基于自主配置的系统可生存性增强设计与实现

论文摘要

在现代网络环境中,各种社会活动对网络服务的依赖不断增加,然而网络服务系统的自然故障和人为破坏给信息化社会带来了普遍的灾害。因此,网络服务系统的生存性成为了人们越来越关注的领域,其中,系统可生存性增强就是一个重要的研究方向。本文主要研究了网络服务系统的可生存性增强的基本理论和技术,通过对TCP迁移、自主配置等技术的研究,提出了把提供关键服务的模块备份于网络中若干个节点,构造一个无前端控制器的对等网状结构模型来提供不间断的应用服务的想法,并要求能够实现自动选择最优服务资源,提供均衡负载、失效迁移等功能,从而实现了网络服务系统的可生存性增强。在原型系统的设计与实现中,经过对TCPHA系统进行全面分析,重点采用其高效的多线程结构和TCP迁移技术,将调度模块和服务模块进行集成以构成一个无前端控制的对等网络,每个节点都可以转发服务与提供服务,解决了中心控制方式所存在的前端瓶颈的问题。同时在这个对等网络中加入自主配置算法,能够保证系统某个正在提供服务的节点在生存性下降时将服务切换到另外一个备份节点,以使系统提供不间断的服务,从而达到高的可生存性。最后,通过实验测试了该原型系统的有效性,并指出了该系统目前存在的不足和对后续工作的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 可生存性的特点及主要技术
• 1.4 课题的主要研究内容
• 1.5 论文的组织结构
• 第2章 TCP连接迁移技术
• 2.1 Linux TCP/IP协议栈介绍
• 2.1.1 协议栈数据包处理函数调用关系
• 2.1.2 内核网络数据包处理机制
• 2.1.3 Netfilter内核数据包过滤框架
• 2.1.4 IP隧道技术
• 2.2 TCP连接迁移原理及关键技术
• 2.2.1 基于现场重构的TCP连接迁移原理概述
• 2.2.2 基于现场重构的TCP连接迁移关键技术
• 2.3 基于TCP迁移的系统可生存性增强
• 2.3.1 基本思想概述
• 2.3.2 关于arp数据包过滤的修改
• 2.3.3 ack数据包的传递
• 2.3.4 基于IP调度的服务提供模块选择方法
• 2.3.5 系统工作过程
• 2.4 实验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于自主配置可生存性增强算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于服务完成时间和失效率的生存性评估算法
• 3.2.1 相关定义及基本思想
• 3.2.2 判定失效状态
• 3.2.3 获取λ
• 3.3 自主配置算法
• 3.4 实验与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于自主配置的系统可生存性增强实现
• 4.1 引言
• 4.2 总体设计与系统架构
• 4.3 系统各模块的设计思想与实现
• 4.3.1 通信模块相关问题及其实现
• 4.3.2 服务分发模块相关问题及实现
• 4.3.3 服务提供模块相关问题及实现
• 4.3.4 自组织模块相关问题及实现
• 4.4 系统测试与分析
• 4.4.1 实验环境
• 4.4.2 正常情况下的测试
• 4.4.3 节点故障情况下的测试
• 4.4.4 攻击情况下的测试
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢