集群路由器软件结点平台的实现技术研究

论文摘要

随着网络规模和复杂性不断增加,互联网体系结构正面临着重大理论挑战。传统的计算机网络理论和技术在经历了几十年的发展变化之后,已经越来越不能适应今天和未来网络应用发展的要求,在面临网络流量的高突发性和自相似性、大规模网络系统的复杂性和可控性、网络可信性等问题面前显得越来越无力。为此我们提出了OpenRouter体系结构。本文首先介绍软件路由器的概念与意义,课题背景、任务及研究目标。接着介绍OpenRouter体系结构,软件集群路由器的概念。本文在OpenRouter体系结构下,主要负责转发结点的研究和设计。首先是研究国外已有的转发服务功能的软件可扩展路由器Plugins,Scout和Click,对他们进行分析、对比。在此基础上,根据OpenRouter体系结构对转发结点的要求,研究和设计模块化软件路由器MSR。设计的主要方针是首先分类和提取出逻辑功能模块LFB,接着选择MSR使用的配置及LFB开发语言。最后根据OpenRouter体系结构要求,在扩展Click已有的逻辑功能模块的同时,设计进行GRE操作的LFB和用于分发操作的LFB。在实现阶段,根据设计方针,首先选择Rose作为MSR的语言使用,分析了使用Rose的好处。接着我们对MSR中的LFB按照Rose语言规范进行分类,并在Rose语言中详细定义这五类LFB。使用Rose语言描述逻辑功能模块。在MSR中我们总共设计了40个逻辑功能模块。最后我们特别列出几个重要LFB的设计与实现方案:GRE逻辑功能模块CheckGREHeader,GREEncap,StripGREHeader以及用于分类操作的逻辑功能模块Splitfirst。在设计MSR的同时,为了整个项目的延续性,设计开发了一个试验系统。这个试验系统为以后试验的开展提供了一个灵活,易扩展的平台。

论文目录

• 图目录
• 表目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 软件扩展路由器介绍
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 课题研究内容及研究意义
• 1.4 论文组织
• 第二章 相关研究工作
• 2.1 软件集群路由器简介
• 2.2 Plugins 系统简介
• 2.3 Click 系统简介
• 2.3.1 Click 系统体系结构
• 2.3.2 Click 系统相关技术——网络地址转换
• 2.3.3 Click 系统扩展技术——多CPU 设计
• 2.4 Scout 系统简介
• 2.5 三种软件路由器的对比分析
• 2.5.1 Extensibility（改变一个系统的构成）
• 2.5.2 Scheduling（调度报文的处理）
• 2.5.3 Flow Isolation（隔离流处理）
• 2.5.4 总结
• 2.5.5 软件路由性能比较
• 第三章 软件转发结点平台（MSR）的总体设计
• 3.1 研究背景
• 3.1.1 OpenRouter 体系结构模型简介
• 3.1.2 系统语言
• 3.1.3 隧道技术
• 3.2 软件转发结点平台（MSR）总体框架
• 3.2.1 转发功能模块设计
• 3.2.2 隧道技术设计
• 3.2.3 深度报文处理设计
• 3.3 MSR 和Click，Scout,Plugins 对比
• 第四章 MSR 的实现技术研究
• 4.1 研究背景
• 4.2 MSR 逻辑功能模块设计
• 4.2.1 逻辑功能模块描述
• 4.2.2 逻辑功能模块设计
• 4.3 GRE 相关模块的设计与实现
• 4.4 Splitfirst 逻辑功能模块的设计与实现
• 4.5 逻辑功能模块的测试
• 第五章 试验系统的研究与设计
• 5.1 试验系统的设计
• 5.2 试验系统的开发
• 5.3 试验系统的扩展
• 5.4 试验系统的测试
• 第六章 总结
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 参考文献
• 附录：MSR 中逻辑功能模块的设计