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分布式双向转发检测协议的研究与实现

作 者: 周跃文
导 师: 谭献海
学 校: 西南交通大学
专 业: 计算机软件与理论
关键词: 双向转发协议 聚合链路 故障检测 保护倒换
分类号: TP393.04
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 12次
引 用: 1次
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内容摘要


在现代网络用户多、通信量大、实时性要求高的背景下,网络服务的质量显得尤为重要。网络服务质量(QoS)的保证主要包含故障检测和故障恢复两个方面。本文实现的双向转发检测(Bidirectional Forwarding Detection,BFD)协议是对于链路故障进行快速的检测,保证通信系统尽可能快的从故障中恢复的协议。链路故障检测技术包括协议自带的Hello、keepliving、SDH等。但是,这些技术要么不具有实现的通用性,要么不能达到毫秒级别调整发送报文的速率。本文研究实现的双向转发协议是一种简单、轻量和抽象的方法,针对网络链接能力、系统通信转发功能进行检测。BFD协议较之其它协议具有专一性,因为BFD只是一种存活检测机制,可以不受任何协议、任何媒介的干扰,并且检测周期还可配置,可以避免不同检测方式的重叠。总的来看,BFD协议是一个具有通用性、标准化、介质无关、协议无关的可以快速链路故障检测的协议。本文在分析BFD协议的分布式实现方案和集中式实现方案优缺点的基础上,采用分布式的BFD实现方案,使BFD协议实现时在控制层面不影响其它子模块,从而不影响系统的稳定性。本文分析并解决了分布式BFD协议实现方案中必须解决的聚合链路、卡间通信、同步等关键技术问题。在总体实现方案的基础上,重点设计了聚合链路的实现方案,采用分布式动态维护聚合链路的技术方案。在此基础上完成了整个分布式BFD系统的体系结构设计。在系统的详细设计方面,完成了聚合链路的体系结构、聚合链路工作流程、热插拔动作等关键功能模块的详细设计。在聚合链路的详细设计方面,区分了聚合链路信息是否下发到线卡上,决定了切换模块所在的位置。在此基础上,从分布式BFD的主控卡模块、线卡模块、热插拔动作和主备切换动作等不同侧面介绍了分布式BFD的详细实现过程。并给出典型的应用实例。最后通过功能测试和性能测试验证了本文的设计方案的可行性和效率,测试结果表明本文的设计方案是准确的,能保证所实现的BFD协议不影响系统其它功能模块,能够达到电信级别的50ms保护倒换

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 课题背景及意义  11-12
    1.1.1 课题背景  11
    1.1.2 课题研究意义  11-12
  1.2 研究现状分析  12-13
  1.3 课题研究目标  13-14
  1.4 本文的研究工作及论文内容简介  14-16
第2章 分布式BFD实现方案设计  16-24
  2.1 BFD的位置与作用  16
  2.2 BFD功能需求分析  16-17
  2.3 BFD总体技术方案设计  17-21
    2.3.1 可选的总体实现方案  17-19
    2.3.2 本文的总体实现方案  19-21
  2.4 BFD聚合链路实现方案设计  21-23
    2.4.1 可选的聚合链路实现方案  21-22
    2.4.2 本文的聚合链路实现方案  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 系统详细设计  24-41
  3.1 BFD协议报文格式  24
  3.2 分布式BFD体系结构  24-26
    3.2.1 BFD的控制卡结构  25
    3.2.2 BFD的线卡结构  25-26
  3.3 分布式BFD工作流程  26-29
    3.3.1 接口未分布型的工作流程  26-27
    3.3.2 接口分布型的工作流程  27-29
  3.4 聚合链路体系结构  29-33
    3.4.1 聚合链路未分布到线卡的结构  31-32
    3.4.2 聚合链路已分布到线卡的结构  32-33
  3.5 聚合链路工作流程  33-37
    3.5.1 聚合链路未分布到线卡工作流程  33-35
    3.5.2 聚合链路分布到线卡工作流程  35-37
  3.6 热插拔动作工作流程  37-40
    3.6.1 分布式BFD的收模块卡插拔工作流程  37-39
    3.6.2 分布式BFD的发模块卡插拔工作流程  39-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章 分布式BFD的实现  41-60
  4.1 本文实现的功能模块  41
  4.2 主控卡模块的实现  41-49
    4.2.1 客户端管理模块实现  43-45
    4.2.2 会话管理模块实现  45-47
    4.2.3 卡间接口模块实现  47-49
  4.3 线卡模块的实现  49-54
    4.3.1 会话管理模块的实现  49-51
    4.3.2 发送报文模块的实现  51-52
    4.3.3 接收模块的实现  52-54
  4.4 热插拔动作的实现  54-57
  4.5 主备切换动作的实现  57-58
  4.6 典型应用举例  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第5章 分布式BFD的测试  60-71
  5.1 测试方案  60
  5.2 功能测试  60-65
    5.2.1 分布式BFD的基本信息配置  61-62
    5.2.2 分布式BFD的发报文模块切换测试  62-64
    5.2.3 分布式BFD的收报文模块切换测试  64-65
    5.2.4 分布式BFD的热插入卡的测试  65
  5.3 性能测试  65-70
    5.3.1 分布式BFD的CPU占用率  66-69
    5.3.2 分布式BFD链路保护倒换时间  69-70
  5.4 本章小结  70-71
总结与展望  71-73
  总结  71-72
  展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文及专利  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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