發(fā)布時(shí)間：2017-09-01 12:01

  本文關(guān)鍵詞：身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 分離映射 負(fù)載均衡 綠色網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 流量工程

【摘要】：當(dāng)前,在互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域所提出的各種未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,基于身份與位置分離機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有可擴(kuò)展性強(qiáng),支持移動(dòng)性和多家鄉(xiāng),安全性良好等方面的原生優(yōu)勢,是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向之一。然而,在針對身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)的研究中,對于如何提升網(wǎng)絡(luò)性能和資源利用效率,如何減小網(wǎng)絡(luò)控制開銷等方面的研究仍然不夠充分,而這些方面對于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展部署、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用穩(wěn)定性的支持以及用戶服務(wù)質(zhì)量的保證都是至關(guān)重要的。因此,本文基于身份與位置分離網(wǎng)絡(luò),對負(fù)載均衡及其相關(guān)問題展開了研究,論文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下： 1.現(xiàn)有的身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)中的流量工程方法,均無法同時(shí)很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、分布式、低控制開銷的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。針對這一問題,提出了一種基于身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)的分布式實(shí)時(shí)負(fù)載均衡機(jī)制。該機(jī)制利用身份與位置映射關(guān)系,根據(jù)本地和通信對端的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和拓?fù)湫畔?實(shí)時(shí)分配數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑,從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。在該機(jī)制中,執(zhí)行路徑選擇的路由器無需獲取全網(wǎng)的鏈路狀態(tài)和流量需求,也無需中央控制器提供最優(yōu)路由。同時(shí),該機(jī)制不會(huì)帶來路由收斂性和穩(wěn)定性方面的問題。該機(jī)制僅帶來了非常小的額外控制開銷。為評(píng)估該機(jī)制,定義了待評(píng)估性能的解析公式,通過軟件仿真實(shí)現(xiàn)了該機(jī)制及其數(shù)據(jù)包調(diào)度算法,對比并分析了空載鏈路的比率、歸一化鏈路利用率、流量比率和網(wǎng)絡(luò)控制開銷。結(jié)果表明,該機(jī)制有效地提升了網(wǎng)絡(luò)資源利用效率和網(wǎng)絡(luò)性能,并僅帶來了較小的控制開銷。 2.在基于身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡機(jī)制中,為了進(jìn)一步可靠地提升網(wǎng)絡(luò)資源使用效率和網(wǎng)絡(luò)性能,提出了一種基于反饋原理的負(fù)載均衡方法。該方法通過建立基于經(jīng)典控制理論的閉環(huán)控制模型、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流分配算法,實(shí)現(xiàn)了更為有效的全網(wǎng)負(fù)載均衡。該方法在獲知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)觀測值、網(wǎng)絡(luò)性能經(jīng)驗(yàn)估算值和性能要求的基礎(chǔ)上,通過求解閉環(huán)控制模型得到路由器接口的理想輸出速率,并由數(shù)據(jù)流分配算法基于該求解結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)流分配。該方法保持了分離網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡機(jī)制的實(shí)時(shí)分布式運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn),并且未引入任何額外的控制開銷。為評(píng)估該方法的性能,對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,相比于經(jīng)典調(diào)度算法及第二章所提出的算法,該方法有效降低了網(wǎng)絡(luò)的最大鏈路利用率,進(jìn)一步提升了網(wǎng)絡(luò)性能和資源使用效率。 3.為實(shí)現(xiàn)基于身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡機(jī)制在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的完整性和可用性,優(yōu)化路由可擴(kuò)展性,降低網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜度,設(shè)計(jì)了一種基于平面化標(biāo)識(shí)的路由優(yōu)化協(xié)議。該協(xié)議通過修改現(xiàn)有路由協(xié)議中部分消息格式及內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),引入了自動(dòng)生成的平面化標(biāo)識(shí)作為身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)中的位置標(biāo)識(shí),用于數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā)。該協(xié)議顯著降低了域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的路由表規(guī)模,有效簡化了網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜度。為評(píng)估該協(xié)議,基于實(shí)際的運(yùn)營商拓?fù)鋽?shù)據(jù),給出了待評(píng)估性能的解析表達(dá)式。結(jié)果表明,該協(xié)議能夠有效提升路由可擴(kuò)展性,降低網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜度和控制開銷。 4.優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)功耗通常意味著減少冗余的可用網(wǎng)絡(luò)資源,而負(fù)載均衡則要求盡可能地最大化利用冗余網(wǎng)絡(luò)資源。因此,為解決該矛盾,實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)功耗和平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的雙重目標(biāo),提出了一種能夠同時(shí)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)功耗和實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法。該方法包含了一個(gè)非線性規(guī)劃形式的權(quán)衡模型和一個(gè)啟發(fā)式算法。該模型在目標(biāo)函數(shù)中綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)鏈路功耗和鏈路負(fù)載帶來的代價(jià),通過引入功率-帶寬方程,設(shè)計(jì)代價(jià)函數(shù),實(shí)現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)鏈路功耗和鏈路負(fù)載的協(xié)同優(yōu)化。同時(shí),提出的啟發(fā)式算法能夠快速求得該優(yōu)化問題的近似最優(yōu)解。為評(píng)估該方法的效果,將流量需求和實(shí)際拓?fù)鋵?dǎo)入規(guī)劃模型求得局部最優(yōu)解,并與所提出的啟發(fā)式算法及其他模型進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,該權(quán)衡模型及啟發(fā)式算法能夠有效地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)功耗和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。同時(shí),相比于權(quán)衡模型,該啟發(fā)式算法具有很小的時(shí)間開銷。
【關(guān)鍵詞】：分離映射 負(fù)載均衡 綠色網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 流量工程
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP393.0
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 目錄11-14
• 圖目錄14-16
• 表目錄16-17
• 主要~.略語對照表17-20
• 第1章 緒論20-38
• 1.1 研究背景20-23
• 1.2 身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)23-29
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀23-27
• 1.2.2 基本模型27-29
• 1.3 負(fù)載均衡技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀29-33
• 1.3.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均衡技術(shù)29-32
• 1.3.2 身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均衡技術(shù)32-33
• 1.4 論文的主要研究工作和貢獻(xiàn)33-35
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)35-38
• 第2章 基于身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡機(jī)制38-64
• 2.1 引言38-40
• 2.1.1 研究背景38-39
• 2.1.2 研究現(xiàn)狀39-40
• 2.2 負(fù)載均衡機(jī)制40-50
• 2.2.1 基于One-hop DHT的身份與位置分離網(wǎng)絡(luò)模型40-42
• 2.2.2 多路徑轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議42-45
• 2.2.3 數(shù)據(jù)包調(diào)度算法45-49
• 2.2.4 時(shí)間復(fù)雜度分析49-50
• 2.3 性能分析50-63
• 2.3.1 仿真環(huán)境51-52
• 2.3.2 空載鏈路比率52-54
• 2.3.3 流量分布54-61
• 2.3.4 控制開銷61-63
• 2.4 本章小結(jié)63-64
• 第3章 分離網(wǎng)絡(luò)中基于反饋原理的負(fù)載均衡方法64-84
• 3.1 引言64-66
• 3.1.1 研究背景64-65
• 3.1.2 研究現(xiàn)狀65-66
• 3.2 負(fù)載均衡模型66-73
• 3.3 算法設(shè)計(jì)73-77
• 3.3.1 數(shù)據(jù)流分配算法73-76
• 3.3.2 時(shí)間復(fù)雜度分析76-77
• 3.4 性能分析77-82
• 3.5 本章小結(jié)82-84
• 第4章 支持分離網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡機(jī)制的路由優(yōu)化協(xié)議84-102
• 4.1 引言84-86
• 4.1.1 研究背景84-85
• 4.1.2 研究現(xiàn)狀85-86
• 4.2 FIRP協(xié)議設(shè)計(jì)86-94
• 4.2.1 鄰居關(guān)系建立部分87-89
• 4.2.2 LSA擴(kuò)散部分89-92
• 4.2.3 映射關(guān)系存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)One-hop DHT維護(hù)部分92
• 4.2.4 本地映射結(jié)構(gòu)生成及維護(hù)部分92-93
• 4.2.5 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)部分93-94
• 4.3 性能評(píng)估94-100
• 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置總量96-97
• 4.3.2 路由條目數(shù)量97-99
• 4.3.3 控制開銷分析99-100
• 4.4 本章小結(jié)100-102
• 第5章 一種優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)功耗和實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法102-116
• 5.1 引言102-104
• 5.1.1 研究背景102-103
• 5.1.2 研究現(xiàn)狀103-104
• 5.2 權(quán)衡模型104-106
• 5.3 啟發(fā)式算法106-108
• 5.3.1 算法描述106-108
• 5.3.2 時(shí)間復(fù)雜度分析108
• 5.4 性能評(píng)估108-115
• 5.5 本章小結(jié)115-116
• 第6章 總結(jié)與展望116-120
• 6.1 總結(jié)116-117
• 6.2 研究展望117-120
• 參考文獻(xiàn)120-126
• 作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果126-130
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集130

【參考文獻(xiàn)】

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2 董平;秦雅娟;張宏科;;支持普適服務(wù)的一體化網(wǎng)絡(luò)研究[J];電子學(xué)報(bào);2007年04期

3 楊冬;周華春;張宏科;;基于一體化網(wǎng)絡(luò)的普適服務(wù)研究[J];電子學(xué)報(bào);2007年04期

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本文編號(hào)：771945