无线Mesh网流媒体传输速率控制策略及模型*

基于无线Mesh网（WMN）的网络特征,提出适合WMN流媒体传输的速率控制策略,并给出其相应的模型描述。提出的策略和模型充分利用链路的多样性,降低由重传机制和节点冲突造成的流媒体传输时延增大并改善流媒体传输的性能,同时兼顾WMN接入有线网络的TCP友好性等特征。     

基于MABC的中继系统资源分配策略

针对MABC的中继系统,对资源配置策略的优化问题进行研究,并将功率分配问题和中继选择问题相结合。基于此,提出了一种存在干扰情况MABC模型的多中继系统资源分配策略（IS-MABC-OPOR）。考虑双向中继系统干扰信号对其传输性能的影响,以通信链路信道容量最大化为优化目标,利用拉格朗日方法,对通信链路上的各节点进行了最优功率分配和最佳中继选择,给出了通信链路信道容量最大意义下的资源分配数学表达式。仿真结果表明,该链路的信道容量受中继节点位置以及链路总功率的制约,相比于等功率分配方案（EPA）、随机功率分配方案（RPA）和在所提方案的基础上加大干扰信号的信道增益,IS-MABC-OPOR方案有效提高了系统的信道容量,从而实现资源能够满足更高速率的业务传输需求。     

基于部分可观测马尔可夫决策过程的水声传感器网络介质访问控制协议

针对水声传感器网络低带宽、高延迟特性造成的空时不确定性以及网络状态不能充分观察的问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)的水声传感器网络介质访问控制协议.该协议首先将每个传感器节点的链路质量和剩余能量划分为多个离散等级来表达节点的状态信息.此后,接收节点通过信道状态观测和接入动作的历史信息对信道的占用概率进行预测,从而得出发送节点的信道最优调度策略;发送节点按照该策略中的调度序列在各自所分配的时隙内依次与接收节点进行通信,传输数据包.通信完成后,相关节点根据网络转移概率的统计量估计下一个时隙的状态.仿真实验表明,与传统的水声传感器网络介质访问控制协议相比,基于POMDP的介质访问控制协议可以提高数据包传输成功率和网络吞吐量,并且降低网络的能量消耗.     

面向服务传输的SDN移动网络脆弱性评估模型

针对现有的脆弱性评估算法无法直接应用于软件定义网络(Software Defined Network,SDN),以及评估技术普遍偏向于网络连通,无法针对服务与传输性能对SDN进行脆弱性分析等问题,提出一种面向服务传输的SDN移动网络脆弱性评估模型与算法,设计基于SDN的移动网络脆弱性评估框架。提出一种对基于SDN的移动网络服务器节点与网络设备进行安全脆弱性分析的方法,将静态配置信息和动态运行信息融合评估节点设备的脆弱性,使评估更加全面准确;针对SDN移动网络的服务与传输特性,从传输拓扑和SDN节点活跃度2个方面,计算面向服务与传输的基于SDN的移动网络节点重要度;最后融合节点设备的安全脆弱性和重要度来对基于SDN的移动网络进行脆弱性评估,得到评估结果。通过实例和仿真实验验证了所提算法的有效性,相比同类算法可达到更高的评估准确性。     

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。     

一种无线传感器网络中多应用系统级分布式接入控制策略

本文从无线传感器网络中多应用场景下的能量管理问题出发提出了一个系统级分布式接入控制策略.其目的为在一定的网络初始配置能量的前提下最大化总用户收益期望值.在设计该策略时,本文将多应用接入控制问题抽象成为一个特殊的“动态随机背包问题”,并采用相关理论对该问题建立了模型.为了求解这一模型,本文还提出了一个估计应用Reward及Cost联合概率分布的方案.并采用相关算法对该模型进行了求解,并据此设计了最优系统级分布式接入控制策略.经实验表明,本文提出的分布式接入控制策略能在各种网络初始能量配置下获取显著的总用户收益期望值的提高.另外,经实验还发现可以采用一个最优阈值的＂阈值准则＂来获取次优的接入控制效果,从而大大简化最优接入控制策略的设计.     

软件定义网络中基于网络切片和ILP模型的路由方案

针对软件定义网络(SDN)中数据层的路由优化问题,提出一种基于网络切片和 整数线性规划(ILP) 多约束优化的路由方案。首先,根据多租户业务的链路需求,基于Kruskal算法对数据层中的链路资源进行网络切片,尽可能形成相互隔离的租户子网络。然后,在考虑链路约束和租户业务的服务质量(QoS)约束下, 以最小化传输延迟为目标, 构建一个ILP整数线性规划(ILP)路由优化模型,并获得最佳的路由方案。仿真结果表明,所获得的路由方案具有较少的共享链路,有效降低了链路拥塞和传输延迟。     

基于软件定义网络的反嗅探攻击方法

网络嗅探攻击中,攻击者从网络节点或链路捕获和分析网络通信数据、监视网络状态、窃取用户名和密码等敏感信息。在攻击发生时,攻击者通常处于静默状态,传统的网络防护手段如防火墙、入侵检测系统（IDS）或入侵防御系统（IPS）很难发现并有效抵御攻击。从网络结构入手,提出基于软件定义网络（SDN）的动态路径跳变（DPH）通信机制,依据空间和时间约束条件,动态改变通信节点之间的路径,宏观上将通信流量相对均匀地分布在多条传输链路中,增加网络嗅探攻击中获取完整数据的难度。实验仿真结果说明,在一定的网络规模下,动态路径跳变能够在不明显降低网络传输性能的条件下有效防御嗅探攻击。     

基于时延优化的软件定义网络控制层部署策略

当前大多数软件定义网络（SDN）中控制器的部署方案均重点考虑正常网络状态下传播时延对性能的影响,而忽略了链路故障状态下对时延的影响,针对此问题,提出了一种基于时延优化的控制层部署方案。首先,在综合考虑网络正常运行以及单链路故障等多种网络状态下的最坏情况时延最小化问题的基础上,以网络状态时延作为新的时延优化目标并建立了相应的数学模型。其次,提出了解决上述模型的两种启发式部署算法：基于贪婪算法的控制层部署算法（GA-CPA）和基于粒子群优化（PSO）算法的控制层部署算法（PSO-CPA）。最后,选取了真实网络拓扑及数据进行验证。仿真结果表明,GA-CPA和PSO-CPA两种部署算法均能在不同程度上降低网络状态时延,从而保证了大部分网络状态下的最坏情况时延维持在较低范围。     

基于地址解析的网络节点数据防攻击协议仿真

网络节点受到攻击产生数据泄漏,需要进行防攻击协议设计,提出一种基于地址解析的网络节点数据防攻击协议。设计网络节点分布模型及信道解析模型,采用网络节点链路均衡配置方法设计数据转发控制协议,分布网络节点并部署最优节点。进行节点输出信道的波特间隔均衡控制,构建网络链路转发的信道调制模型,实现地址解析优化下的攻击特征提取,根据地址解析结果,实现对动态无线传感网络的攻击节点的快速定位和攻击检测。仿真结果表明,采用该方法进行网络节点数据防攻击协议设计,提高了节点的数据包转发能力和吞吐量,网络节点数据安全传输性能较好,抗攻击能力较强,提高了网络的安全性。     

基于软件定义网络的数据中心自适应多路径负载均衡算法

针对传统多路径负载均衡算法无法有效地感知网络的运行状态、不能综合考虑链路的实时传输状态以及大多数算法缺少自适应性的问题,基于软件定义网络（SDN）的集中控制和全网管控思想,提出一种基于蜘蛛猴优化的SDN自适应多路径负载均衡算法（SMO-LBA）。首先,利用数据中心网络的感知能力来获取多路径的实时链路状态信息;然后,利用蜘蛛猴算法的全局探索和局部开采能力将链路空闲率作为每条路径的适应度值,并引入自适应权重对路径进行动态评估及更新;最后,寻找数据中心网络中链路占用率最小的路径,确定其为最优转发路径。选用胖树拓扑在Mininet平台上进行仿真实验,实验结果表明SMO-LBA可提高数据中心网络的吞吐量和平均链路利用率,实现网络自适应负载均衡。     

基于系统最优的航空信息网络流量均衡方案

随着未来空战的需求,当前的航空信息网络逐渐暴露出种种不足,如针对不同作战任务网络应具备较强的差异化服务能力、网络中各平台节点间的信息不能得到及时共享、网络规模的增加导致网络中流量发生拥塞和网络架构更加臃肿等问题,而SDN的出现较好地解决了这一问题,通过将SDN与航空信息网络相结合,创新性地提出了一种软件定义航空信息网络。文中面向航空信息网络中的流量传输问题,针对网络中流量分布不均衡的情况,提出了一种基于系统最优(System Optiminzation,SO)的流量负载均衡方案。文中通过构建混合SDN/IP航空信息网络模型,在网络中利用SDN控制器的集中控制特性使SDN节点对业务流量进行多路径转发,进而实现对其调度优化,并定义链路拥塞系数和SDN数据流,以链路利用率最小为目标,利用Wardrop均衡理论分析求解,参照系统最优原则,并提出一种基于SO的流量均衡分配算法。为体现所提算法的优越性,仿真中同时设置了SMR算法和MSR算法,结果表明SOA算法在业务完成率与业务吞吐量方面均有显著提升,如在大规模网络中,MSR和SMR算法的业务完成率分别为58.4%和52.2%,而SOA算法的业务完成率大约为70.5%,性能分别提升了20.7%和35.1%,因此所提算法对网络中流量的转发实现了较好的处理,为解决未来航空信息网络下的流量传输问题提供了一种新思路。     

软件定义网络与传统网络混杂场景下的地址解析协议代理机制

在软件定义网络(SDN)与传统网络混杂场景下,针对以太网中最常见的地址解析协议(ARP)请求数据包泛洪问题,提出一种新型的ARP代理机制。该机制利用SDN对全网集中管控的优势,对接入网络中的主机信息进行记录,实时感知主机动态变化和网络故障并动态更新,从而绝大多数ARP请求可由控制器直接响应。仿真结果显示:该机制继承了以太网简单易用的特点,对终端完全透明,与现有的硬件设备兼容,可降低网络的数据流量,并允许网络环路的存在,从而提高了以太网的可扩展性。     

Reliable Differentiated Services Optimization for Network Coding Cooperative Communication System

Software-Defined Networking (SDN) is a new network architecture with flexibility and scalability, researchers introduced the core idea of SDN into wireless network, and a cooperative communication system based on network coding is proposed. In this paper, we carry on an investigation in differentiated service strategy of network coding cooperative communication system. The meaning of differentiated services is for the different applications take different power for data transmission and the transmission power is associated with their reliability needs. In other words, transmission power control is performed in the presence of known reliability, we named the scheme Reliability-Bounded Transmission Power Control (RTPC) scheme. The RTPC scheme changes the way in which all the applications in the past have been able to maintain the power to be transmitted, but the reliability requirements of different applications will be transmitted with different transmission power. In addition, because of the nodes that far away from the sink node still exist a lot of energy when the network died, so consider to improve the transmission power of non-hotpots nodes in order to increase the reliability of data transmission. The experimental results show that the RTPC scheme can greatly improve the transmission reliability without affecting the network lifetime.     

基于软件定义网络的卫星网络容错路由机制

鉴于卫星网络对安全性和应对故障的能力有很高的要求，引入了软件定义网络（SDN）技术，在网络中放置中央控制器来增强网络对故障的应对能力。首先，基于SDN的思想设计了一种卫星网络模型，计算了三层轨道上卫星运行的参数并构建星座；然后，采用分层路由的方法，设计了一种针对卫星网络的容错路由机制；最后，在Mininet平台上进行了仿真实验，将容错路由算法（FTR）的实验结果与基于链路感知的星间路由算法（LRSR）和多层卫星网络路由算法（MLSR）的实验结果进行了对比。对比结果表明，在网络中无损坏节点和链路的情况下，FTR的路由总延时比LRSR平均降低了6.06%，说明了引入SDN集中控制的有效性；FTR的丢包率比同样以最小延时为目标的MLSR降低了25.79%，说明了在网络模型中为中轨道（MEO）卫星设计临时存储路由机制的有效性。而当网络中节点和链路的失效情况比较严重时，FTR的路由总延时比LRSR降低了3.99%，比MLSR降低了19.19%；其丢包率比LRSR降低了16.94%，比MLSR降低了37.95%，说明了FTR的容错有效性。实验结果验证了基于SDN的卫星网络路由机制具有更好的容错能力。     

软件定义网络架构下基于流调度代价的数据中心网络拥塞控制路由算法

针对传统数据中心网络极易发生拥塞的问题,提出了在软件定义网络（SDN）的架构下设计基于流调度代价的拥塞控制路由算法加以解决。首先,进行拥塞链路上的大小流区分,并对所有大流的各条等价路径进行路径开销权重的计算,选择权重最小的路径作为可用调度路径;然后,使用调度后路径开销变化量和流占用带宽比例来共同定义流调度代价;最终选择调度代价最小的流进行调度。仿真结果表明,所提算法能在网络发生拥塞时降低了拥塞链路上的负荷,并且与仅进行流路径选择的拥塞控制算法相比,提高了链路利用率,减少了流传输时间,使得网络链路资源得到更好的利用。     

软件定义车联网中缓存辅助的NOMA功率分配方案研究

由于对丰富多媒体服务的需求日益增长,车联网需要提供海量的设备连接以满足高频谱效率和低延迟的需求。软件定义网络（SDN）、缓存和非正交多址接入（NOMA）被认为是有效解决这些关键挑战的潜在技术。针对软件定义车联网,提出了一种缓存辅助的NOMA功率分配方案。首先,针对车联网中车辆总是处于高速运动状态的特点,提出了一种新的簇头选择算法,到达的道路交通将借助SDN进行预测,实现自适应车辆分簇。其次,引入了缓存辅助的NOMA方案,每个车辆在文件缓存阶段使用NOMA原理缓存和请求文件。再次,针对双Nakagami-m衰落条件下的两个簇头车辆通信场景,提出了一种最优功率分配策略,将优化问题公式化为找到每辆车的最佳功率曲线,从而最大化地在每辆车上成功解码目标文件的概率。最后,数值仿真和理论分析表明,所提缓存辅助NOMA功率分配方案,性能明显优于传统的NOMA和缓存辅助的OMA。     

基于软件定义网络的云平台入侵防御方案设计与实现

针对传统的入侵防御系统是串联在网络环境中,处理能力有限且易造成网络拥塞的问题,面向云计算应用,设计了一种基于软件定义网络（SDN）的入侵防御方案。首先,在OpenStack平台中集成了SDN控制器。然后,利用控制器的可编程特性,设计了入侵检测和控制器的联动机制,实现了入侵防御功能。联动机制实现原理是在入侵检测系统检测到入侵时把入侵信息传给控制器,控制器下发安全策略到虚拟交换机,达到过滤入侵流量、动态阻止入侵行为的目的。最后,通过实验将所提方案与传统入侵防御方案相比较,对比分析结果表明,相比传统方案能成功检测85%入侵（攻击速率为12000 packet/s）,所提方案的入侵检测效率在90%以上（攻击效率为40000 packet/s）,可以用于提高云环境下入侵防御的检测效率。     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。