發(fā)布時間：2020-03-24 12:12

【摘要】：隨著互聯網的普及與發(fā)展,越來越多的高校、企業(yè)將園區(qū)網絡升級為多出口鏈路架構,多個運營商網絡會同時為園區(qū)用戶提供網絡接入服務。如何將園區(qū)內用戶的網絡流量合理調度至各個出口鏈路具有重要的研究意義。隨著內容分發(fā)網絡(CDN)技術的發(fā)展,利用域名系統(DNS)做多出口流量調度的方案逐漸被許多園區(qū)采納并部署。園區(qū)內的DNS解析服務器集群將區(qū)域內所有用戶的DNS請求分別轉發(fā)至各個出口鏈路對應的DNS服務器,在CDN技術的介入下,這些DNS返回的IP地址通常隸屬各個運營商網絡。該方法能解決傳統的流量調度器由于跨網訪問出現的高延遲、丟包等問題,但是,DNS請求并不能真實反映實際應用軟件流量的大小。因此,此類基于DNS的方法的調度并不準確。針對以上問題,本文提出基于應用感知的多出口流量調度方法,在園區(qū)網絡出口處對網絡流量進行應用感知,依據應用軟件所占帶寬大小計算其流量調度策略,并配合出口鏈路帶寬利用率的預測數據在DNS側做流量調度,從而提高調度的準確性,使調度效果更平穩(wěn)。本課題研究內容包括兩個部分:第一,提出基于應用感知的多出口流量調度方法(Multi-Service Provider Network Traffic Scheduling Based on Application Perception,TSAP),該方法由應用感知檢測、出口鏈路帶寬預測以及DNS流量調度三個部分組成。第二,基于前述調度方法設計并實現多出口流量調度系統,系統考慮實際園區(qū)網絡環(huán)境,設計開發(fā)包括數據采集、數據分析以及DNS流量調度等模塊。實驗測試結果表明,本課題提出的TSAP調度方法相較于現有基于DNS的方法,具有更好的調度準確性和調度平穩(wěn)性。此外,TSAP系統能在實際高校園區(qū)網絡環(huán)境中穩(wěn)定運行,園區(qū)用戶上網的請求響應時間沒有明顯增加,系統性能符合預期。
【圖文】：

圖２－１基于ＤＮＳ的多出口流量調度網絡拓撲圖逡逑在此過程中園區(qū)ＤＮＳ服務器的解析可以分為兩類：逡逑１）遞歸解析［１１：１。設置為遞歸解析的ＤＮＳ服務器會從ＤＮＳ根服務器開始逐逡逑級往下迭代查詢，直到獲得查詢結果或遇到錯誤。每次迭代查詢的結果都會被逡逑緩存，緩存時間即為ＤＮＳ記錄的ＴＴＬ選項。設置為遞歸解析的ＤＮＳ服務器必逡逑須將數據報文ＵＤＰ部分中的源地址設置為對應運營商網絡的ＩＰ地址，否則ＣＤＮ逡逑中的ＤＮＳ服務器將不會返回預期的ＩＰ。現有許多成熟的智能ＤＮＳ服務器軟件逡逑可以支持這些功能，例如在開源軟件ＢＩＮＤ［１２］邋（Ｂｅｒｋｅｌｅｙ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋Ｎａｍｅ邋Ｄａｅｍｏｎ）逡逑版本９中，可以通過配置ｑｕｅｒｙ－ｓｏｕｒｃｅ選項來設置查詢報文的源地址。逡逑２）轉發(fā)至對應運營商網絡的ＤＮＳ服務器［１３］。遞歸解析之外的另一個可選逡逑項是將園區(qū)內的ＤＮＳ請求直接轉發(fā)至不同運營商網絡提供的ＤＮＳ服務器。運逡逑營商網絡提供的ＤＮＳ服務器返回的ＩＰ地址往往屬于該運營商網絡網段，所以轉逡逑發(fā)可以省去遞歸帶來的一些性能開銷，此方案的調度效果依賴于運營商網絡的逡逑ＤＮＳ服務質量。如果上游運營商網絡提供的ＤＮＳ出現了問題，不僅流量調度效逡逑果會收到影響，甚至整個園區(qū)可能出現用戶無法訪問互聯網的情況。逡逑

因此，應用感知檢測模塊需要依賴于深度數據包檢測（ＤＰＩ）技術，逡逑由深度包檢測技術來精確定位應用軟件的類別。深度包檢測服務的網絡架構如逡逑圖３－１所示。逡逑應用感知檢測服務丨交換機逡逑＼邋園區(qū)r>網絡邐Ｓ邋邋邐＾邋＠邐腿交換機逡逑Ｖ邐邐邋出口路由逡逑ＩＳＰ３交換機逡逑圖３－１應用感知服務網絡架構圖逡逑由于在較大網絡規(guī)模下，在線實時對出口流量數據包進行深度包檢測對檢逡逑測軟件的可靠性與性能要求極高，并可能會延長應用軟件的響應時間，，影響園逡逑區(qū)內用戶正常的上網體驗。因此，如圖３－１所示，ＴＳＡＰ采用了離線模式，將出逡逑口流量數據包復制并傳輸至應用感知檢測服務器，由應用感知檢測服務器做應逡逑用檢測。離線部署規(guī)避了由應用感知檢測服務帶來的園區(qū)網絡可能的故障問題。逡逑此外，相較于數據中心（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋Ｄａｔａ邋Ｃｅｎｔｅｒ，ＩＤＣ）的出流量大于入流量逡逑的特點，以學校為典型的園區(qū)網絡與之截然相反，其出口入流量遠大于出流量，逡逑針對此特點，考慮計算成本，該模塊只對園區(qū)入流量進行采集檢測。逡逑定義應用感知檢測模塊從＾時刻開始對出口流量的鏡像副本數據進行采樣逡逑檢測
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.06

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本文編號：2598300