基于关键节点的域内路由保护算法

随着互联网规模的膨胀,大量的实时应用部署在互联网上,这些实时应用对网络时延提出了更加严格的要求。然而,目前互联网部署的域内路由协议无法满足实时应用对网络时延的要求,因此提高域内路由可用性成为了一项亟待解决的关键性科学问题。学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高路由可用性,从而减少由于网络故障造成的网络中断和报文丢失。已有的路由保护方案将网络中的节点同等对待,没有考虑节点在网络中的重要程度,然而实际情况并非如此。因此,提出了一种基于关键节点的域内路由保护算法(Intra-domain Routing Protection Algorithm Based on Critical Nodes,RPBCN)。首先,建立路由可用性模型,以定量衡量路由可用性;其次,建立节点关键度模型,以定量衡量网络中节点的重要程度;最后,基于路由可用性模型和节点关键度模型,提出基于关键节点的域内路由保护方案。实验结果表明,RPBCN在保证路由可用性的前提下极大地降低了算法的计算开销,从而为ISP解决路由可用性问题提供了一种全新的高效解决方案。     

基于节点多样性的域内路由保护算法

已有的路由保护方案都没有考虑网络中节点的重要程度,然而在实际网络中不同节点在网络中的重要程度是不相同的。针对该问题,提出一种基于节点多样性的域内路由保护算法（intra-domain routing protection algorithm based on node diversity,RPBND）。计算节点构造以目的为根的最短路径树（shortest path tree,SPT）,从而保证RPBND算法和目前互联网部署的路由算法的兼容性;在该最短路径树的基础上构造特定结构的有向无环图（directed acyclic graph,DAG）,从而最大化路由可用性。实验结果表明,RPBND极大地提高了路由可用性,降低了故障造成的网络中断时间,为ISP部署域内路由保护方案提供了充分的依据。     

基于无线Mesh网络的集中式自愈路由算法研究

针对现有无线Mesh网络路由算法寻路洪泛严重、自愈性能较差等问题,引入集中式路由的思想,结合多路径策略,提出了一种集中式自愈路由算法(Centralized Self-healing Routing Protocol,CSRP),即通过各节点主动上传链路状态消息至Root节点的方式得到全网最新加权拓扑,并为源目节点之间计算全局最优路由。采用节点不相交多路径备份策略,实现失效路由的快速自愈。加入基于链路质量感知的Root节点切换机制,保证路由申请及分发的可靠性。仿真结果表明,CSRP算法有效抑制了洪泛现象、提升了网络性能,相比于现有经典相关算法路由开销至少降低67%,时延平均降低45%,包递交率平均提升8%。     

结合分布式与集中式特点的动态多播路由算法

针对在多播成员动态变化的环境中的多播路由树的建立和调整等问题,本文提出结合分布式和集中式特点的动态多播路由算法,在新节点加入多播会话时,采用分布式的方法搜索新节点到当前多播树的满足QoS约束的最优路径。而在成员节点离开多播会话时,根据其对多播会话质量的影响程度,决定是否执行多播树的重构操作。与静态多播路由算法比较,该算法具有更好的适应性和灵活性。仿真结果验证了算法的有效性。     

一种树形拓扑的无线Mesh网络路由协议

研究和分析无线Mesh网络路由协议及其特点,提出无线Mesh网络路由协议设计原则。遵循这些原则,充分利用Mesh网络全相连的优点构建出树形逻辑拓扑结构,该拓扑结构能满足无线Mesh网络业务特点的要求。在该拓扑树基础上设计一种基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议(TTRP),该协议采用无开销的源地址学习方式构建路由相关表项,提高了TTRP路由协议的健壮性和网络的抗毁性。     

基于低轨卫星网络的按需局部拓扑路由算法

提出了一种简单有效的路由算法——按需局部拓扑路由算法。该算法在保证建立的路由具有最小延时的同时,具有很好的收敛时间,能够有效地适应低轨卫星网络的动态拓扑特性。并给出局部拓扑路由算法的仿真结果及分析;最后提出了下一步研究的重点——基于Qos的路由算法。     

一种基于PIM-SM的扩展组播路由EPIM-SM的设计

提出了一种基于PIM-SM的新的扩展协议EPIM-SM(extend to PIM-SM).该协议采用了一种新的算法代替PIM-SM用于RP选举的哈希算法,新协议提供这样一种机制:根据网络拓扑结构及组播源和成员的变化情况,为每个候选RPi估算其组播树整体代价,定期选择一个代价值最小的RP,以使组播树的代价始终保持接近最低.     

地理路由中一种链路质量已知的拓扑控制

在复杂的无线网络中,由移动目标定位技术提供的地理位置信息能将Ad Hoc 通信系统路由策略的实现变得更为简洁。但链路状态的高频率波动将导致无效的地理转发甚至路由失败,对此提出链路质量已知的分布式拓扑控制算法LQ-GG,通过选取优势路径替代低质量链路以换取高质量的链路连接。仿真结果表明在节点快速移动条件下,LQ-GG运用在地理路由GPSR中能够更好地适用于移动网络环境,比传统的单纯使用GPSR路由算法要高效很多。     

一种间歇性连接移动网络自适应路由协议

为提高间歇性连接移动网络的消息发送效率,提出一种基于移动自组网OLSR协议的自适应路由协议ARPBO。ARPBO在网络连通时通过OLSR协议快速转发消息;在网络中断时对OLSR协议进行扩展,从消息发送节点的局部连通网络中有效选择下一跳节点,然后通过延迟容忍网络的"存储-携带-转发"机制转发消息。实验结果表明,该路由协议能够在网络存在间歇性连接时获得较高的传递成功率和较低的传递时延。     

基于虚拟拓扑的低轨卫星路由切换算法仿真

针对低轨卫星网络中星地链路、星间链路的不断切换会造成路由重构,而星地路由重构时间过长将严重影响数据传输时延稳定性的问题,提出一种卫星路由切换算法.算法结合了卫星网络拓扑可预测性和地面电台动态性的特点,在动态路由计算的过程中加入静态可预测信息以降低动态路由的计算开销,并基于OPNET搭建了一个低轨卫星系统仿真平台来验证该协议.仿真结果表明,上述协议能有效的解决低轨卫星系统路由重构的问题,降低了丢包率,减少了系统端到端时延.     

Segment Routing体系结构中的域内路由保护方案

学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高域内路由协议应对故障的能力，从而加速网络故障恢复，降低由于网络故障引起的网络中断时间。目前互联网普遍采用的路由保护方案包括LFA和U-turn，由于它们的简单和高效，受到了互联网服务提供商的支持，但是这两种方案的单链路故障保护率较低。因此，段路由（Segment Routing，SR）被提出解决上述两种方案存在的问题，已有的针对SR的研究主要集中在其体系结构和应用场景。研究如何在SR中计算segments，将该问题表述为一个整数线性规划问题，提出一种两阶段的启发式算法（Two Phase Heuristic Algorithm，TPHA）求解该问题，将算法在不同网络拓扑中进行了模拟。模拟结果表明，TPHA的单链路故障保护率远远高于LFA和U-turn的单链路故障保护率。     

集中式网络结构探索

着重介绍了集中式网络结构的想法和实现原理,为更加合理地构建新一代互联网络提供了一种新的概念。     

基于分离机制网络的可信域内快速认证协议

分离机制网络明确地分离了主机身份与位置信息,将互联网体系划分为接入网与核心网两大类,很好地解决了互联网的扩展性和移动性等问题.基于分离机制网络,结合可信计算技术,提出一种终端域内切换时的快速认证方案,在对终端用户身份进行认证的同时,对终端平台进行身份认证和完整性校验.在本方案中,终端进行域内切换时不需要本域的认证中心再次参与,仅由接入交换路由器通过Token即可完成认证.认证过程可以保持用户身份和平台信息的匿名性,减轻了认证中心的负担.与其他方案相比,本方案在认证开销、认证延迟以及安全性等方面均有明显优势.安全性分析结果表明本方案是安全高效的.     

基于主动路由的无线mesh 网络区域移动管理方法

提出了一种无线mesh网络中基于主动路由的区域移动管理(active routing based intra-domain mobilitymanagement,简称ARMM)方法,将移动终端(mobile station,简称MS)的位置更新和mesh路由器(mesh route,简称MR)之间的动态路由相结合,让MR代替附着在它上面的MS进行位置管理,从而实现MR对MS的定位.给出了ARMM方法中的二层路由模型、路由算法及位置更新机制.性能分析结果表明,相对于现有的区域移动管理方法,ARMM方法具有较小的切换延时、位置更新开销和数据传输开销.     

结合集中式与分布式特征的多路径QoS组播路由协议

提出了一个结合集中式算法与分布式算法优点的多路径启发式QoS组播路由算法和协议,它以单播路由协议OSPF传播链路的代价信息为基础,运用最小代价Dijkstra算法计算端节点到当前在树节点的最小代价路径,然后启动一个分布式计算过程得到一个可选路径集,加入节点通过一个综合性启发式选择其中的最佳路径连接到组播树．算法能够有效地支持延时和带宽受限的代价优化组播树构造,具有无环选路、呼叫接收成功率高、呼叫建立时间短、伸缩性好等特点．     

Duty Cycling Centralized Hierarchical Routing Protocol With Content Analysis Duty Cycling Mechanism for Wireless Sensor Networks

In this paper, a Duty Cycling Centralized Hierarchical Protocol (DCCHP) has been proposed for wireless sensor networks. DCCHP is an energy efficient protocol that prolongs the lifetime of the network by applying a duty cycling mechanism named DCM that chooses the nodes that send unimportant data in a certain epoch to be candidates to be put to sleep. But if the proposed equations for choosing the cluster head nodes put any of them in a high priority it works in the active mode. When comparing DCCHP to the previously proposed LEACH-CS, LEACH-C protocols, using a simulation study, DCCHP in average extends the network lifetime 50% more than LEACH-CS and about 60% more than LEACH-C across a different number of nodes in the network scaled up to 1000 nodes. That is because DCCHP chooses the definite number of nodes of unimportant data to be switched to sleeping mode unlike LEACH-CS and unlike LEACH- C which keeps all nodes in active mode. Also an analytical study of energy consumption proves that DCCHP preserves energy consumption more than LEACH-CS and DCCHP. DCCHP has been proposed for applications with scarce resources.     

一种基于AS安全联盟的域间路由系统拟态防护机制

针对域间路由系统的大规模低速率拒绝服务攻击(Low-rate DoS against BGP Session,BGP-LDoS)能够造成域间路由系统的整体瘫痪,而现有的检测方法和防护措施难以有效检测和防御此类攻击。BGP-LDoS攻击实施的前提是对域间路由系统的拓扑进行探测分析,获取关键链路的相关参数信息。网络拟态变换能够通过持续的动态变换来迷惑攻击者,增加攻击者对网络进行探测与分析的代价和复杂度,降低攻击成功的概率。借鉴拟态安全防御思想,提出了一种域间路由系统拓扑动态变换的防护方法,由系统中多个相邻自治系统(Autonomous System,AS)组成AS拟态联盟,在联盟内部进行拓扑等效变换。文中给出了实现的具体过程。对拓扑变换后的网络抗BGP-LDoS攻击的能力进行验证分析,实验结果表明,利用该方法可有效降低攻击者对网络拓扑分析的精确度,干扰其关键链路的选择过程,从而实现对BGP-LDoS攻击的防护。     

针对复杂多环网络拓扑的路由改进算法

网络运营商为用户提供的光纤接入主干网大多以环型网络的方式提供服务,然而目前对于大规模、环数众多、连接方式多样化的复杂多环网络缺乏性能优良的路由算法。为解决传统环网结构网络延迟高和传输效率低的问题,提出一种针对复杂多环网络拓扑的路由改进算法,将多环网络中的复杂路由问题转化为单环网中的简单路由问题。在此基础上,通过设计源溯节点还原以及路径还原算法,将单一环网改进为增强环网网络结构,使同一环内通信节点间的路径还原为完整最短路径,并从理论上证明该算法得到的最优路径是无差错的。实验结果表明,相比于现有的优化Dijkstra算法,该算法的搜索空间比提升约13%,具有更好的改进效果,且算法运行时间缩短79%,更适合复杂多环网络的路由计算。     

中心计算的无线传感器网络2-不相交路径路由算法

在多路径路由(multipath routing, MPR)算法中,不相交多路径路由(disjoint multipath routing, DMPR)算法具有更高的可靠性和容错性.DMPR算法面临的主要挑战有2点：不相交路径的选优问题和数据包在不相交路径上的传输问题.针对某些工业应用(例如矿井环境监测)中网络拓扑比较稳定,sink节点运算和存储能力较强等特点,提出了一种中心计算的2-不相交路径路由算法——CCDMPR算法.算法利用全网信息计算出从源节点到sink节点的近似最优2-节点(链路)不相交路径,然后生成仅包含主父交节点,辅父节点对和路径比特序列的微路由表并下传到每个节点;针对中心计算方式对链路状态变化的反应迟缓问题,采用了一种中心调度的自适应机制提高路径维护的灵活性.实验结果证明,CCDMPR算法能够显著减小平均路径长度,节省网络整体能量,并能提高数据传输的可靠性.     

域间路由协同管理机制及其应用

域间路由系统是互联网的核心基础设施,由多个独立配置和管理路由策略的自治系统互联而成.这种缺乏协同的管理模式会引起诸多控制和管理问题,例如:路由震荡、路由安全及流量工程违背等.为了消除路由策略冲突,自治系统之间需要协同.出于竞争目的,运营商需要对外隐藏自己的秘密信息,例如:路由策略、网络拓扑等等.这种行为阻碍了自治系统的协同.由于缺乏有效的协同信息访问机制,跨域路由策略管理难以实施.为了加强运营商的协同能力,基于离散对数假设提出一种面向多自治系统协同的路由策略一致性检查方法,该方法能够在不透露自治系统路由策略的前提下完成策略冲突检测.与基于加同态公钥密码算法的解决方案相比,不需要引入茫然第三方,具有更小的计算和通信开销.不需要修改BGP协议,易于实现和实施,支持可渐进部署,能够用于域间路由策略冲突检测、路由有效性验证、路由监测和协同入侵检测等多个领域.