基于可编程硬件的虚拟路由器控制平面

网络虚拟化是研究网络实验平台的一种重要和有效的技术。为了实现高性能的虚拟路由器并解决现有虚拟路由器转发速率低和隔离性不好的缺陷,该文提出了一种基于可编程硬件的高性能虚拟路由器的设计思路及其控制平面的详细设计和实现。该虚拟路由器以主机虚拟化和VLAN作为隔离技术,可编程硬件负责转发。控制平面通过主机控制软件、虚拟机路由协议软件和虚拟机包处理软件来实现有效的控制。结果表明:该设计具有高度的隔离性,并且转发速率可以达到线速。     

针对域内流量均衡的二维路由方案

针对域内流量均衡问题,提出了一种二维开放式最短路径优先(OSPF)路由方案TOL。在控制层面,通过对传统链路状态通告(LSA)的扩展,实现包括目的前缀和源前缀的二维路由信息的传递,路由器根据二维路由信息进行计算,生成二维路由表项。在数据转发层面,设计了一种基于传统一维转发表实现二维数据转发的方案,这种转发方案能够有效解决引入源前缀造成的转发表存储空间增长问题,兼容传统转发,为TOL提供保障。为了验证TOL的有效性和可行性,在商用路由器上实现了原型系统,测试和实验结果表明,TOL方案能够在传统IP网络结构和协议的基础上,有效实现流量均衡,减少链路拥塞,且不会带来较大的额外负荷。     

下一代高性能路由器关键技术研究

随着全业务IP化的发展，从终端、接入、汇聚到核心乃至整个IP网络的流量都出现井喷式的增长。由此要求网络运营商能够提供大容量、高转发性能、安全可靠的下一代高性能路由器系统来满足日益增长的用户带宽和性能需求。下一代高性能路由器的关键技术在软件方面主要有特权级别的内核保护技术等技术，在硬件方面主要有高速报文转发、大容量分组交换等技术，另外一个关键技术是综合业务能力，包括V4/V6双栈能力以及集群技术能力等。     

一种并行路由计算方案的研究与设计

提出了一种路由器中并行检索路由表的方案，它采用目的地址直接并行检索路由表的新方法，克服了传统路由表逐条比较检索速度太慢的不足。计算数据表明，采用这种并行检索路由的方法，将使路由器的转发效率大大提高。     

命名数据网络中Sub/Pub 模式仿真实验研究

在 Linux 环境下,基于 Mini-ndn 仿真平台并利用 Python,设计并实现了命名数据网络(NDN) 分级命名路由仿真实验,研究了 Subscriber 和 Publisher 在一对一、一对多、多对一和多对多通信情况下, interest 包请求和 data 包响应问题,实验结果对 NDN 中的 Subscriber/Publisher 交互过程、结构化数据命名规则、interest 包在 NDN 路由器中的 CS 查找、PIT 处理和 FIB 转发等过程, 以及 data 包响应过程有了更直观的认识, 为 NDN 路由和转发理论研究提供实际参考依据．     

基于可用带宽的PIMSM设计与实现

提出一种基于可用带宽的PIMSM组播路由设计方案,该方案采用带宽测量模块和基于可用带宽的OSPF单播路由模块,并与硬件转发引擎结合,在高速宽带路由器上实现基于可用带宽的PIMSM组播数据包的线速转发．测试结果显示组播路由器能自动根据网络实时可用带宽状况选择最佳可用带宽路径路由,有效提高网络吞吐量．     

输出端口编码的可扩展快速转发方法

提出了一种基于路由器端口编码的转发方法(OPCF),该方法通过在通信源和目的间预先建立起面向连接的端口编码路径,可直接根据端口编码对数据包进行路由,避免了路由表查询开销,实现了基于显式路由的灵活快速转发,有助于网络服务质量的提高和流量工程的实现.由于不需要路由器存储和管理除路由表外的额外信息,OPCF可获得良好的扩展性.由于可隐藏数据包的IP地址信息,OPCF能有效增强网络通信的安全性.原型系统上的实验结果表明,该方法能实现比MPLS更低的端到端延时并能有效提高网络的吞吐量.     

高速路由器中一种实现QoS保证的分组转发方案

针对入出随机早期检测(RIO)算法对支持区分服务的带宽分配产生偏移问题,提出了一种在边界路由器采用漏桶标记算法,核心路由器采用改进的In和Out随机提前检测算法IRIO,支持区分服务的分组转发方案。用ns2仿真器对方案的带宽使用效率、分组转发时延进行了仿真实验,实验结果证明了该方案可为业务提供跳到跳(HopbyHop)的QoS保证;同时仿真结果显示,IRIO与原RIO相比能个别地控制Out队列长度,表明它能够保护TCP流特性,防备突发分组丢失。     

WLAN本地转发和集中转发应用模式分析

研究了WLAN瘦AP架构下本地转发和集中转发的基本原理,分析了其基本数据流向。通过时延、丢包率、下载速率等指标的测试对本地转发和集中转发进行比较,得出两种模式的主要特性,并提出了其应用场景建议。本地转发能够减小AC压力,提高网络性能,但对组网要求较高;而集中转发对AC的加、解密要求非常高,且性能压力较大,不易组网,但安全性较高。     

面向连接的并发多路径转发算法

在分析数据流关系的基础上,通过动态链表给无连接的IP网络增加一定的面向连接的特性,并结合跨层的思想在IP层对TCP报文首部进行跨层操作,提出了一个面向连接的并发多路径转发算法(CCFA).CCFA通过动态链表统计的不同流的比例关系,对不同流的流量特征进行分类,在多路径上对不同流量进行分流转发.最后通过NS2仿真实验研究了不同转发粒度的特点及相关的应用场合,结果表明CCFA以一定的存储开销为代价,获得了较高的转发性能,提高了带宽利用率,降低了端到端延迟,而且本算法易于在下一代网络的可编程路由器中部署使用.     

高性能安全路由器BW7000的设计与实现

高性能和安全是计算机网络研究的两个主要问题。路由器在保证转发性能的前提下提供网络安全保护已经成为当前的研究热点。文章介绍了在完成国家"八六三"计划重大课题"高性能安全路由器"的过程中解决的若干关键技术问题。高性能安全路由器BW7000基于自主设计的高性能路由器操作系统HEROS。为保证高性能的路由转发,设计实现了基于RAM的高性能路由查找算法;为支持服务质量控制和安全管理,设计实现了基于无冲突HashTrie树的分组分类算法和基于反馈的分布式分组调度算法;为保证网络安全,提出了基于分布式密钥管理的路由器安     

协同通信系统中混合转发模式设计与仿真

针对无线局域网的系统容量与抗多径衰落等问题,提出在协同通信系统中,采用放大转发模式与解码转发模式混合进行转发的设计方案,同时给出混合转发模式下终端接收机的设计方案、功率分配方案及系统模型.并且通过仿真对放大转发模式、解码转发模式、混合转发模式在不同编码方式下与直接发送模式的性能比较.仿真结果表明,混合转发模式提高了频率选择性衰落信道中的误码性能,具有更良好系统容量与抗多径能力.     

LER路由器的软件实现

针对MPLS网络建设中某些路由器不能升级的问题进行了分析，提出在LINUX操作系统下以软件实现部分的标记边缘路由器(LER)功能，配合这些路由器实现MPLS功能。该软件实现了对标签的各种操作，解决了标签的定义、FEC的分类、标签的绑定、标签的交换和转发、标签堆栈的操作等工作。标签分发协议LDP控制交换路由器之间交换标签与FEC绑定信息，协调LSR之间的工作，软件中对LDP相关功能也进行了设计。     

MPLS转发机制的研究与仿真实现

Internet中传统IP包转发机制一般通过按位与运算、遍历路由表及最长匹配原则选择最优路由转发。但随着互联网规模不断增大,尤其骨干网络中路由条目已高达十余万条,该转发机制将增大选路延迟、降低转发速度。MPLS转发机制基于传统网络,通过不同方式(如网络地址)划分不同的转发等价类并形成标签,然后根据标签转发,提高了转发速度,并已成为Internet骨干网的核心技术,还广泛应用在MPLS VPN、Qo S及流量工程中。本文主要研究了MPLS转发机制,并通过虚拟仿真平台实现一个MPLS网络,同时验证了该机制。     

MPLS实现原理

对MPLS VPN的实现原理进行了详细分析,重点分析了多协议BGP的实现、MPLS VPN的路由转发和数据转发,论述了MPLS的优点和应用前景。     

可编程虚拟化路由器的转发表查找技术综述

可编程虚拟化路由器是未来互联网的核心网络设备,即在一个物理路由器平台上并行实现多个相互独立的虚拟路由器.综述了可编程虚拟化路由器的转发表(forwarding table,FIB)查找技术.分析了FIB查找技术的性能与可伸缩性挑战,即查找吞吐量、存储空间和增量更新问题.讨论了多FIB融合的IP查找算法和基于NDN(named data networking)命名的非IP查找算法的研究进展.指出了OpenFlow的多域FIB查找和基于硬件的NDN线速转发是未来研究亟需解决的重点问题.     

Router Stack下的快速转发机制

论述了快速转发机制及其实现,并通过一个快速转发实例详细介绍了fastPathIp.c中实现的供fastPathLib调用的接口函数,并通过分析示例程序中实现的主要函数,具体说明快速转发应用的转发逻辑.证明快速转发应用的实现将大大提高交换机的转发性能.     

ForCES体系结构下路由器内部路由机制

控制和转发单元分离结构(forwarding and control element separation, ForCES)路由器必须能够支持上百个转发单元(forwarding element, FE), 为解决分组在路由器内部的路由问题,在ForCES路由器拓扑发现的基础上,提出基于标签的内部路由机制.引入备份路径减少了路由恢复时间.若n代表FE结点数, m代表含外部接口的FE数, e代表平均边数,则该机制与OSPF(open shortest path first)相比,计算量由 O(n3)减小为 O(mn2), 通信开销由ne的数量级减至n的数量级.实验结果表明: 转发表更新算法的计算开销优于OSPF.该机制收敛速度快,通信开销小,路径发生故障时能够快速恢复.     

集成桥路器及其在嵌入式Linux中的实现

讨论了一种结合网桥和路由器功能的集成桥路器及其在嵌入式Linux下的实现原理．该桥路器采用网桥虚拟端口实现数据转发，克服了传统的并发桥路器的网桥和路由功能只能独立运行的局限性，并采用软硬件相结合的方案实现软硬件的接口．本系统已应用于高速宽带路由器的研发项目中．结果证明，系统稳定、可靠。     

机会网络中转发机制的研究

通过详细描述路由转发算法-传染转发算法的转发过程,分析此种算法存在的不足,提出一种基于转发度量的传染算法,并对该算法进行简要评价。