一个适用于大规模网络的轻量邻接状态路由协议的设计与实现

论文摘要

随着计算机网络规模的不断扩大和复杂性的不断增加，路由选择协议越来越突显其对于网络可扩展能力的重要性。距离向量路由协议和链路状态路由协议是目前网络中普遍应用的两种路由选择协议。网络中另一大类路由协议是路径向量路由协议，如边界网关协议（BGP）。基于逆向路径转发的拓扑传播（TBRPF）协议、源树自适应路由（STAR）协议等基于最短路径树交换的路由协议本质上也可归于这一类。 本文分析了距离向量路由协议、链路状态路由协议和路径向量路由协议的特点及其可扩展性，并在链路状态路由算法的基础上，提出一个利用最短路径树交换思想的路由优化算法。该算法在网络拓扑结构发生变化时，网络中的结点只是有选择地向它的邻居发送必要的路由更新信息，从而减少了网络开销。 基于上述算法，本文设计了一个适用于大规模网络的轻量邻接状态路由协议LASR（Lightweight Adjacency-State Routing protocol）。设计了协议的数据结构、协议的处理流程、协议的主要模块，并讨论了协议在Vxworks操作系统上实现时的接口。通过在NS2上的模拟实验，比较了LASR与理想的链路状态路由协议在通信开销等方面的性能。LASR协议只交换必要的路由信息并且避免了路由环问题。模拟结果表明，LASR协议总体性能优于理想的链路状态路由协议，降低了协议控制开销，提高了路由效率。

论文目录

• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 课题研究背景
• §1.2 相关工作
• 1.2.1 路由算法
• 1.2.2 距离向量路由协议
• 1.2.3 链路状态路由协议
• 1.2.4 路径向量路由协议
• §1.3 课题内容及意义
• 1.3.1 课题研究的问题
• 1.3.2 课题的主要贡献
• §1.4 论文组织
• 第二章 基于最短路径树交换的路由优化算法
• §2.1 关键问题及解决思路
• §2.2 算法描述
• 2.2.1 网络模型
• 2.2.2 链路状态检测
• 2.2.3 链路状态信息更新扩散
• 2.2.4 路由计算
• §2.3 算法复杂性分析
• §2.4 本章小结
• 第三章 LASR协议设计
• §3.1 LASR协议描述
• 3.1.1 链路检测与新邻居的发现
• 3.1.2 路由信息交换与邻居关系的建立
• 3.1.3 路由计算
• 3.1.4 消息格式
• §3.2 LASR的主要数据结构
• 3.2.1 邻接状态数据库
• 3.2.2 接口数据结构
• 3.2.3 邻居数据结构
• 3.2.4 路由表
• 3.2.5 定时器
• §3.3 LASR的主要处理过程
• 3.3.1 Hello过程
• 3.3.2 交换过程
• 3.3.3 更新扩散过程
• 3.3.4 路由计算
• §3.4 本章小结
• 第四章 LASR协议在Vxworks上的实现
• §4.1 程序开发环境介绍
• §4.2 LASR软件总体设计
• 4.2.1 现有路由器的协议软件结构
• 4.2.2 软件的总体结构
• 4.2.3 协议模块划分
• §4.3 LASR的注册及与VxWorks的接口
• 4.3.1 LASR与IP层接口
• 4.3.2 LASR路由表与VxWorks路由表的接口
• §4.4 本章小结
• 第五章 协议的模拟评估
• §5.1 网络模拟概述
• 5.1.1 协议评估方法分析
• 5.1.2 NS介绍
• 5.1.3 使用NS进行网络模拟的方法和一般过程
• 5.1.4 路由协议评估的参数及方法
• §5.2 模拟结果分析
• 第六章 结束语
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 参考文献