OSPF协议的QoS扩展及算法研究

OSPF协议的QoS扩展及算法研究

论文摘要

传统Internet仅提供“尽力而为”的数据报发送服务,面对网络上日益增长的多媒体应用,现有路由机制已经逐渐不能满足新的需求。如何实现路由协议的扩展,使其提供有效的服务质量路由(QoSR),是现代网络必须考虑和值得研究的问题。本文研究了开放式最短路径优先(OSPF)协议工作机制,实现了基于遗传-蚁群融合算法的OSPF协议上的QoS扩展。论文分析了QoS路由机制研究现状,详细讨论了现有各种QoSR算法及其存在的问题,将遗传-蚁群融合算法应用于解决多约束QoSR。该算法以基本遗传算法和蚁群算法为基础,克服各自缺陷,通过二者的“融合”——即以遗传算法所得优化解初始化蚁群算法的信息素值,循环迭代,求得多约束QoSR问题的最优解。为了实现OSPF协议上的QoSR扩展,论文还详细探讨了OSPF协议的工作过程及其使用的路由算法,作为一种典型的链路状态协议,OSPF基于Dijkstra算法,但是该算法要求以某一固定的链路状态信息来计算,这就使得当前的OSPF协议不支持多约束QoSR机制,本文的任务就是实现OSPF-QoSR。论文提出了OSPF-QoSR的具体实施方案,其基本思路是在对当前OSPF协议报文格式和工作机制做最小改动的前提下,最大程度地支持多约束QoSR,实现基于遗传-蚁群融合算法的OSPF-QoSR。本文路由算法是控制在一个自治域(AS)范围内的OSPF网络中,使用分布式路由策略,采用预先计算的方式,扩展OSPF报文格式使其包含网络资源信息,改进LSA发送机制,利用融合算法进行最优路径选择。论文最后利用网络仿真软件OPNET构造了一个支持QoS的OSPF网络,模拟仿真实现本文所提出的基于融合算法的OSPF-QoSR机制,并将其在某些网络性能上与RFC2676所推荐的扩展Bellman-Ford算法进行比较,说明本文算法是可行的、有一定优越性的,为今后大型OSPF网络中多约束QoSR机制的研究提供了新的思路,并指出了下一步研究的工作方向和重点。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景和意义
  • 1.2 QOS 路由机制及OSPF 协议研究现状
  • 1.2.1 QoS 路由研究现状
  • 1.2.2 OSPF 协议研究现状
  • 1.3 课题研究内容
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 技术难点
  • 1.3.3 创新点
  • 第二章 多约束单播QOS 路由机制分析
  • 2.1 QoS 路由相关问题
  • 2.1.1 资源预留
  • 2.1.2 接纳控制与QoS 协商
  • 2.1.3 流量工程
  • 2.1.4 MPLS
  • 2.1.5 IntServ
  • 2.1.6 DiffServ
  • 2.2 QOSR 算法基础
  • 2.2.1 网络模型与QoS 度量
  • 2.2.2 多约束优化与NPC
  • 2.3 多约束单播QOSR 算法分析
  • 2.3.1 多项式非启发类
  • 2.3.2 伪多项式非启发类
  • 2.3.3 限定QoS 度量
  • 2.3.4 路径子空间搜索
  • 2.3.5 花费函数
  • 2.4 算法小结
  • 2.4.1 算法比较及存在问题分析
  • 2.4.2 算法有效性分析
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 遗传-蚁群融合算法
  • 3.1 遗传算法及其特点分析
  • 3.1.1 遗传算法概述
  • 3.1.2 遗传算法特点分析
  • 3.2 蚁群算法及其特点分析
  • 3.2.1 蚁群算法概述
  • 3.2.2 蚁群算法特点分析
  • 3.3 基于遗传算法和蚁群算法的融合算法
  • 3.3.1 算法思想
  • 3.3.2 算法描述
  • 3.3.3 算法实例
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 开放式最短路径优先(OSPF)协议
  • 4.1 OSPF 网络拓扑结构
  • 4.2 OSPF 工作原理
  • 4.2.1 建立邻接关系
  • 4.2.2 链路状态数据库
  • 4.2.3 泛洪过程
  • 4.3 链路状态路由算法
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 融合算法OSPF-QOSR 的实现
  • 5.1 OSPF 协议上的QOS 扩展
  • 5.1.1 扩展前提
  • 5.1.2 QoS 路由表
  • 5.2 实现过程
  • 5.2.1 改进的OSPF 报文
  • 5.2.2 基于融合算法的OSPF-QoSR
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 OPNET 仿真环境介绍及仿真结果分析
  • 6.1 OPNET 概述
  • 6.1.1 OPNET 简介
  • 6.1.2 OPNET 工作流程
  • 6.2 OPNET 网络建模
  • 6.2.1 建模过程
  • 6.2.2 仿真过程
  • 6.3 仿真实验及结果分析
  • 6.3.1 实验环境
  • 6.3.2 构造网络模型并配置网络参数
  • 6.3.3 仿真结果比较分析
  • 6.4 本章小结
  • 结论与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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    • [3].OSPF协议的教学设计与实践[J]. 湖北第二师范学院学报 2019(08)
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