基于安全组播的核心路由器的设计与实现

摘要

随着互联网业务的迅速发展，网络信息在社会发展中的作用日益突出。然而，在网络为人们带来便利的同时，对网络安全问题以及传输高质量、高性能的多媒体业务也提出了更高的要求。
　　组播是一种针对多点传输和多方协作的组通信模型，发送方只需传输一份数据，通过让组播路由器复制接收方所需份数来完成转发。组播的优势在于既能降低发送方的计算负荷，也能降低网上数据的份数，从而高效的利用了网络资源。组播经历了二十余年的发展，虽然在多媒体领域取得了一定的应用，但始终没有得到大规模的部署。阻碍组播业务发展的关键因素，其一是组播的开放性模型，这种开放性使组播通信比单播更容易遭受各种攻击；其二就是组播与单播采用不同的路由机制，增加了组播路由器结构的复杂性。
　　本文取材于国家863课题《基于端到端虚电路架构的网络安全计算模型及其关键技术的研究》，该课题进行全新安全组播机制的研究，具有基于结构性安全的特性，并在统一的路由机制下同时支持单播和组播。本文对该课题中的核心路由器进行设计与实现。本人主要工作如下：
　　（1）设计一种共享RP（Rendezvous Point）组播分发树的组播传输体系结构。本文对组播传输需解决的关键技术一一作出分析，结合开源的IP和MPLS（Multi-Protocol Label Switch）代码，设计传输组播的核心路由器。由于MPLS标签数量有限以及配置中间路由器复杂，改进该系统，设计以标签发布协议（Label Distribute Protocol）和IPsec（Internet Protocol Security）认证的安全组播核心路由器。并结合实际应用中多组播业务同时传输的调度问题，提出预分配带宽算法。
　　（2）设计并实现安全组播核心路由系统。依据RP组播树传输体系结构，分析现有软件技术，按照网络层的层次结构，对安全组播核心路由器具体实现。
　　（3）对安全组播核心路由系统进行全面测试。本文结合课题中的实际问题，按照场景设计测试用例，对安全组播核心路由器的功能及性能方面进行测试。测试结果分析表明，结合IP、MPLS、LDP技术，既能有效简化转发机制，又能在一定程度上提高转发效率和安全性。
　　本文的安全组播核心路由器能对功能进行扩展，以产生满足多组播业务同时传输的需求，在满足不同组播业务实时性的基础上，为传输中的带宽分配给予一定公平性地保证。本文的研究成果能够应用于需要多业务同时传输的网络系统，其具有极大的实际应用价值。

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第一章引言

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究的目的与意义

1.4项目工作

1.5论文结构

第二章相关技术

2.1 IP组播

2.2安全组播

2.3 MPLS

2.4 QoS原理

2.5 IPsec

2.6本章小结

第三章安全组播核心路由器的设计

3.1网络安全模型

3.2安全组播核心路由器详细设计

3.3建立LSP链路

3.4 RP路由器

3.5资源管理

3.6本章小结

第四章安全组播核心路由器的实现

4.1开发环境

4.2 LSP链路建立

4.3 RP转发

4.4资源管理

4.5本章小结

第五章安全组播核心路由器的测试

5.1测试环境

5.2测试设计

5.3单元测试

5.4系统测试

5.5性能测试

5.6网络安全模型测试结果

5.7本章小结

第六章总结与展望

6.1全文工作及意义

6.2课题展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果