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.     

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.     

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%.     

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。     

软件定义网络中基于网络切片和ILP模型的路由方案

针对软件定义网络(SDN)中数据层的路由优化问题,提出一种基于网络切片和 整数线性规划(ILP) 多约束优化的路由方案。首先,根据多租户业务的链路需求,基于Kruskal算法对数据层中的链路资源进行网络切片,尽可能形成相互隔离的租户子网络。然后,在考虑链路约束和租户业务的服务质量(QoS)约束下, 以最小化传输延迟为目标, 构建一个ILP整数线性规划(ILP)路由优化模型,并获得最佳的路由方案。仿真结果表明,所获得的路由方案具有较少的共享链路,有效降低了链路拥塞和传输延迟。     

一种适合低连接度拓扑的集中式保护路由机制

在集中式路由中,由路由控制平台统一计算路由表进行分发,路由器不再具备决策能力,需要预先构建一种具备保护功能的路由机制,使得路由器的下游路径失效后都有立即可用的备份路径,确保报文的最小损失,已有的集中式保护路由机制在低连接度拓扑上保护效果不佳.为了解决该问题,提出了一种适合低连接度拓扑的集中式域内保护路由机制,允许失效处的相邻节点在没有可用路径时将报文返回至其上游节点,由有可用备份路径的上游节点通过备份路径发送,确保单个节点或连接失效后报文的最小损失.证明了为给定拓扑构建最优保护路由的问题是一个NP-hard问题,并且提出了解决该问题的三阶段启发式算法.在各种类型的拓扑中验证了启发式算法的性能.实验结果表明,该方法优于已有保护路由方案.     

基于多反应节点下WSANs路由协议研究

针对多个反应节点环境中现有无线传感器网络路由协议不能完全满足无线传感反应网络（WSANs）对能耗和实时性需求的问题,利用J-Sim对WSANs的仿真功能,设计并实现适应单反应节点选择模式的WSANs路由协议BHOER,给出仿真数据及性能分析,实验结果表明,BHOER较好地满足WSANs的应用需求。     

一种优化非线性目标的QoS路由算法

基于多条件约束的QoS路由选择是当前通信网络中的一个重要问题，其基本目的是求解多约束条件下的参数优化问题．文献[3]通过引入系统丢失率及平均时延的性能指标，建立了一个在满足一定系统丢失率要求下求系统最小平均时延的QoS路由选择算法．本文研究在满足一定的系统平均时延要求下求系统最小丢失率的QoS路由选择，建立了一种整数规划模型，并根据模型特点给出了用线性整数规划逐次迭代逼近求精确解的算法．实例表明所提出的模型和算法是有效的．     

基于ICN网络架构的社区感知型MSN路由机制

移动社交网络(mobile social network,简称MSN)利用移动用户之间的社交关系,通过节点间的协作式转发实现消息交付.然而,随着大数据时代的到来,MSN需要满足移动用户日益增长的对内容(如视频)的需求.由于信息中心网络(information-centric networking,简称ICN)对移动性的支持,基于ICN架构,提出了一种MSN中基于社区划分的路由机制.在兴趣决策中,利用节点请求中的内容名字获取用户的兴趣偏好,进而计算用户间的兴趣差异度量;根据兴趣差异将节点划分为兴趣社区,依据这些兴趣社区进行兴趣包路由.在数据决策中,根据节点历史相遇信息计算用户间的相遇规律度量,根据相遇规律将节点划分为社交社区,依据这些社交社区进行数据包路由.同时,根据兴趣社区和社交社区信息优化节点的内容缓存,以快速满足未来的内容请求.进行了仿真实验,通过与现有机制在包交付率、平均延迟、平均跳数和网络开销方面的性能对比,表明所提出的机制是可行且有效的.     

基于逐跳方式的单链路故障保护算法

当网络中的某条链路出现故障时,互联网部署的域内路由协议需要重新收敛,在收敛过程中经过该链路的报文将会被丢弃。针对该问题,IETF(the Internet Engineering Task Force)提出了快速重路由保护框架,利用该框架可以有效地解决网络中单链路故障造成的报文丢失问题,然而该方案并不能完全保护网络中所有可能的单链路故障。基于该框架研究者提出了一种基于隧道的解决方案,该方案虽然可以提供100%的单链路故障保护,但是需要辅助机制的协助,开销较大,难以实际部署。因此,提出了一种基于逐跳方式的针对单链路故障的全保护方案,该方案可以解决网络中任意的单链路故障造成的报文丢失问题。     

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.     

基于3G无线接入层专线保护路由的实现

本文主要介绍了利用3G移动互联网技术为政企等大客户做专线保护路由的设计和实现,阐述了无线媒体传输、数据加密等技术及与现有电信SDH传输网结合的实现思路。     

求不相交QoS路由的一种整数线性规划方法

提出求解不相交QoS路由问题的一种整数线性规划方法.首先,利用一个0-1变量集合来表示不相交路由和路由的QoS需求;然后,通过拉格朗日乘子将集合中的复杂约束引入所导出的整数线性规划问题的目标函数中.因为约束系数矩阵是全幺模矩阵,所以这类整数线性规划问题能用单纯形法容易地求解,从而可在求解线性规划问题的迭代过程中求出不相交QoS路由.数值实验结果表明了所提出方法的有效性.