基于关键网络状态的域内路由可用性研究

业界通常采用路由保护方案来提高域内路由可用性.然而已有的路由保护方案存在下面两个方面的问题:a)没有考虑网络中链路的失效概率,同等对待网络中所有的链路,事实上在互联网中,不同链路的失效概率是不同的,因此应该在路由保护方案中考虑链路的失效概率;b)将保护链路的数量作为设计目标,事实上方面某些链路出错的概率非常低,保护这些链路反而会增加开销,而另一方面某些链路出错的概率非常高,需要重点保护这些链路.因此应该将路由可用性作为路由保护方案的设计目标.针对上述两个问题,提出了一种基于关键网络状态的域内路由保护方案(RPBCNS),该算法首先通过链路失效概率计算出所有的关键网络状态,然后在每种关键网络状态下计算节点对之间相应的路径,保证节点对之间路径的多样性,从而使得尽可能多的节点对满足路由可用性需求.仿真实验将RPBCNS算法与主流算法ECMP、DC、path splicing分别在三个真实网络中进行对比,在网络可用性和节点对可用性满足率上RPBCNS的性能明显优于其他三种算法.仿真结果表明,RP-BCNS不仅具有较高的网络可用性,并且能够使得尽可能多的节点对满足路由可用性目标,更符合实时应用的实际需求.     

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。     

基于优化链路权值的域内路由保护方案

目前,互联网部署的域内链路状态路由协议,如开放最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF)和中间系统到中间系统(Intermediate System-to-Intermediate System,IS-IS),采用被动恢复方案应对网络故障。随着网络的发展,大量的实时应用部署在互联网上,OSPF的收敛时间无法满足这些实时应用对收敛时间的需求。因此,学术界和工业界提出采用路由保护方案来应对网路中出现的故障。然而,已有的路由保护方案存在两个方面的问题:1)默认路径和备份路径的交叉度较高,如LFA；2)为了计算两条交叉度低的路径,对默认路径加以限制,即默认路径不采用最短路径,如Color Tree。为了解决上述两个问题,首先将上述问题归结为整数规划模型,接着利用启发式方法计算近似最优解,最后在实际网络和模拟网络中对所提算法进行了大量实验。实验结果表明,所提算法可以降低默认路径和备份路径的交叉度,极大地提高网络的可用性。     

基于节点偏序关系的路由可用性框架研究

为了维护路由可用性,需要采取一定的路由保护策略来防止网络故障可能对网络造成的影响。因此,提出了一种基于节点偏序关系的路由可用性框架,该框架首先利用节点之间的偏序关系构造有向无环图,然后根据构造的有向无环图为每个节点计算备份下一跳节点。在此框架基础上,根据节点之间的偏序关系提出了四种路由保护方法。实验结果表明,四种路由保护算法都拥有较高的故障保护率,能有效降低故障造成的网络中断,在真实拓扑中故障保护率可以到达89.76%,在模拟拓扑中故障保护率达到98.995%,几乎接近100%。     

基于最小路径交叉度的域内路由保护方案

已有的路由保护方案面临下面两个问题:(1)默认路径和备份路径包含的公共边数量较高,如ECMP和LFA等;(2)为了计算两条包含公共边数量较少的路径,限制默认路径不能使用最短路径,如红绿树方案等.针对上述两个问题,首先将计算默认路径和备份路径描述为一个整数规划问题,然后提出采用启发式方法求解该问题,接着介绍了转发算法,最后通过仿真实验和真实实验对算法进行了测试.实验结果表明,该算法不仅具有较低的计算复杂度,而且可以降低默认路径和最短路径包含的公共边的数量,提升网络可用性.     

一种基于转发图的域内路由保护算法

业界提出利用路由保护算法来解决网络中的故障问题,然而已有的路由保护算法存在4个方面的问题：1）无法应对网络中所有可能的单故障情形;2）需要额外辅助机制的协助;3）不支持增量部署;4）每个结点存储多个到达目的地址的备份下一跳.提出一种基于转发图的域内路由保护算法（an intradomain routing protection algorithm based on forwarding graph, RPBFG）来解决这4个问题.首先建立了以最大化故障保护率为目标、以转发图包含反向最短路径树为约束条件的路由保护模型;然后提出了利用遗传算法构造满足上述目标的转发图;最后根据构造的转发图计算出所有结点到达目的结点的备份下一跳.在11个真实拓扑结构中比较了RPBFG,NPC,U-turn,MARA-MA,MARA-SPE在故障保护率和路径拉伸度的性能.实验结果表明,RPBFG可以应对网络中所有可能的单故障;在平均路径拉伸度方面,RPBFG比NPC,U-turn,MARA-MA,MARA-SPE分别降低了0.11%,0.72%,37.79%,36.26%.     

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。     

互联网可扩展路由

全球路由表的高速膨胀,使互联网路由系统的可扩展性面临着严峻的挑战.为了缩减路由表,很多研究提出了新的路由解决方案.在介绍了互联网路由系统现状之后,从较高层次上将存在的解决方案分为短期方案、路由架构和可扩展路由算法3部分.着重介绍了路由算法和路由架构这两类工作,对经典的可扩展路由算法和路由架构进行了深入的分析和比较.最后讨论了有待解决的关键问题和未来的研究方向.     

一种基于快速重路由的域内节能路由算法

降低互联网的能耗成为亟待解决的一个科学问题,已有的路由节能方案存在会不同程度地降低网络性能,如网络拥塞、路由振荡、路由可用性和流量分布不均匀等问题,以及需要网络的实时流量信息,从而导致算法复杂度较高的问题。设计一种基于快速重路由的绿色节能方案EEIPFRR,兼顾节能、网络性能和算法复杂度。实验结果表明,与DLF算法比较,EEIPFRR算法不仅可以降低网络能耗,并且具有较小的路径拉伸度、较低的算法复杂度和较小的最大链路利用率。     

网络路由环路检测算法研究

路由器是计算机通信网的核心设备，路由器根据路由表完成网络路由功能，如果路由器的路由配置不正确，或者由于其他原因导致网络从出现路由环境，将严重影响网络的正常通信和运行。因此，监测网络中是否存在路由环路具有重要意义，本文提出了基于网络配置管理系统来检测网络路由环路的算法，并在实践中得到了应用。     

基于route-map解决路由重分发中次优路由问题

在常规的企业网络中,由于多种因素的影响,需要运行多种不同的路由选择协议,而这就必须要使用路由重分发技术了。本文针对路由重分发过程中路由协议的配置顺序及协议的内在性质不同,导致出现次优路由和路由环路等问题,借助EVE-ng(Emulated Virtual Environment,虚拟仿真环境)模拟器,通过搭建网络环境进行实验,分析了问题产生的原因并给出了两种切实可行的解决方案,其一是通过修改路由管理距离,改变路由的优先级;其二是通过route-map进行路由过滤,从产生次优路由的根源解决问题。     

互联网覆盖路由技术研究

对互联网覆盖路由相关研究工作进行了调研;按照Internet分层概念重点考查了网络层和传输层的覆盖路由的结构和方法;并且考查了覆盖路由其他相关问题的研究,包括覆盖路由性能的影响因素、多个覆盖网络路由之间的相互作用等.分析了已有研究工作的关键技术的优缺点.最后讨论了未来可能的研究方向,为互联网覆盖路由的研究提供参考.     

基于有向无环图的互联网域内节能路由算法

互联网在快速发展的过程中面临新的挑战,其中网络能耗问题尤为突出。学术界提出了大量用于 解决网络能耗问题 的方案,然而这些方案都考虑了网络中的实时流量数据,计算复杂度较高,不利于实际部署。对此,提出一种基于有向无环图的互联网域内节能路由算法(Energy-efficient Intra-domain Routing Algorithm Based on Directed Acyclic Graph,EEBDAG),该方法 利用有向无环图来解决因链路关闭造成的路由环路和网络性能下降等问题, 仅须考虑网络拓扑结构,不需要考虑网络中的实时流量数据 。实验结果表明,EEBDAG不仅具有较低的节能比率,而且具有较低的链路利用率,为ISP解决互联网节能问题提供了一种全新的方案。     

基于逐跳转发方式的单故障路由保护方法

业界提出利用LFA(loop free alternates)方案来应对网络中频繁出现的故障,然而LFA并不能保护网络中所有可能出现的单故障情形。针对上述问题,提出了一种基于逐跳转发方式的单故障路由保护算法SFRPA(single failure routing protection algorithm based on hop by hop forwarding)。SFRPA首先提出了三个无环路备份下一跳选取规则,然后制定了优先级队列的操作规则,最后利用优先级队列和无环路备份下一跳选取规则为所有源目的节点对计算出一个最优的备份下一跳。该算法具有支持逐跳转发、支持增量部署、保护网络中所有可能的单故障情形三个特征。实验结果表明,与经典的路由保护方案LFA、DMPA、TBFH和IAC相比较,SFRPA不仅可以应对网络中所有可能的单故障情形,并且具有较小的路径拉伸度。     

互联网域间路由可扩展性

互联网域间路由可扩展性问题是下一代互联网体系结构设计必须首先解决的关键问题之一.通过引入路由信息熵的概念,深入阐述Internet路由可扩展性问题的内在本质,并基于这一理论模型,分别从3个方面归纳解决路由可扩展性问题的3种可行思路.重点讨论了这3种思路应用于互联网路由系统的出发点和局限性.并就典型的具体提案从体系结构的角度进行了分析评价.最后总结路由可扩展性问题的挑战性,并展望了未来可扩展路由的研究发展方向.     

RIP协议中路由环路抑制研究

该文论述了RIP协议路由环路形成的过程,并提出了解决环路的几种方法,并在Cisco Packet Tracer平台上对水平分割和路由毒化进行了验证,解决了在运行RIP协议的网络中的路由环路问题。     

一种线性时间复杂度的高效路由保护方法

如何高效快速地应对网络中的故障是设计路由协议的基本要求和主要任务。由于动态路由协议在应对网络中的故障时,在协议动态收敛的过程中将会有大量的报文被丢弃。因此,目前路由器厂商普遍采用路由保护方法来克服网络故障,在众多的路由保护方法中,DC（downstream criterion）规则是一种被普遍认可的方法。然而,已有的实现 DC规则算法的时间复杂度普遍较高,并且复杂度随着网络节点平均度的增加而迅速增加。为了应对上述问题,提出一种线性时间复杂度的高效路由保护方案ERPLR（an efficient routing protection method with linear time complexity）,该方法首先提出了备份下一跳计算规则,然后在已有最短路径树的基础上,根据备份下一跳计算规则为所有的源目的节点对计算备份下一跳。在计算备份下一跳的过程中,每个节点和其邻居最多被访问一次,因此ERPLR的时间复杂度为O（V+E）。实验结果表明,与已有的实现DC规则相比较,ERPLR在故障保护率和路径拉伸度两个度量指标结果相似的情况下,在真实网络拓扑和模拟拓扑中,ERPLR分别降低了大约74.93%和78.91%的计算开销,该方法可以极大地降低DC规则的计算开销。     

人机界面可用性测试与评估研究综述

介绍并评述人机界面可用性的定义、可用性测试与评估的指标及方法。学术界对于可用性的内涵已基本达成共识,但大多针对不同界面选取不同的测试与评估指标及权重,测试与评估方法也大都停留于主观评价,还未能深入探讨用户与系统交互过程中的内在心理机制。