基于EPFTS的SUPANET VPN技术研究

论文摘要

随着多媒体网络应用数据流在Internet中的增加，使Internet的“尽其所能”的服务难以满足新数据流的服务质量的需求，加上单根光纤的通信速率有多个数量级的提高，网络节点（路由器／交换机）面临着服务质量保障和交换能力的双重挑战，然而现有的IP网络存在着用户数据传输平台层次结构复杂、传输效率低下和服务质量较难得到保障的缺点，难以适应高速综合业务数字网络传输服务的需要。因此，四川省网络通信技术重点实验室着手于研究下一代Internet的体系结构，提出了“单物理层用户数据传输平台体系结构网络”（SUPANET-Single physical layer User Platform Architecture Network）。该全新的网络体系结构，简化了用户数据传输和交换平台，利用带外信令控制技术，将服务质量保证体系的控制点的协议层次降低到物理层。SUPANET的一个主要目标是改善网络的服务质量（QoS），而网络的安全性和可靠性是服务质量协商范围中一个重要组成部分。虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）可以在SUPANET中提供安全、可靠的连接通道，它是一种快速建立广域联接的互联和访问工具，也是一种强化网络安全和管理的工具。它对企业和各个专业部门都有着极为重要的应用价值。本文对SUPANET中VPN技术进行了探索性地研究。通过对现有VPN技术的分析，作者总结了Internet中主流VPN技术的优点及不足，并对SUPANET VPN的网络拓扑图进行了分析研究，将SUPANET信控管理平台的服务质量协商协议（QoSNP-QoS Negotiation Protocol）进一步扩展为VPNQoSNP协议，重点讨论了VPNQoSNP协议格式以及EPT的封装过程。SUPANET VPN通过VPNQoSNP协议建立起基于服务质量保障的SUPANET VPN隧道，通过EPT封装来实现隧道内外VLI的映射，保证EPF在隧道中的安全传输。VPNQoSNP定义了两种隧道建立模式：单数据流传输模式（Single Data-Stream Ttransfers，SDST）和多数据流传输模式（Multi-Data-Stream Ttransfers，MDST），本文在两次单向协商（Twice Single-Direction Negotiation，TSDN）的协商流程下对这两种隧道建立模式进行了分析设计，并对SUPANET VPN的隧道维护和拆除等问题进行了讨论。在进行理论研究的同时，本文利用OPNET网络仿真软件对VPNQoSNP协议进行了仿真实验。建立了一个简化的SUPANET VPN拓扑结构，对网络中的隧道资源预留情况和协议控制报文进行了仿真统计，仿真结果基本符合VPNQoSNP协议工作流程，验证了协议的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 SUPANET的提出背景
• 1.1.1 三网合一大趋势
• 1.1.2 SUPANET和 EPFTS的提出
• 1.2 SUPANET网络体系结构
• 1.2.1 带外信令技术
• 1.2.2 SUPANET的协议层次模型和接口
• 1.2.3 SUPANET在 SUPA模式下的工作过程
• 1.2.4 EPFTS技术
• 1.3 VPN产生的背景以及本课题研究的内容
• 1.4 本论文的组织结构
• 第2章 VPN技术研究现状
• 2.1 VPN概述
• 2.1.1 VPN分类
• 2.1.2 VPN隧道技术
• 2.1.3 VPN隧道机制
• 2.2 VPN技术研究现状
• 2.2.1 PPTP协议
• 2.2.2 L2F及 L2TP协议
• 2.2.3 IP Sec
• 2.2.4 MPLS VPN
• 2.3 SUPANET对 VPN的支持
• 第3章 SUPANET VPN网络结构
• 3.1 SUPANET VPN结构概述
• 3.2 SUPANET VPN网络单元
• 3.2.1 节点、用户边缘（UE）设备
• 3.2.2 SUPANET边缘路由器
• 3.2.3 SUPANET核心网路由器
• QoSNP协议的包格式'>3.3 VPN_QoSNP协议的包格式
• QoSNP协议数据单元分类'>3.3.1 VPN_QoSNP协议数据单元分类
• QoSNP PDU格式的定义'>3.3.2 VPN_QoSNP PDU格式的定义
• 3.4 用户数据的封装
• 3.5 小结
• 第4章 SUPANET VPN隧道技术的研究
• QoSNP协商流程'>4.1 VPN_QoSNP协商流程
• QoSNP的一般协商流程'>4.1.1 VPN_QoSNP的一般协商流程
• QoSNP在 TSDN下的协商时序'>4.1.2 VPN_QoSNP在 TSDN下的协商时序
• 4.1.3 SR节点间协商处理流程
• 4.1.4 SR在 TSDN方式下的状态变迁表
• 4.2 SDST模式下的隧道建立
• 4.2.1 SDST模式下信控平台工作流程
• 4.2.2 SDST模式下 U-平台数据传输过程
• 4.3 MDST模式的隧道建立过程
• 4.3.1 SUPANET VPN隧道建立
• 4.3.2 SUPANET VPN用户数据流会话的建立
• 4.3.3 MDST模式下 U-平台数据传输过程
• 4.4 SUPANET VPN隧道相关问题的讨论
• 4.4.1 EPF封装载荷长度问题
• 4.4.2 隧道碰撞问题
• 4.4.3 SUPANET VPN隧道的维护
• 4.5 SUPANET VPN隧道拆除
• 4.6 小结
• 第5章 VPN-QoSNP隧道建立仿真
• 5.1 仿真模型设计
• 5.1.1 网络模型建模
• 5.1.2 PDU格式建模
• 5.1.3 S节点的功能设计与建模
• 5.1.4 SE节点的功能设计与建模
• 5.1.5 UE、SR节点的功能设计与建模
• 5.2 仿真过程及结果
• 5.2.1 建立隧道时消息传递的流程仿真
• 5.2.2 成功建立双向隧道的功能仿真
• 5.2.3 标签交换表其隧道参数表的仿真
• 5.3 U-平台 EPF数据转发测试
• 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文