面向流量工程的约束路由的研究和实现

论文题目: 面向流量工程的约束路由的研究和实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 姚婕

导师: 顾冠群

关键词: 约束路由,流量工程,资源预留

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着Web和多媒体应用的迅速增长,网络业务流量呈几何趋势递增,这对传统的尽力而为的路由转发机制提出了严峻的挑战。当前的路由协议仅基于最短路径或最小跳数来为业务流选择传输通路,不考虑应用需求以及网络的动态特性,导致网络资源利用率低,且网络拥塞频繁。因此如何保证服务质量以及优化网络性能成为一个关键课题。为了提高网络资源利用率,减少网络拥塞以及增强网络性能,流量工程应运而生。它通过将业务流合理地映射网络的物理拓扑上,从而满足业务流需求、最大化网络吞吐量以及优化网络性能。运用约束路由技术的选路控制是实现流量工程的关键手段之一。本论文着重研究了约束路由、流量工程以及相关技术。通过扩展OSPF协议、结合约束路由、MPLS和RSVP技术实现流量工程。我们设计和实现了原型系统,并进行了有针对性的测试和分析。本论文主要包括以下几个方面:分析当前路由交换系统的问题所在,引入流量工程和约束路由。探讨了流量工程相关机制和技术的发展,并分析了现有支持流量工程的路由技术,将它们划分为基于IP网络和基于MPLS网络两大类。在阐述这些路由技术本身机制的基础上,对各自特点进行分析、比较和总结。对约束路由的内涵进行了探讨,深入研究了QoS路由和策略路由两个组成部分以及两者的关系。为使约束路由实现流量工程,我们提出了动态调整链路代价、GMSP算法和“最小化链路最大利用率”数学规划模型,并设计了面向流量工程约束路由的实现模型。探讨了OSPF协议的内部机制,在此基础上实现了OSPF-TE,其中包括TE-LSA的生成、分发和解析以及流量工程数据库,这是约束路由的信息来源。运用动态调整链路代价和GMSP算法,扩展最小生成树算法实现在线约束路由;运用“最小化链路最大利用率”数学规划模型,实现离线约束路由;运用Linux策略路由机制,实现策略路由。在线约束路由、离线约束路由和策略路由三者的结合构成约束路由。深入研究了MPLS协议机制和RSVP技术,并实现了两者的结合,从而运用RSVP进行标记分发,将约束路由计算的路径映射为LSP隧道,并沿LSP隧道传输数据流。设计和实现了面向流量工程的约束路由的原型系统,并从系统开销、功能和性能三个方面对系统进行了有针对性的测试,结果表明原型系统的功能和性能均优于传统路由交换系统,实现了流量工程,达到了设计目标。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究目标和关键内容

第二章 流量工程及相关技术探讨

2.1 流量工程的内涵和目标

2.2 分组交换网络中流量工程机制的演化

2.2.1 ARPANET 适应性路由

2.2.2 因特网的动态路由

2.2.3 ToS

2.2.4 ECMP

2.3 流量工程机制分类

2.3.1 基于时间、基于状态和基于事件

2.3.2 离线和在线

2.3.3 集中式和分布式

2.3.4 基于本地信息和基于全局信息

2.3.5 开环和闭环

2.3.6 战术型和战略型

2.4 流量工程相关技术

2.4.1 集成服务

2.4.2 RSVP

2.4.3 区分服务

2.4.4 MPLS

2.4.5 IPPM

2.5 本章小结

第三章 实现流量工程的路由技术研究

3.1 电信网络的动态路由

3.2 因特网中支持流量工程的路由算法

3.2.1 基于IP 网络的路由算法

3.2.1.1 最宽最短路径WSP

3.2.1.2 最短最宽路径SWP

3.2.1.3 最短距离路径SDP

3.2.1.4 动态选择路径DAP

3.2.1.5 OOW

3.2.2 基于MPLS 网络的路由算法

3.2.2.1 TSLB

3.2.2.2 RSLB

3.2.2.3 DLB

3.2.2.4 MIRA

3.2.2.5 PBR

3.2.2.6 MATE

3.2.3 各类算法的比较和分析

3.3 本章小结

第四章 约束路由的研究

4.1 约束路由技术原理

4.2 约束路由的构成

4.2.1 QoS 路由

4.2.2 策略路由

4.2.3 QoS 路由和策略路由的关系

4.3 约束路由实现要点分析

4.3.1 约束路由实现概述

4.3.2 动态调整链路代价

4.3.3 GMSP 算法

4.3.4 最小化链路最大利用率数学模型

4.4 约束路由的实现模型

4.5 本章小结

第五章 原型系统设计及关键协议研究

5.1 Zebra 路由协议系统

5.2 原型系统的总体设计

5.3 OSPF 协议的研究

5.3.1 OSPF 的基本特征

5.3.2 OSPF 的LSA 类型

5.3.3 OSPF 子协议和报文系统

5.4 MPLS 协议的研究

5.4.1 MPLS 体系的核心构件和技术

5.4.2 MPLS 工作过程及形式化描述

5.4.3 MPLS 实施流量工程的优越性

5.5 基于RSVP 的LSP 隧道实现的研究

5.5.1 RSVP 中几种重要的结构

5.5.2 运用RSVP 建立LSP 隧道的基本原理

5.5.3 预留风格对建立LSP 的影响

5.5.4 LSP 隧道的重路由

5.6 本章小结

第六章 面向流量工程约束路由原型系统的实现

6.1 OSPF-TE 的实现

6.1.1 TE-LSA 报头结构

6.1.2 TE-LSA 有效负载

6.1.3 QoS 测度的表示

6.1.4 TE-LSA 的扩散机制

6.1.5 流量工程数据库的数据结构

6.2 约束路由的实现

6.2.1 在线约束路由

6.2.2 离线约束路由

6.2.3 Linux 策略路由

6.3 MPLS-RSVP 的实现

6.3.1 标记结构

6.3.2 转发等价类及标记分配

6.3.3 RSVP 消息的数据结构

6.3.4 LSP 隧道的建立

6.3.5 标记交换过程

6.4 Linux 内核进程和用户进程的通信机制

6.5 原型系统实验和分析

6.5.1 实验环境

6.5.2 主要进程的系统开销

6.5.3 系统扩展功能测试

6.5.4 性能增强的体现

6.6 原型系统特点总结

6.7 本章小结

第七章 结束语

7.1 论文总结

7.2 今后的工作

7.3 未来的发展方向

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间完成的论文

作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

详细摘要

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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