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互联网路由保护研究

作 者: 侯美佳
导 师: 徐明伟
学 校: 清华大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 链路故障 自愈路由 路由保护 关键链路 路由异常
分类号: TP393.06
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
下 载: 23次
引 用: 0次
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内容摘要


互联网中故障频繁发生,而近些年来实时性新应用不断涌现,当前路由协议的自愈能力受到极大挑战,互联网路由面临严重的自愈性问题。路由保护是解决互联网路由自愈性问题的一类有效手段,由于其自愈效果好且部署相对容易,受到了广泛的关注。本文着眼于互联网域内和域间路由保护研究,通过建立路由保护框架来研究路由保护的基本问题,通过扩展现有路由协议来改善互联网的自愈性,主要研究内容和创新点如下:1.建立了互联网路由保护框架。给出了路由保护下的网络状态迁移模型,分析了不同类路由保护方式下数据平面和控制平面的网络状态迁移;提出路由保护模型,分析了影响路由保护效果的各种要素;建立了路由保护性能评价体系,为路由保护方案的设计提供指导。2.提出了基于关键链路的域内选择性链路保护算法。基于真实网络故障测量结果,分析链路故障特征,通过选择性地保护关键链路,很好地平衡了域内单链路故障情况下路由保护成本与保护效果。实验结果表明,该算法引入额外开销很小,在保证高保护能力的情况下可以大大降低路由保护代价,在大多数情况下能够以全保护方案40%的路由保护代价达到全保护对应网络可用率的99.9%。3.提出了面向多链路故障的代价优化域内路由保护算法。针对多链路故障下路由保护研究不足的情况,分析了多链路故障形成的原因和路由保护中的资源分配方式。在此基础上设计了多链路故障网络模型,并提出了面向多链路故障的代价优化路由保护算法。实验结果表明,该算法可以在不引入大的额外开销的前提下,保证路由保护效果,降低路由保护代价,在同时链路故障较少的情况下性能更好。4.提出了基于故障识别和随机方法的域间路由保护方法。提出了域间路由异常检测方法,仅通过数据包的来向和目的地址判断路由异常事件。为遭遇路由异常事件的数据包设计了基于路由异常检测和随机方法的两级路由保护算法,为域间结点提供多样化的升级方案。在模拟实验和真实互联网部署实验均表明,算法取得了较好的路由保护效果,对路由系统改动很小,且可以很好地支持增量部署。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章 引言  11-17
  1.1 课题的研究背景  11-13
  1.2 论文的主要研究工作  13-14
  1.3 论文的主要贡献  14-16
  1.4 论文的组织  16-17
第2章 相关研究综述  17-41
  2.1 本章引论  17
  2.2 互联网路由协议  17-22
    2.2.1 域内路由  17-19
    2.2.2 域间路由  19-22
    2.2.3 域内域间路由协议的协同工作  22
  2.3 互联网路由的自愈性问题  22-35
    2.3.1 故障的测量与分析  23-25
    2.3.2 路由协议的自愈能力  25-30
    2.3.3 解决自愈性问题的现有方案  30-35
  2.4 互联网路由保护  35-39
    2.4.1 路径保护  35-36
    2.4.2 链路保护  36-38
    2.4.3 多路径路由  38-39
    2.4.4 调整参数设置  39
    2.4.5 现有路由保护研究存在的问题  39
  2.5 本章小结  39-41
第3章 互联网路由保护框架  41-52
  3.1 本章引论  41
  3.2 路由保护下的网络状态迁移模型  41-45
    3.2.1 无保护的网络状态迁移  41-42
    3.2.2 普通路由保护下的状态迁移  42-44
    3.2.3 特殊保护方法的状态迁移  44-45
  3.3 路由保护模型  45-48
    3.3.1 应用场景  45-46
    3.3.2 故障特征  46-47
    3.3.3 保护方法  47-48
  3.4 路由保护性能评价体系  48-51
    3.4.1 网络可用性提升量  49-50
    3.4.2 应用代价  50-51
  3.5 本章小结  51-52
第4章 基于关键链路的域内选择性链路保护算法  52-71
  4.1 本章引论  52-53
  4.2 问题的提出  53-58
    4.2.1 实际拓扑举例  54-56
    4.2.2 CERNET2数据集分析  56-58
  4.3 部署框架和成本分析  58-59
    4.3.1 部署框架  58
    4.3.2 成本分析  58-59
  4.4 选择保护模型  59-61
    4.4.1 网络可用率  60-61
    4.4.2 路由保护代价  61
    4.4.3 问题定义  61
  4.5 选择性路由保护算法  61-64
    4.5.1 关键链路  61-62
    4.5.2 选择性保护算法  62-64
  4.6 模拟性能评价  64-70
    4.6.1 实验方法  64-66
    4.6.2 结果分析  66-70
  4.7 本章小结  70-71
第5章 面向多链路故障的代价优化域内路由保护算法  71-94
  5.1 本章引论  71-72
  5.2 相关工作  72-75
    5.2.1 多链路故障成因  72-73
    5.2.2 资源分配方式  73-75
  5.3 部署框架和成本分析  75-76
    5.3.1 部署框架  75
    5.3.2 成本分析  75-76
  5.4 多链路故障保护模型  76-81
    5.4.1 多链路故障  77-78
    5.4.2 网络可用率提升量  78-79
    5.4.3 路由保护代价  79-80
    5.4.4 问题定义  80-81
  5.5 多链路故障下代价优化链路保护算法  81-83
  5.6 模拟性能评价  83-86
    5.6.1 实验方法  83-85
    5.6.2 结果分析  85-86
  5.7 真实网络故障下的性能评价  86-89
    5.7.1 实验方法  86-87
    5.7.2 结果分析  87-89
  5.8 与哈密顿回路保护方法的定性比较  89-92
  5.9 本章小结  92-94
第6章 基于故障识别和随机方法的域间路由保护算法  94-111
  6.1 本章引论  94-95
  6.2 路由异常检测机制  95-99
    6.2.1 域间路由背景  95-96
    6.2.2 网络模型  96
    6.2.3 路由异常检测  96-99
  6.3 网络异常分析  99-102
    6.3.1 路由黑洞  100-102
    6.3.2 潜在路由循环  102
  6.4 尽力而为转发方案设计  102-105
    6.4.1 简单随机转发算法  102-104
    6.4.2 稳定随机转发算法  104-105
  6.5 部署框架  105-106
    6.5.1 控制平面与数据平面的分离  105-106
    6.5.2 域内域间的协作  106
  6.6 模拟性能分析  106-107
    6.6.1 实验准备  106
    6.6.2 实验结果  106-107
  6.7 真实网络部署实验  107-109
    6.7.1 实验准备  107-109
    6.7.2 实验结果  109
  6.8 本章小结  109-111
第7章 结论  111-113
  7.1 论文的主要结论  111-112
  7.2 进一步的研究工作  112-113
参考文献  113-119
致谢  119-121
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  121-122

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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 > 计算机网络测试、运行
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