面向NGI大规模动态特征的路由模型和协议研究

论文摘要

本文围绕目前下一代互联网发展中急待解决的基础路由问题展开,根据下一代互联网的发展趋势,其基础路由模型需要具有多维的可扩展性,以期能够满足网络中多服务种类、多数据流类型对网络服务质量、流量调度等方面的需求。本文选择互联网在时间和空间两个维度上的路由模型作为研究的切入点,分别针对下一代互联网在时间维度上的动态性特点和在空间维度上的大规模特点提出了全新路由解决方案,并通过仿真实验与传统路由技术进行了性能对比。 下一代互联网动态特性的研究可以分为小尺度动态问题和大尺度动态问题两部分。 本文面向小尺度动态问题提出了基于时间依赖理论的路由模型HTDN及其路径最优化定理。在HTDN路由模型的基础上,本文设计了路由协议HTDRP,并在理论上对其使用的路由算法在时间复杂度和通讯复杂度等方面进行了分析。对HTDRP协议的仿真实验建立在权威网络仿真环境NS2平台上,通过仿真,本文给出了HTDRP协议与传统路由协议RIP的性能对比分析。在面向大尺度动态问题方面,本文提出了基于增量算法的路由模型,并在增量路由模型的基础设计了路由协议IARP。针对网络链路状态的变化量的不同,详细设计了增量路由寻径算法和及其针对多链路状态变化情况的改进,并给出了相关的算法分析。 针对下一代互联网大规模的特性,本文提出了基于链路通讯能力的网络树路由模型,给出了网络路由模型的定义、构造过程和路径优化定理。在网络树路由模型的基础上,本文设计了分层路由协议NTRP。NTRP协议的理论分析着重在收敛性能、路由准确率和通讯复杂度三个方面进行。仿真实验表明,与传统协议比较,NTRA在收敛性、准确度和平均吞吐量方面均占有绝对的优势。 最后,本文在多维路由模型的融合方面进行了探索,分别设计并评价了两个时空两维的融合模型:NTDN融合模型和增量融合模型,并总结了路由模型融合过程中出现的难点和可能的解决办法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 下一代互联网的现状和发展趋势
• 1.1.2 互联网基础理论研究要解决的基本矛盾问题
• 1.1.3 路由体系结构在互联网基础理论研究中的重要作用
• 1.2 国内外的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 下一代互联网基础理论的研究与发展
• 1.2.2 下一代互联网的路由模型和协议的研究
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 2 面向NGI动态特征的时间维度路由模型及路由协议
• 2.1 问题的提出
• 2.2 网络动态路由的基本思想
• 2.3 解决小尺度动态问题——基于时间依赖理论的路由模型及协议
• 2.3.1 时间依赖的混合型网络路由模型HTDN
• 2.3.2 基于HTDN路由模型的路径最优化理论
• 2.3.3 基于HTDN路由模型的分布式路由协议HTDRP
• 2.3.4 HTDRP协议的仿真实验
• 2.4 大尺度动态路由的解决方案——基于增量算法的路由模型及协议
• 2.4.1 基于HTDN模型解决大尺度动态问题及其缺陷
• 2.4.2 基于增量算法的路由模型IARM
• 2.4.3 基于增量算法的链路状态路由协议设计IARP
• 2.4.4 IARP协议的分析
• 2.5 本章小节
• 3 面向NGI大规模特征的空间维度路由模型及路由协议
• 3.1 问题的提出
• 3.2 分层路由的基本思想
• 3.3 网络树路由模型及其构造过程
• 3.3.1 网络树的定义
• 3.3.2 网络树的集中式构造过程
• 3.4 基于网络树路由模型的路径优化理论
• 3.5 分层地址的定义和节点需要维护的数据结构
• 3.5.1 分层路由的节点地址定义
• 3.5.2 节点维护的数据结构
• 3.6 基于网络树路由模型的域划分算法NTCA
• 3.7 基于网络树模型模型的路由协议NTRP
• 3.7.1 路由节点初始化
• 3.7.2 路由信息的发布和会聚
• 3.7.3 路由缓存表的更新
• 3.7.4 基于网络树模型模型的路由协议NTRP分析
• 3.8 NTRP的仿真实验
• 3.8.1 大规模网络的拓扑模拟工具
• 3.8.2 NTRP收敛性能
• 3.8.3 准确率和其主要影响因素分析
• 3.8.4 平均吞吐量
• 3.9 本章小节
• 4 NGI时空两维路由模型的融合
• 4.1 问题的提出及基本思想
• 4.2 网络树路由模型与HTDN路由模型的融合
• 4.2.1 网络树和HTDN路由融合模型的定义
• 4.2.2 HTDN融合模型中路由节点需要维护的数据结构改变
• 4.2.3 HTDN融合模型的路由算法和域划分算法
• 4.2.4 HTDN融合模型的路由信息发布与会聚
• 4.2.5 HTDN融合模型的优势
• 4.2.6 HTDN融合模型的缺点
• 4.3 网络树路由模型与增量模型的融合
• 4.3.1 网络树和增量路由融合模型的定义
• 4.3.2 增量融合模型中路由节点需要维护的数据结构改变
• 4.3.3 增量融合模型的域划分算法
• 4.3.4 路由节点的初始化
• 4.3.5 路由节点路由信息发布
• 4.3.6 路由节点的路由信息汇聚与更新
• 4.3.7 路由节点的增量路由寻径算法
• 4.3.8 增量融合模型的优点
• 4.3.9 增量融合模型的缺点
• 4.4 路由模型融合的遗留难点分析及可能的解决方向
• 4.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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