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基于服务元架构的软件路由器网络接口机制的研究与实现

2020-12-04阅读(783)

基于服务元架构的软件路由器网络接口机制的研究与实现

论文摘要

目前实用的网络体系结构都是层次结构,其中主流的网络体系结构是TCP/IP。最初的TCP/IP协议栈是为了窄带文本数据而开发的,没有考虑到安全性和服务质量的问题。从上个世纪90年代起,网络应用不再仅仅局限于传统的文本传输方式,出现了对音频、视频等宽带数据传输的需求和对网络安全的需求。随着全球互联网的蓬勃发展,TCP/IP层次网络体系结构由于自身的问题所带来的局限和矛盾也不断突出。在这种情况下,为了提高网络的性能,国际网络界对网络体系结构进行了深入的研究,主要表现在以下两个方面,一个是在TCP/IP体系结构上进行改造,但这难以解决层次结构自身存在的问题;一个是针对网络通信技术发展的特点,结合网络应用的需要,进行新型网络体系结构的研究,这是解决层次网络体系结构存在问题的根本途径。为了解决传统的层次结构网络存在的层间功能重叠和复杂的分层处理过程所带来的网络服务效率低下的问题,通过对现有网络中服务类别的分析和归纳,本文提出了一种新型的无层次的网络体系结构—服务元网络体系结构。它不同于层次网络系统结构,具有简洁、可扩展和容易实现的特点。服务元网络体系结构也是模块化结构,模块是服务元。服务元是能够提供服务而又隐藏内部细节的最小实体(硬软件)。在服务元网络体系结构中,服务元只提供服务,不接受服务,所以服务元比层简单。本文详细阐述了服务元网络体系结构的思想,分析了服务元网络体系结构的特点和优势,然后根据服务元网络体系结构的特点和软件路由器的思想提出了基于服务元架构的软件路由器的设计方案。接着在充分研究软件路由器网络接口机制的情况下,提出了服务元软件路由器网络接口模块的设计思想,然后分别详细设计并实现了网络接收服务元和网络发送服务元。服务元软件路由器网络接口模块完全不同于Linux网络协议处理程序,具有创新性。最后通过搭建测试网络平台,对网络接口模块及整个服务元路由器进行功能和性能测试。测试证明,服务元软件路由器具有数据包的接收与发送、优先级分类与调度、虚电路管理和数据包的路由转发等各种所需的路由功能,网络接口模块也具有很高的性能。服务元网络体系结构是一种新型的网络体系结构,服务元路由器也是一种新型的软件路由器,其研究和应用将会对下一代网络的发展产生积极的意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 课题任务简介及本人工作
  • 1.3 论文结构
  • 第二章 服务元网络体系结构
  • 2.1 国内外对网络体系结构的研究现状
  • 2.2 服务元网络体系结构简介
  • 2.2.1 地址格式
  • 2.2.2 服务功能元素和服务
  • 2.2.3 服务元的模型
  • 2.2.4 节点模型
  • 2.2.5 服务元网络体系结构的优势
  • 2.2.6 层次网络体系结构向服务元网络体系结构的过渡
  • 2.3 服务元网络体系结构的原型设计
  • 2.3.1 包格式概要设计
  • 2.3.1.1 包（数据元）的分类
  • 2.3.1.2 包的传输方式
  • 2.3.1.3 包头概要设计（不包括数据域和CRC 校验域）
  • 2.3.2 服务元原型网络
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 基于服务元架构的软件路由器的概要设计
  • 3.1 软件路由器简介
  • 3.2 基于服务元架构的软件路由器设计思想
  • 3.2.1 软件路由器组成部分
  • 3.2.2 包处理元的软件实现
  • 3.2.3 总体软件架构
  • 3.2.4 配置语言
  • 3.3 服务元软件路由器网络接口需求分析
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 服务元软件路由器网络接口机制的研究和设计
  • 4.1 Linux 网络接口概念
  • 4.2 Linux 网络接口特点
  • 4.3 Linux 网络接口工作原理
  • 4.4 Linux 网络接口数据结构
  • buffhead 数据结构'>4.4.1 skbuffhead 数据结构
  • buff 数据结构'>4.4.2 skbuff 数据结构
  • 4.4.3 device 数据结构
  • 4.5 服务元路由器网络接口模块的总体设计
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 服务元软件路由器网络接口机制的实现
  • 5.1 网络接收元类的实现
  • 5.2 网络接收元类成员函数执行流程
  • 5.3 网络接收元类中重要成员函数的实现
  • 5.3.1 configure（）的详细设计
  • 5.3.2 initialize（）的详细设计
  • skb（）的详细设计'>5.3.3 obtainskb（）的详细设计
  • scheduled（）的详细设计'>5.3.4 runscheduled（）的详细设计
  • 5.3.5 uninitialize（）的详细设计
  • 5.4 网络发送元类的实现
  • 5.5 网络发送元类成员函数执行流程
  • 5.6 网络发送元类中重要成员函数的实现
  • 5.6.1 initialize（）的详细设计
  • SDU（）的详细设计'>5.6.2 sendSDU（）的详细设计
  • SDU（）的详细设计'>5.6.3 queueSDU（）的详细设计
  • handlers（）的详细设计'>5.6.4 addhandlers（）的详细设计
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 测试
  • 6.1 网络接口模块的测试
  • 6.1.1 测试目的
  • 6.1.2 测试准备
  • 6.1.3 测试结果
  • 6.1.4 测试结论
  • 6.2 基于服务元架构的软件路由器整体测试
  • 6.2.1 测试目的
  • 6.2.2 测试准备
  • 6.2.3 测试结果
  • 6.2.4 测试结论
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 结束语
  • 7.1 全文总结及创新性
  • 7.2 课题的后续研究工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间取得的成果

    • 相关论文文献

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