基于多协议标记交换技术的IP组播研究与实现

论文摘要

IP 组播是当前支持点-多点或多点-多点应用主要技术手段,但是传统的IP 组播在可靠性、组播成员的安全管理、异构网络的支持上存在许多不足,因此传统的IP 组播性能较差。然而,被业界认为是当今数据网络领域内最有前途的网络解决方案之一的MPLS 技术,有效地结合了网络第2 层交换和第3 层路由功能,使IP 网络具有面向连接的性质,能极大地提高网络的传输性能。因此利用MPLS 来支持IP 组播,是目前IP 组播研究的一个新思路。然而MPLS 在IP 组播路由支持上也存在很多不足,其主要源于第三层组播树与第二层标记交换路径LSP 间的映射。本文在IP 组播的研究成果基础上,重点研究了具有组播能力的LSP 建立机制或方案即组播树标记分发协议,其中包括:对当前基于控制消息流驱动的标记分配机制的改进研究,提出了基于汇聚的MPLS 组播标记分发机制,能增强MPLS对组播的支持;讨论了在链路失效与链路恢复时,MPLS 组播树的维护方法,研究了组播标记交换路径的动态处理机制;从增强组播树的可靠性、以及提高在组播LSP 维护中消息通信能力的角度,给出了在Linux 环境下MPLS 组播树标记分发协议M-LDP 的实现;搭建相应的测试实验环境,对实现的MPLS 组播进行主要性能分析。最后利用已实现MPLS 组播平台,进行了QoS 保障的扩展研究,提出一个合理QoS 保障算法,并用前面的实验环境进行仿真分析。

论文目录

• 第一章 概述
• 1.1 IP 组播技术基础
• 1.1.1 组播树
• 1.1.1.1 泛洪法
• 1.1.1.2 有源树
• 1.1.1.3 共享树
• 1.1.2 组播组成员的管理——IGMP 协议
• 1.1.3 IP 组播分组的转发技术
• 1.1.4 组播路由协议
• 1.2 MPLS 的基本原理
• 1.2.1 MPLS 的网络构成
• 1.2.2 标记栈操作与标记交换
• 1.2.3 MPLS 的核心——信令方式
• 1.3 本论文的主要工作及要解决问题
• 1.3.1 IP 组播存在的问题
• 1.3.2 当前在支持IP 组播上MPLS 存在的问题
• 1.3.3 本论文的主要工作
• 第二章 MPLS 组播标记分配机制
• 2.1 目前MPLS 组播存在问题
• 2.1.1 MPLS 组播实现例子——基于PIM 协议的MPLS 组播
• 2.1.2 前面MPLS 组播实现中存在的问题
• 2.2 常规的MPLS 组播标记分配机制
• 2.3 基于汇聚的MPLS 组播标记分发机制
• 第三章 MPLS 组播中链路失效与链路恢复的处理
• 3.1 MPLS 组播链路失效与链路恢复检测的理论分析模型
• 3.2 MPLS 组播树的链路失效与恢复通告机制及处理过程
• 3.3 MPLS 组播中切换与倒换机制及操作
• 第四章 MPLS 组播树标记分发协议M-LDP 的实现
• 4.1 MPLS 组播树标记分发协议的实现概述
• 4.2 MPLS 组播显式路由的建立过程
• 4.3 MPLS 组播备份路径的建立
• 4.4 链路失效与恢复检测
• 4.5 链路失效与恢复通告
• 4.6 M-LDP 协议中切换和倒换的实现
• 4.7 M-LDP 消息和TLV 格式
• 4.7.1 M-LDP TLV 格式
• 4.7.1.1 FEC TLV 格式
• 4.7.1.2 Label TLV 格式
• 4.7.1.3 IPv4 node TLV 格式
• 4.7.1.4 Explicit Route Tree TLV 格式
• 4.7.1.5 New Branch TLV 格式
• 4.7.1.6 End Branch TLV 格式
• 4.7.1.7 Explicit Route Hop TLV 格式
• 4.7.1.8 Routers TLV 格式
• 4.7.2 M-LDP 消息格式
• 4.7.2.1 Explicit Route Request 消息格式
• 4.7.2.2 Explicit Backup Route Request 消息格式
• 4.7.2.3 Label Request 消息格式
• 4.7.2.4 Backup Label Request 消息格式
• 4.7.2.5 Label Mapping 消息格式
• 4.7.2.6 Backup Label Mapping 消息格式
• 4.7.2.7 Link Failure Notification 消息格式
• 4.7.2.8 Link Recovery Notification 消息格式
• 第五章 Linux 环境下MPLS 组播的实现
• 5.1 Linux 环境下基于MPLS 的单播实现——MPLS-Unicast
• 5.2 Linux 环境下MPLS 组播的实现——MPLS-Multicast
• 5.3 转发信息库FIB 的API 函数
• 第六章 MPLS-Multicast 测试床与性能分析实验
• 6.1 MPLS-Multicast 测试床的配置和网络拓扑
• 6.2 MPLS 组播的吞吐量性能评估
• 6.3 MPLS-Multicast 的链路失效与恢复检测性能评估
• 6.4 链路失效与恢复通告时延性能评估
• 第七章 MPLS 组播的QoS 保障技术——QoS 路由技术
• 7.1 QoS 路由技术
• 7.2 非线性路径长度的定义及应用
• 7.2.1 QoS 约束参数的可加性描述
• 7.2.2 非线性路径长度
• 7.2.3 链路共享干扰
• 7.2.4 基于路径长度的负荷平衡
• 7.3 QoS 路由算法
• 7.4 算法仿真结果
• 7.5 QoS 路由算法总结
• 第八章 全文总结
• 参考文献
• 致谢