基于主动探测的覆盖网动态路由技术研究

摘要

覆盖网络作为一种新型的网络架构成为了近年来网络研究的热点，而作为其中关键技术的覆盖网络路由更是得到了网络研究人员极大的关注。相比于传统IP网络架构提供的单一默认“最佳”路径，覆盖网络本身拓扑的多样性提供了路径选择的多样性。本文研究覆盖网络中的动态路由问题基于如下三点考虑：第一，覆盖网络中的路由度量通常采用跳数，参考带宽等，而较少采用与用户体验息息相关的网络端到端性能参数，比如端到端延迟和可用带宽；第二，基于主动探测的动态路由机制基本采用单一度量，在全面描述网络端到端性能方面存在缺陷；第三，企业覆盖网络上承载的业务种类众多，路由策略需要做出调整来给不同的业务提供相应的服务质量保证。本文在详尽比较了覆盖网络架构与传统IP网络架构的特点后，先阐述了以TCP/IP分层模型对覆盖网络路由结构和机制进行分类的方法。继而以前面提出的三个考虑为出发点，在前人研究成果的基础上提出了一种基于主动探测的覆盖网络动态路由机制，该机制采用的复合度量由网络延迟，抖动和可用带宽这些决定网络端到端性能的参数构成，根据覆盖网络承载业务性质的不同对复合度量进行动态调整以实现区分服务。另外，对于网络性能的主动探测，本文也进行了深入的分析，并提出了可能的优化方法，这些方法涉及到探测包类型和大小的选择，度量的选择，探测频率和采样点的选择等，目的是在尽量不影响主动探测精度的情况下减小探测行为对网络性能的干扰。为了验证分析本文提出的动态路由机制的性能，我们首先在VMware搭建的虚拟网络平台上对该机制做了可行性的验证，然后利用从真实企业覆盖网络中收集到的网络性能数据搭建了覆盖网络的模拟平台，在此平台上我们进行了更为详尽的模拟仿真实验。实验结果表明本文提出的基于主动探测的覆盖网络动态路由机制运行良好，利用该机制选择的路径相比于默认路径可以提供更好的网络端到端性能。

目录

摘要

ABSTRACT

目录

符号与缩略语说明

第1章 引言

1.1 覆盖网络架构

1.1.1 覆盖网络特点

1.1.2 覆盖网络分类

1.1.3 覆盖网络中路由机制的选择

1.2 本文的研究动机

1.3 本文的研究工作介绍

1.3.1 本文的主要工作

1.3.2 本文的内容安排

第2章 虚拟网络环境下动态路由可行性研究

2.1 VMware 虚拟网络平台模型

2.2 Zebra 模块化路由模型

2.3 虚拟网络平台中的时间同步

2.3.1 网络同步原理

2.3.2 采用NTP 取得时间同步

2.4.V mware 虚拟网络环境下动态路由实验

2.5 本章小结

第3章 基于主动探测的覆盖网动态路由机制研究

3.1 基于主动探测的覆盖网动态路由原理

3.1.1 复合度量的构造

3.1.2 主动测量机制的描述

3.2 真实覆盖网络中网络数据的收集

3.2.1 覆盖网络拓扑

3.2.2 覆盖网络时间同步方案

3.2.3 覆盖网络性能数据采集

3.3 搭建模拟环境

3.3.1 广域网链路模拟

3.3.2 模拟平台设计方案

3.4 仿真实验及结果分析

3.4.1 仿真实验步骤

3.4.2 仿真结果分析

3.5 本章小结

第4章 网络性能测量机制的优化

4.1 网络性能测量方法

4.1.1 主动测量

4.1.2 被动测量

4.1.3 动态路由中的网络测量机制

4.2 网路时延主动测量机制的优化

4.2.1 探测数据包类型和大小的选择

4.2.2 时延度量的选择

4.2.3 主动探测频率和采样点的选择

4.3 链路可用带宽的测量

4.4 本章小结

第5章 结论和展望

5.1 结论

5.2 未来展望

参考文献

致谢

作者攻读学位期间发表的学术论文

作者攻读学位期间参加的科研项目