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支持链路虚拟化的路由器转发平面设计与实现

作　者: 马世聪
导　师: 卢泽新
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 链路虚拟化路由器转发平面多跳虚拟链路物理接口切分
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

链路虚拟化技术可以将链路资源切分给不同的用户或者虚拟网络,在支持用户自定制网络拓扑、提供链路的QoS保证以及支持建立逻辑隔离的虚拟网络等方面具有强大的优势,具有非常广阔的发展空间。但现在的链路虚拟化技术仍然停留在基于端系统操作系统虚拟机,采用TCP/UDP隧道方式来实现,缺少网络设备,特别是核心路由器的支持,不能在网络中实现真正意义上的链路虚拟化。因此为了应对网络虚拟化技术对网络设备的挑战以及满足下一代互联网的迫切需求,需要研究如何在核心路由器中实现对于链路虚拟化的支持。本文综述了近几年来研究者提出的链路虚拟化方面的研究方案。在对链路虚拟化技术的相关研究工作进行充分调研和对现有成果做出深入分析的基础上,系统归纳了链路虚拟化研究现状,指出了现有研究工作中的优缺点,分析了链路虚拟化的难点和关键问题,并总结了现有链路虚拟化的解决方案。通过比较基于不同技术的链路虚拟化解决方案,总结了链路虚拟化的关键技术。在结合链路虚拟化的关键技术的基础上,提出了支持链路虚拟化网络体系结构模型,并对于网络模型中的虚拟链路实体和路由器实体进行建模来评价路由器是否能够为虚拟链路提供足够的链路资源。本文在863可重构路由器转发平面结构的基础上,针对支持链路虚拟化的网络模型对于路由器转发平面的需求,通过在现有转发平面的基础上,提出了支持链路虚拟化的路由器转发平面体系结构。为了保证多跳虚拟链路的转发速度,本文设计了基于M-Trie树的多跳虚拟链路转发表的组织方式。并根据多跳虚拟链路标识的特点,提出了多跳虚拟链路转发表的裁剪优化算法和更新算法。经过推理和测试,裁剪算法可以有效降低的转发表的存储空间和查表时的访存次数。最后,为了验证本文提出了链路虚拟化转发平面体系结构的可行性,在路由器转发平面中实现了基于PPP协议的POS接口切分模块和基于M-Trie树多跳虚拟链路转发表优化组织算法的多跳虚拟链路转发模块。上述工作经过初步的实验测试,表明路由器上具备实现链路虚拟化和网络虚拟化的可能性。本文的上述工作对在核心路由器中设计与实现具备更高资源隔离性和映射透明性的链路虚拟化技术具有重要的参考价值,同时为链路虚拟化技术在商用高端集群路由器中的实际应用提供了详细的设计参考。

支持链路虚拟化的路由器转发平面设计与实现

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