多出口网络的链路负载均衡系统的研究和实现

摘要

随着网络应用的日益丰富，企业网对Internet接入链路的带宽需求不断扩大，对其可靠性也提出了越来越高的要求，再加上Internet资费不断下降，使得很多的企业开始选择多条链路接入Internet。这种网络结构创造了更具弹性的网络和Internet访问模型，但也引入了一些较为复杂的网络访问上的问题，如不同ISP(Internet网络服务提供商)链路之间的互联互通不畅，造成对不同ISP范围内网站的访问非常缓慢或不正常，挂在不同ISP出口上的服务器有时不能对来自其它ISP的用户正常提供服务；某链路出现故障时，无法自动切换到其他链路；无法合理地使用多条链路进行流量分担等等。因此，亟待一种投资较少，对原有系统改动较小，对企业网内用户透明，且能解决上述多条链路负载均衡问题的技术方案。 本文针对当前广泛使用的多链路技术，研究了多链路网络的运行机制，对多链路的流量特性、负载分配策略进行了分析，将企业网日常的Internet流量分为Outbound流量和Inbound流量，并结合FreeBSD下的PF包过滤和动态DNS解析技术，分别给出了Inbound和Outbound流量的负载均衡策略和模型。然后设计了基于FreeBSD的多链路负载均衡系统，并在一个多链路接入Internet的校园网中具体实施。测试结果表明，该系统成功地依照事先定义的负载均衡策略实现了Inbound和Outbound流量的负载均衡，多个Internet链路的合理分配利用而使得总访问带宽扩大，且实现了当一个链路发生故障时，故障链路侧的流量自动切换至其他正常的链路上，这不但解决了几大ISP间互访的瓶颈问题，还为校园网上SERVER提供了更高的可靠性和性能。该系统投资较少，且实现容易，性能稳定，非常适合中小企业以及学校使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文背景

1.2国内外发展现状

1.3目的和意义

1.4主要工作

2相关理论和技术

2.1负载均衡技术

2.1.1负载均衡的出现及其定义

2.1.2负载均衡的分类

2.1.3链路负载均衡

2.2多链路负载均衡模型和数据流分析

2.2.1多链路网络的负载均衡模型

2.2.2多链路网络的数据流分析

2.2.3多链路网络的负载分配

2.2.4常用的多链路负载分配策略

2.3基于策略路由技术的负载分担

2.3.1策略路由

2.3.2基于策略路由的链路负载分担策略

2.3.3路由策略

2.4基于DNS解析的链路负载技术

2.4.1域名系统

2.4.2基于DNS循环复用的负载均衡

2.4.3基于BIND9视图的负载均衡

3系统需求分析

3.1 Outbound流量负载均衡

3.1.1 Outbound流量负载均衡的影响参数

3.1.2 Outbound流量负载均衡策略

3.2 Inbound流量负载均衡

3.2.1 Inbound流量负载均衡的影响因素

3.2.2 Inbound流量的负载均衡策略

3.3链路失效保护

3.3.1链路可用性分析

3.3.2链路失效的状态

3.4需求分析小结

4系统总体设计

4.1操作系统的选择

4.2基于PF的Outbound流量负载均衡模型

4.2.1 FreeBSD下的PF

4.2.2包过滤规则

4.2.3状态保持

4.2.4 Outbound流量负载均衡模型

4.3 Inbound流量负载均衡模型的体系结构

5多链路负载均衡系统的实现

5.1 Outbound数据流的负载均衡

5.2 Inbound数据流的负载均衡

5.3链路失效保护

5.4测试

5.3.1 Outbound流量的负载均衡测试

5.3.2 Inbound流量的负载均衡测试

5.3.3链路失效保护测试

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢