论文题目: 面向IPv6分组转发的路由技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机系统结构
作者: 孙庆南
导师: 鲁士文
关键词: 分组转发,路由表查询算法,路由技术,分组分类
文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 自从Internet诞生至今,网络互连性能一直是Intenet网络管理者和学术界所关心的话题。近年来,随着多媒体网络技术的广泛应用,Internet上的数据流量正以每年一倍以上的速率增长,在可以预见的未来,这个增长速率还会更快。随着光通信网络技术的提出和发展,光纤链路的负载容量每12个月可翻一番,以满足不断增长的网络流量的需求。然而,根据摩尔定律,计算机处理能力和硬件水平的扩充大约以18个月一番的速率提高,这使得Internet网络中心节点路由器性能的发展水平与应用的需求差距很大。为此,需要在提高路由器性能方面进行广泛深入的研究,同时为数据传输提供必要的服务质量保证。IPv6作为下一代互连网络协议,已经开始有计划、有步骤的部署,逐渐取代现阶段在Internet中广泛应用的IPv4网络协议。IPv4在Internet发展初期取得了巨大的成功,但是它地址数量不足的问题很大程度上限制了Internet规模的进一步扩张。IPv6协议吸收了IPv4协议的优点,并对用户在安全、QoS等方面的要求提供了支持,其中更重要的是重新设计了长达128位长度的地址和支持更多层次的编址体系结构,解决了地址短缺的问题。可是,IPv6协议又给路由器的设计带来了挑战。一方面,巨大的地址空间必然带来更多的路由表项,对海量路由表的查询、维护会给路由器带来繁重的系统负荷;另一方面,128位长度的地址使得原本应用于IPv4路由器的关键算法的效率严重下降,难以满足分组快速转发的需求。因此,开展基于IPv6的路由器关键技术的研究具有重要的意义。本论文在分析Internet发展现状以及下一代网络协议IPv6的基础上,对于路由器技术的发展进行了跟踪,围绕着路由器协议软件以及路由器分组转发系统关键技术这两大主题开展研究,论文的创新性工作主要体现在以下几个方面:1,本文在详细分析了OSPF路由协议的基础上,比较了OSPF路由协议与RIP路由协议之间的异同,重点分析了OSPF路由协议的IPv6版本(OSPFv3)相比其IPv4版本的改变。本文通过仔细对照OSPFv3路由协议规范,设计并实现了面向IPv6网络环境的OSPFv3路由协议软件,保证软件实现与协议规范的一致性和功能完整性,尽可能提高软件的运行效率,减小系统负担。在所提出的软件实现方案当中,对协议的信令交换机制、消息的接收处理与消息发送以及协议实体的状态转换,严格按照协议规范的标准实现。为了提高路由转发子系统的工作效率,提出了一种面向分组转发子系统的路由表维护模块设计方案,通过对路由表存储方式的改变,一方面可以减小路由转发子系统的系统负荷,另一方面可以提高路由协议子系统中路由表更新过程的效率,保证了路由器整体性能的提高。2,本文在分析了几种常见的基于IPv4的路由搜索算法的基础上,比较了它们在搜
论文目录:
摘要
图目录
表目录
第一章 引言
1.1 开展面向IPv6 分组转发的路由技术研究的意义
1.2 本文的贡献
1.3 论文的组织
第二章 路由器体系结构综述
2.1 IP 路由器的基本功能
2.1.1 路由协议子系统
2.1.2 分组转发子系统
2.2 路由器体系结构的发展
2.2.1 基于总线的单处理器体系结构
2.2.2 基于总线的多处理器体系结构
2.2.3 基于交换的多处理器体系结构
2.2.4 第四代路由器体系结构
2.3 典型的路由器交换结构
2.3.1 共享媒介交换结构
2.3.2 共享内存交换结构
2.3.3 分布式输出缓存交换结构
2.3.4 空间分割交换结构
2.4 本章小结
第三章 OSPFv3 路由协议软件的设计与实现
3.1 路由协议与路由协议软件概述
3.1.1 OSPF 协议与RIP 协议的比较
3.1.2 OSPF 路由协议简介
3.1.3 OSPFv3 路由协议的新特性
3.2 OSPFv3 路由协议软件的设计方案和主要模块
3.2.1 消息的发送与接收接口模块
3.2.2 消息的接收处理
3.2.3 邻居的状态维护，邻居状态机
3.2.4 接口的状态维护，接口状态机
3.2.5 链路状态数据库的维护、路由表的计算与最短路径优先算法
3.2.6 适用于快速路由转发系统的路由表维护模块
3.3 OSPFV3 路由协议软件及实验环境
3.4 本章小结
第四章 基于IPv6 的快速路由表搜索算法
4.1 路由表搜索模块
4.2 常见的路由搜索算法
4.2.1 线性搜索
4.2.2 二进制Trie 树
4.2.3 多分支Trie 树
4.2.4 基于地址前缀长度的二分搜索法
4.2.5 基于地址区间的二分搜索法
4.2.6 不同算法的性能比较
4.3 基于IPv6 的快速路由表搜索算法ABSH
4.3.1 对基于地址前缀长度的二分搜索算法的引用
4.3.2 IPv6 地址结构规范
4.3.3 ABSH 算法的基本描述
4.3.4 前缀扩展
4.3.5 一级索引表的结构
4.3.6 BMP 树
4.3.7 ABSH 算法实现过程描述
4.3.8 hash 表搜索算法设计
4.3.9 ABSH 算法的搜索效率
4.3.10 实验与仿真
4.4 本章小结
第五章 基于IPv6 的IP 分组分类算法
5.1 IP 分组分类算法的数学描述
5.2 常见的IP 分组分类算法
5.2.1 RFC 算法
5.2.2 Modular 算法
5.2.3 Cross-Product 算法
5.2.4 Tuple Space Search 算法
5.3 适用于 IPv6 的元组空间搜索算法
5.3.1 元组空间搜索算法描述
5.3.2 应用 ABSH 算法的元组空间搜索算法设计
5.3.3 对修改后的元组空间搜索算法执行效率的分析
5.4 IPv6 协议体系与 IP 分组分类问题
5.5 本章小结
第六章 结束语
6.1 论文的主要贡献和创新
6.2 下一步的研究工作
参考文献
致谢
作者简历
发布时间: 2006-12-27
参考文献
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