集群路由器支撑验证平台的研究与实现

论文摘要

新一代互联网络在高性能、高可扩展性、高可用性和易部署性等方面提出了更高的要求,使得路由器结构越来越复杂。为了适应新一代互联网络的发展要求,路由器的体系结构发生了巨大变化,由传统的单机式路由器逐渐向集群式路由器发展。本文将研究集群路由器的体系结构及其支撑平台的关键技术。在分析路由器体系结构的发展的基础上,本文提出了一种通用集群路由器体系结构模型,并由此提出了两种控制模型(集中控制和分布控制)和两种转发模型(对等转发与非对等转发)的基本结构。为了开展分布并行路由协议研究,本文根据前面的两种控制模型设计一种对等转发体系结构的集群路由器——NewRouter,通过设计和实现它的支撑验证平台,重点解决了集群路由器的两个关键技术:单一视图和控制访问点动态迁移。本文详细介绍了NewRouter支撑验证平台的实现结构和技术细节,采用全局接口虚拟映射和分层编码技术,实现了集群路由器多节点的单一视图和分层内部报文重定向;采用基于控制策略表的控制报文重定向技术,实现了集群路由器控制访问点的动态迁移支持。我们把基于Zebra的BGP控制软件与NewRouter支撑验证平台集成在一起,构建出一个集中控制的软件集群路由器原型。还把一种分布并行BGP原型系统与NewRouter支撑验证平台集成在一起,实现了一个分布控制的软件集群路由器原型。最后对上述两个软件集群路由器原型进行了功能和性能测试,并与单机软件路由器和多路由器组成的子网环境进行性能对比测试。结果表明NewRouter支撑验证平台对集群路由器的体系结构设计和实现具有一定的参考价值,同时NewRouter还可以作为集群路由器基础平台开展其它集群路由器相关技术研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 绪论
• 1.1.1 新一代互联网发展需求
• 1.1.2 路由器功能复杂化
• 1.1.3 课题背景
• 1.2 论文工作及论文结构
• 第二章 相关研究工作
• 2.1 路由器体系结构的发展
• 2.2 集群路由器简介
• 2.2.1 集群路由器定义
• 2.2.2 已有的集群路由器系统
• 2.2.3 集群路由器的优点
• 2.3 集群路由器分类
• 2.3.1 按控制平面分类
• 2.3.2 按转发平面分类
• 2.4 集群路由器关键技术问题
• 2.5 本章小结
• 第三章 NewRouter 支撑验证平台的设计
• 3.1 通用集群路由器体系结构模型
• 3.1.1 按控制平面划分的体系结构
• 3.1.2 按转发平面划分的体系结构
• 3.2 NewRouter 支撑验证平台的总体结构
• 3.2.1 NewRouter 总体结构设计
• 3.2.2 NewRouter 支撑验证平台结构
• 3.3 NewRouter 支撑验证平台的关键技术
• 3.3.1 网络接口全局虚拟映射与统一编码
• 3.3.2 内部网络接口的分层多路复用技术
• 3.3.3 基于控制策略的控制访问点的动态迁移技术
• 3.4 NewRouter 支撑验证平台的节点结构设计
• 3.5 NewRouter 支撑验证平台的工作流程
• 3.5.1 集中控制式NewRouter 工作流程
• 3.5.2 分布控制式NewRouter 工作流程
• 3.6 本章小结
• 第四章 NewRouter 支撑验证平台的实现
• 4.1 NewRouter 支撑验证平台的构成
• 4.1.1 软件环境
• 4.1.2 硬件环境
• 4.2 软件功能模块的设计与实现
• 4.2.1 支撑验证平台的节点软件功能模块划分
• 4.2.2 支撑验证平台的节点软件功能模块实现
• 4.3 NewRouter 与分布并行 BGP 路由协议集成
• 4.4 本章小节
• 第五章 NewRouter 支撑验证平台的测试
• 5.1 测试环境
• 5.2 集群路由器支撑验证平台功能测试
• 5.2.1 单一视图测试
• 5.2.2 路由器基本功能测试
• 5.2.3 控制访问点迁移功能测试
• 5.3 集群路由器支撑验证平台性能测试
• 5.3.1 集中控制式NewRouter 测试
• 5.3.2 分布控制式NewRouter 测试
• 5.4 本章小节
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果