一种集群管理技术在以太网接入设备中的研究与实现

论文摘要

随着以太网技术的广泛采用,网络规模逐渐扩大,在网络边缘使用的接入交换机数目和种类也随之增加。这些数目巨大的设备如果需要逐一管理维护,将使管理工作非常繁琐,同时要为这些设备配置大量的IP 地址,这在现在IP 地址资源相对紧张的情况下无疑是一种浪费。因此,在目前的网络环境下,亟需一种能将同一网络内的各种设备统一管理,而占用IP 地址又较少的新型网络设备管理技术——集群管理技术。目前,集群管理技术得到了国内外众多通信厂商的广泛重视。大家纷纷提出各自的集群管理方案,但都普遍存在功能不完善或方案不系统等缺点,加上无法形成一种统一的报文格式,使各个厂商的设备无法进行互通和管理。为此,国家信息产业部召集了国内几家著名的通信厂商开始制定有关交换机集群管理的规范与标准―――《以太网交换机集群管理技术规范》(讨论稿)[1] (以下简称《规范》)。本文作者仔细研读讨论稿后,在肯定其优点的基础上,对其不足之处进行了详尽的分析,并提出了自己的一套改进的解决方案。具体的工作包括: 首先,本文详细分析了《规范》中集群管理方案的集群管理协议,发现该协议需依赖于集群拓扑发现协议和集群拓扑收集协议,使得协议的并行开发难以实施,导致开发时间延长和开发难度增大。为此,本文提出了不同的方案,将集群管理部分功能独立出来,形成单独的集群管理协议(ZTE Group Management Protocol),并采用了完全不同的收集候选设备信息的机制。使得本方案中的集群管理功能不再依赖于拓扑发现和拓扑收集,并使集群管理协议应用更加广泛。其次,本文经分析发现,《规范》中支持集群管理协议的设备均须支持组播功能,这使一些低端的以太网接入设备参与集群管理失去了可能。为此,在本文的集群管理协议报文中,目的地址将改用广播地址,

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展动态
• 1.3 集群管理系统的主要功能
• 1.4 本文各章节安排
• 第二章 集群管理系统的体系结构与相关协议
• 2.1 《规范》中的集群管理系统
• 2.1.1 系统结构
• 2.1.2 集群管理功能
• 2.1.3 集群拓扑收集协议（Group Topology Protocol）
• 2.2 本集群管理系统中的体系结构
• 2.2.1 本集群管理系统中的角色描述
• 2.2.2 本集群管理系统中的角色切换准则
• 2.2.3 本集群管理系统的总体要求
• 2.3 本集群管理协议 ZGMP
• 2.3.1 集群管理协议 ZGMP 的基本设计
• 2.3.2 集群管理协议 ZGMP 的报文格式
• 2.3.3 集群访问的实现
• 2.4 本集群拓扑发现协议 ZTDP
• 2.5 本集群拓扑收集协议 ZTCP
• 2.6 本章小结
• 第三章 一种改进的集群中命令交换机的主备切换方法
• 3.1 命令交换机主备切换的意义
• 3.2 现行主备切换的优缺点
• 3.3 VGRP 协议方式的主备切换
• 3.3.1 VGRP 协议思想和流程
• 3.3.2 VGRP 报文格式
• 3.4 本章小结
• 第四章 本集群管理系统的具体实现方案
• 4.1 本实现方案的系统环境及相关知识介绍
• [13][14][15][16]'>4.1.1 一种嵌入式实时操作系统 VxWorks^[13][14][15][16]
• 4.1.2 人机命令
• 4.1.3 宽带接入设备 DSLAM ZX9426
• 4.2 本集群管理协议 ZGMP 的具体实现
• 4.2.1 ZGMP 模块的设计思想
• 4.2.2 ZGMP 模块的具体流程
• 4.2.2.1 ZGMP 模块协议的启动
• 4.2.2.2 集群的创建
• 4.2.2.3 集群管理系统中成员设备的加入
• 4.2.2.4 ZGMPRecv Task 流程
• 4.2.2.5 ZGMP 发送协议报文
• 4.2.2.6 Telnet 重定向的实现流程
• 4.2.2.7 SNMP 重定向的实现流程
• 4.3 本集群拓扑发现协议 ZTDP 的具体实现
• 4.3.1 ZTDP 模块的设计思想
• 4.3.2 ZTDP 模块的具体流程
• 4.3.2.1 系统 ZTDP 协议运行
• 4.3.2.2 系统 ZTDP 协议停止运行
• 4.3.2.3 端口 ZTDP 协议使能
• 4.3.2.4 发送 ZTDP 报文的处理流程
• 4.3.2.5 收到 ZTDP 报文的处理流程
• 4.3.2.6 收到信息老化刷新消息的处理流程
• 4.4 本集群拓扑收集协议 ZTCP 的具体实现
• 4.4.1 ZTCP 模块的设计思想和流程
• [25]'>4.4.2 网络拓扑算法^[25]
• 4.5 VGRP 协议的具体实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 本集群管理系统的测试方法与结果
• 5.1 集群管理协议的使能和失能的测试
• 5.2 集群的建立和删除的测试
• 5.3 集群系统中成员交换机的加入和删除的测试
• 5.4 成员交换机的状态测试
• 5.5 ZTDP 协议的测试
• 5.6 备份交换机的指定和主备切换的测试
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所发表的学术论文目录