基于OpenFlow协议的覆盖网络路由器设计

越来越多的网络服务运行在世界各地的数据中心服务器中,并利用数据中心之间的物理链路构建覆盖网络(overlay network),以充分利用数据中心之间链路的网络资源。为了实现高效地构建覆盖网络,以及灵活地调度覆盖网络中传输流量的目的,该文提出了一种基于OpenFlow协议的覆盖网络路由器软件(software overlay router,SOR)。首先,SOR构建在被广泛使用的开源软件Open vSwitch和OpenVPN基础上,既能满足快速部署的要求,又能降低软件的开发和维护成本;其次,SOR使用基于OpenFlow协议的有状态隧道间流量调度(traffic engineering of multi tunnels,TEOFMT)算法,通过维护一张TCP/UDP报文的四元组映射表,依据该映射表来修改报文,最终根据内核路由表将报文转发到相应的隧道中来实现灵活调度流量的目的。该文在中国教育网的数据中心之间搭建覆盖网络,并利用带宽测量工具iPerf和DVTS-SASM(digital video transport system-scalable application specific measurement)来测量覆盖网络的链路带宽,测量数据表明利用SOR来构建覆盖网络能够极大地提高网络链路资源的利用率。     

面向用户的Internet链路状态探测与预报

构造了一个面向Internet一般用户的探测链路当前状态与预报未来状态的框架．利用pathchar和packetpair等探测方法与工具来测量网络路径延迟，得到网络链路的带宽等状态参数，并采用TCPdump对用户所在局域网的网络业务进行收集与建模．用户根据探测的链路带宽和本地网络的业务状态，对未来状态进行预测，并主动控制自己的网络行为．利用EVT，提高了链路带宽估计的精度，使用RARIMA模型，对网络业务和链路状态进行预报．实际到量与预报数据表明本方法是正确有效的．     

无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度。判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。     

一种用于ad-hoc网络路由协议虫洞攻击的检测机制

针对发生在ad-hoc网络上的路由虫洞攻击,设计了一种高效的检测方法.该方法首先尝试定位可能处于一个虫洞隧道中的可疑链路.然后在虫洞的两个端点之间交换加密的侦测分组来实施检测机制.该机制不需要任何的时间同步方法或节点位置信息,也不需要任何复杂的计算或特定的硬件支持,只使用简单的四次握手消息交换的方式来检测虫洞隧道.几种场景的测试结果表现出很高的检测率和检测精度.     

网络拥塞控制中探测元机制的研究

为提高TCP协议在长时延、高差错率网络中的性能,探测元机制做为一种主动自适应机制,在TCP的许多改进实现中被涉及。详细阐述了探测元机制的原理和具体应用,并在NS仿真中实现了该机制。理论分析和仿真实验显示,在TCP中引入探测元机制,能有效提高长时延、高差错率网络的吞吐量。     

单向链路下高可靠数据传输方法

提出了一种基于最大速率估计的自适应编码方法,该方法实现了单链路网络中高可靠的数据传输.利用单向链路中数据发送速率和丢包率之间的相关性,研究了在数据发送速率不超过最大速率的情况下冗余编码对丢包率的影响,即在低丢包率下采用基于ErasureCode算法的单向控制机制,并基于最大速率估计来调整编码策略,在传输报文间建立冗余校验,利用线路的最大安全速率传输冗余编码信息,将丢失的数据包尽可能高的冗余恢复出来.实验结果表明:该自适应编码方法能够在低丢包率的环境下进一步有效降低丢包率,较好地提高单向传输的容错性,实现单链路传输的可靠性.     

出口链路负载均衡技术在Cisco设备中的应用研究

阐述了链路负载均衡的概念、类型和原理,研究出口链路负载均衡技术在全球最先进的网络解决方案供应商Cisco公司生产出的专业设备上的应用,分析了Cisco出口链路负载均衡特性的架构、设备配置及如何实现的工作原理,并通过实验表明,Cisco的出口链路负载均衡技术可以根据业务报文的特征,实现将流量进行分类和管理,达到使网络的整体性能得到提高的目的.     

软件定义广域网中基于IPv6分段路由的双栈流量调度算法

针对当前软件定义广域网在应对企业园区部署双协议栈出口链路、园区之间支持双协议栈通信的网络架构下,存在园区任意协议栈出口链路失效时,园区间双栈流量不可通信的问题,提出了一种适用于软件定义广域网的IPv4/IPv6双协议栈环境下的流量调度算法。该算法基于快速重路由机制,通过结合基于IPv6的分段路由技术分为路径编码算法和报文处理算法2部分实现。在广域网双栈出口任一链路失效时将不同园区的双栈流量进行调度。通过在Mininet中的仿真模拟验证了算法的可行性,并利用带宽测量工具iPerf对链路性能进行测量,测量数据表明利用双栈流量调度算法进行双栈流量调度极大地提高了园区间双栈链路的利用率和服务质量。     

私网STP在公网的透传

STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的缩写。它是一种二层管理协议,通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的。然而,按照802．1D标准BPDU不带VLANTAG,而且要求所有网桥不能转发BPDU;带Tag的BPDU报文协议报文都是非法报文,不能保证它能在公网上被正确透传。当用户想让一个BPDU报文透明穿越一个承载网络时,这样分居于两地的同一企业的分支就可以通过隧道的透传获得彼此STP协议的信息,从而有效地避免了环路的产生。通过对该协议的研究,在二层交换网络中提供一种简单的方式来实现私网的STPBPDU报文在公网的透传;即在二层交换网络的入接口使能BPDUTunnel,利用QinQ技术来实现私网BPUD报文在公网的透传。     

双机热备让电力网络更可靠

在当前我国电力设施的组网应用中,用户对网络可靠性的要求越来越高,如何保证网络的不间断传输,成为急需解决的一个问题.为保证电力网络的不间断传输,需要特别加强对一些重要的业务入口或接入点的防护.传统设备存在业务中断风险 于是,业界推出了传统备份组网方案来避免此风险.该方案在接入点部署多台设备形成备份,通过VRRP或动态路由等机制进行链路切换,实现一台设备故障后流量自动切换到另一台正常工作的设备上.传统备份组网方案适用于接入点是路由器等转发设备的情况.因为经过设备的每个报文都是查找转发表进行转发,链路切换后,后续报文的转发不受影响.但是,当接入点是状态防火墙等设备时,由于状态防火墙是基于连接状态的,当用户发起会话时,状态防火墙只会对会话的首包进行检查,如果首包允许通过则会建立一个会话表项（表项里包括源IP、源端口、目的IP、目的端口等信息）,只有匹配该会话表项的后续报文（包括返回报文）才能够通过防火墙.如果链路切换后,后续报文找不到正确的表项,会导致当前业务中断.     

一种基于链路质量的无线传感器网络代码分发协议

无线重编程技术是无线传感器网络进行软件部署的关键技术,代码分发协议是无线重编程技术的核心,提出一种基于链路质量的无线传感器网络代码分发协议。协议使用节点间的链路质量进行节点影响度的计算,提高了代码分发协议在网路质量不佳时的性能。同时协议使用周期性广播的ADV信息对邻居节点的状态进行维护,降低了控制消息的开销。TOSSIM仿真实验结果表明,在网络分发时间和消息传送量两个方面,协议都优于TinyOS系统的标准代码分发协议Deluge,尤其在网络质量不佳情况下,协议有更好的性能。     

无线Mesh网络中基于链路状态的RED算法研究

针对无线Mesh网络的特性,分析了随机早期检测(random early detection,RED)算法的实现过程,提出了一种基于链路状态的RED(link-states-based RED,LS-RED)算法。该算法的基本思想是通过移动节点的链路状态信息动态调整RED算法中的4个参数。详细讨论了LS-RED算法的实现过程,提供了无线网络下LS-RED算法参数的设置方法,并对该算法实现过程进行了分析,通过仿真分析验证了该算法对无线Mesh网络性能提高的有效性。     

基于LS-SVM-FLANN的虚拟仪器系统非线性动态补偿

针对虚拟仪器系统存在的非线性动态测量误差,提出了一种新的补偿方法.该方法依据虚拟仪器系统的静态和动态标定数据,采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)构造的函数链接型神经网络(FLANN)辨识得到静态补偿环节及动态补偿环节模型,再将其串接到原虚拟仪器系统的后面来修正其非线性特性,改善其动态特性,从而获得系统理想的输入输出特性.实验结果表明该方法用于虚拟仪器系统动态非线性误差补偿的有效性及优越性.     

跨域虚拟网络环境下虚拟机Live的迁移机制

针对跨域虚拟网络环境下虚拟机的在线迁移机制, 设计了支持虚拟机跨域通信的虚拟网络路由协议和控制虚拟机在线迁移的路由更新协议, 以支持虚拟机的跨域动态管理, 并基于流行虚拟化环境Xen, 完成了原型实现, 从而解决了虚拟机跨域的在线迁移问题, 实现了利用广域网络环境搭建动态虚拟化平台.     

通过ARQ提高无线网络中的TCP吞吐量

针对现有提高无线网络中传输控制协议（TCP）吞吐量方案（如Snoop）的若干局限性，提出一种改进方案，利用数据链路层的自动请求重传（ARQ），检测并重传在无线链路上丢失的分组，从而提高TCP的吞吐量性能，这一方案不需要修改端终点的TCP实现，与Snoop相比，ARQ可以传输加密或封装后的分组，不受TCP确认机制的影响，不要求基站保留TCP流的状态，降低了基站的实现复杂度，仿真结果表明，当链路错误率较高或网络中存在竞争性背景流量时，ARQ可以比Snoop更加有效地提高TCP吞吐量。     

A clustered routing protocol based on energy and link quality in WSNs

Influenced by the environment and nodes status,the quality of link is not always stable in actual wireless sensor networks (WSNs).Poor links result in retransmissions and more energy consumption.So link quality is an important issue in the design of routing protocol which is not considered in most traditional clustered routing protocols.A based on energy and link quality' s routing protocol (EQRP) is proposed to optimize the clustering mechanism which takes into account energy balance and link quality factors.EQRP takes the advantage of high quality links to increase success rate of single communication and reduce the cost of communication.Simulation shows that,compared with traditional clustered protocol,EQRP can perform 40％ better,in terms of life cycle of the whole network.     

分级单向ad-hoc路由协议

提出了一种支持多层无线异构ad hoc网的路由协议HUAR，它可以有效地解决异构无线网络中经常出现的单向链路问题，分析和仿真结果表明，HUAR具有路由控制开销小，快速响应网络拓扑结构变化，拓扑稳定，路由更新频率低等特点，具有比HSR协议更好的网络性能。     

近似2-连通k-支配容错虚拟主干网

由于无线网络存在节点失效、链路断裂等特性,虚拟主干网需要具备一定的容错性。利用2-连通k-支配集作为容错虚拟主干网的模型。通过分析单位圆盘图中极大独立集的性质和连通图的块-割点树结构,首次设计出在无线自组织网络中构造2-连通k-支配虚拟主干网的近似算法。从理论上分析了该算法的时间复杂度,并证明了该算法的近似比为常数。     

边界网关协议BGP-4中的路由策略与信息传播

边界网关协议 (BGP- 4 )是目前用于广域网的最主要的域间路由协议。分析了 BGP协议中链路状态信息和网络拓扑结构的关系 ,指出了路由策略对 BGP路由信息传播的影响。提出了根据具体的 BGP路由策略分析路由信息最优传播过程的方法 ,从理论上证明了方法的有效性 ,并在几种典型的拓扑结构下使用该方法分析了路由信息传播的过程和传播的信息量。成果已经用于指导实际的网络配置、管理和 BGP- 4协议的实现