we propose a Simulated Annealing based Load balancing and Protection (SALP) scheme to determine link weights for balancing link utilization in the non-failure state and simultaneously construct backup routing tables for protecting any single link failure in IP networks. In our proposed scheme, the two most significant issues, (1) load balancing and (2) coverage, are jointly considered to recover the network operation from single link failures. In the proposed scheme, upon a failure, only the nodes adjacent to a failure are activated to divert affected traffic to backup paths without disturbing regular traffic. Numerical results delineate that the proposed scheme achieves high coverage rate and load balancing at the expense of slightly increasing the entries of backup routing table.     

三维水声传感器网络中多径容错路由协议研究

针对三维水声传感器网络中因节点或链路故障导致的路由性能低下问题,提出一种多径容错路由协议。该协议通过为每个节点设计一种称为后备箱的数据结构,并利用节点的路由表和后备箱构造主后备链路和辅后备链路,以便在节点或链路发生故障的情况下修复路由路径,确保数据的正常传输。仿真结果表明,多径容错路由协议可以减小节点或链路故障对数据传输率和网络吞吐量的影响。     

Loop-free alternates and not-via addresses: A proper combination for IP fast reroute?

The IETF currently discusses fast reroute mechanisms for IP networks (IP FRR). IP FRR accelerates the recovery in case of network element failures and avoids micro-loops during re-convergence. Several mechanisms are proposed. Loop-free alternates (LFAs) are simple but cannot cover all single link and node failures. Not-via addresses can protect against these failures but are more complex, in particular, they use tunneling techniques to deviate backup traffic. In the IETF it has been proposed to combine both mechanisms to merge their advantages: simplicity and full failure coverage.This work analyzes LFAs and classifies them according to their abilities. We qualitatively compare LFAs and not-via addresses and develop a concept for their combined application to achieve 100% single failure coverage, while using simple LFAs wherever possible. The applicability of existing LFAs depends on the resilience requirements of the network. We study the backup path length and the link utilization for both IP FRR methods and quantify the decapsulation load and the increase of the routing table size caused by not-via addresses. We conclude that the combined usage of both methods has no advantage compared to the application of not-via addresses only.     

一种基于软件定义网络的服务功能链优化部署机制

针对软件定义网络环境下现有服务链部署方法未能充分考虑全网资源利用率的问题,提出了一种基于高效启发式算法的服务链优化部署机制。首先,给出了服务链部署的总体结构,并引入了整数线性规划模型对其进行数学建模;其次,提出了一种高效启发式的模型求解算法,该算法以先排序后贪心的方式,能够在满足资源和时延约束下有效利用网络资源和均衡负载。仿真结果表明,与其他部署算法相比,该算法在降低负载均衡度和时间复杂度的同时提高了请求接受率。     

多路径负载均衡性能仿真分析

在网络拥塞条件下进行大数据量的文件传输时,单一传输路径会导致较长的文件下载响应时间.在计算机网络仿真平台上,设计了开放式最短路径优先(OSPF)多路径负载均衡算法,得到了文件下载响应时间及链路吞吐量等网络性能参数.仿真表明:网络层采用多路径负载均衡技术的路由协议,可以优化网络资源利用率;传输层采用用户数据报协议(UDP),则可以进一步降低文件下载响应时间,提高网络性能.     

一种采用流切割实现报文保序的负载均衡算法

网络链路过载或链路失效时,使用负载均衡技术可以避免网络发生拥塞。负载的分派粒度决定了负载均衡系统的均衡性能。分派粒度越细,均衡效果越理想。基于包水平粒度的负载分派可以实现理想的均衡性能,但是会造成同一TCP业务流中报文乱序;基于流水平的分派可以保证报文不乱序,但均衡效果不理想。提出了按照报文段粒度分派负载的FSLB算法。仿真实验表明,该算法可避免报文乱序并能达到较理想的均衡效果。     

基于SDN网络大象流负载均衡算法研究

负载均衡算法是通过对网络中的流量进行调度来提高网络资源利用率,是计算机网络中的一个重要研究方向;针对网络中大象流导致的网络拥塞和老鼠流的排队时延等负载不均衡问题,提出了带宽和时延加权负载均衡(BD-WLB)算法来提高负载均衡性能,综合考虑了大小流之间的流量特征不同,改进了传统算法的路径计算方式;算法通过控制器来获取网络流量和状态信息;然后利用带宽和时延等网络状态参数来为大象流和老鼠流分别计算最优路径;采用P4语言来对数据平面转发流程进行优化处理;实验结果表明,在高负载状态时,BD-WLB算法相比于ECMP算法提高了38.4%的网络吞吐量和41.9%的链路利用率,降低了41.8%的网络时延;使网络资源得到了更好的利用,证明了BD-WLB算法的可行性和有效性。     

Multicast protection scheme in survivable WDM optical networks

The protection design is a key issue in survivable wavelength division multiplexing (WDM) optical networks. Most researches focused on protecting unicast traffic against the failure of a single network component such as a link or a node. In this paper, we investigate the protection scheme for multicast traffic in meshed WDM optical networks under dual-link failure consideration, and propose a novel protection algorithm called shared segment protection with reprovisioning (SSPR). Through dynamically adjusting link-cost according to the current network state, SSPR establishes a primary light-tree and corresponding link-disjoint backup segments for each multicast connection request. A backup segment can efficiently share wavelength capacity of its working tree or the common resource of other backup segments. Capacity reprovisioning establishes new segments for the vulnerable connections after a link failure and tolerates following link failures. The simulation results show that SSPR not only can make good use of wavelength resources and protect multicast sessions against any single-link failure, but also can greatly improve the traffic restorability in the event of dual-link breakdown.