面向应用的可编程报文转发技术研究

Internet正从单一服务形式的网络逐步向多服务、智能化网络发展。根据应用的需求和特征,通过可编程机制动态形成适应应用的报文转发机制,是未来路由器发展的趋势。该文提出了一种面向应用转发的多服务虚拟交换路由器结构:PVSMR,并对其主要构成及其关键实现技术进行了深入的探讨。PVSMR基于资源分割形成的虚拟转发结构,它能够提供与多类应用相适应的、灵活的报文处理和转发控制能力。     

IP虚拟交换机资源抽象及接口描述

通过可编程机制动态适应网络环境和应用的变化是未来网络交换机／路由器发展的趋势,该文根据多服务虚拟交换路由器结构（PVSMR）的技术思路,对IP交换机硬件资源进行了抽象,并在此基础上描述了IP硬交换一软交换接口,它包括两个方面：基本资源或功能的可编程控制与扩展新的功能算法。     

基于能耗的虚拟路由器转发实例动态迁移机制研究

虚拟路由器平台是支撑网络虚拟化技术的关键网络设备。传统的虚拟路由器平台存在着物理资源利用率低,能耗损失严重等问题。现有的节能机制大多是通过虚拟路由器平台间的虚拟路由器实例动态迁移来降低能耗,并未有学者研究平台内部虚拟路由器实例动态迁移对能耗的影响。提出一种基于能耗的虚拟路由器转发实例动态迁移算法。该算法将转发实例动态迁移到更少的物理服务器,调整平台内部的转发实例与物理服务器之间的映射关系,关闭空闲服务器。实验表明,该算法能够提高虚拟路由器平台的物理资源利用率,降低平台总能耗。     

LANNET论多层交换

多层交换设备多层交换机可以被看成附带有第三层转发功能的第二层交换设备,同时,它与第三层的数据转发模块采用高速互连。一组局域网端口界面的参数直接附属于第二层交換的处理核心。就象一个传统的路由器的转发应用一样,网络节点为了将数据包转发给不同子网,首先将IP数据包传给第三层转发功能模块,该模块具有一个或多个IP寻址器和MAC寻址器,然后再转发给其它子网。同样的,如果第三层转发功能块也支持其它的协议,如IPX,从网络节点的角度来看,它就是一个IPX的路由器。多层IP/IPX交换机     

面向虚拟路由器平台的资源管理平面的设计与实现

通过研究与分析虚拟路由器平台在管理与维护等方面存在的问题,提出了三层的虚拟路由器体系框架：控制平面、转发平面和资源管理平面。控制平面和转发平面是虚拟路由器的两个基本功能平面,分别承载逻辑控制平面和逻辑转发平面。为了动态地管理虚拟路由器平台,引入了资源管理平面。它是管理物理资源和维护路由器实例的重要功能平面。通过阐述资源管理平面的框架以及实现机制,实现了支持路由器实例的静态创建和动态调整的原型系统。实验结果表明：资源管理平面的最大处理能力为3205条命令/秒,在1 min内完成路由器实例的创建任务,能够满足虚拟路由器平台的管理需求。     

LabelCast:一种普适的SDN转发平面抽象

在互联网体系结构演进过程中试验和部署新型网络协议比较困难,基于Openflow的软件定义网络SDN提供了一种简单易行的方法.OpenFlow基于流表实现了多级流水转发处理,然而Openflow不支持对网络中计算和存储等资源的描述,因此很难支持以内容为中心的新型网络.为扩展SDN能力,提出了一种普适的转发平面抽象LabelCast,以将多态网络地址映射到定长标签.转发平面基于Label表来查找和调度弱语义的转发操作相关的指令,Cast表对网络协议语义或状态相关的服务进行组织,支持动态扩展新型服务以满足新型网络体系结构复杂的处理功能.LabelCast能够支持基于流的端到端的交换和以数据或服务为中心的非端到端的新型网络体系结构,为SDN提供了一种普适的转发平面抽象.     

一种基于CICQ的动态重路由交换机制

多径路由交换机制能够通过改变到达网络交换节点的流量分布缓解交换系统的端口争用.本文深入探讨了多下一跳交换机制在核心交换网实施的可能性,提出了一种支持动态重路由的交换结构MHRS和支持多下一跳流量均衡的转发表管理结构HMFT.MHRS算法根据交换系统当前拥塞度实施交换系统内部的动态重路由,实现网络流量的实时动态均衡.HMFT对多下一跳交换节点进行QoS度量和区分,从而为不同业务需求提供不同转发路径.理论分析和仿真结果表明:以MHRS和HMFT算法为构件的网络交换系统能够获得良好的时延和吞吐量保障.     

多维IP包分类算法研究

IP包分类算法是应用在路由器数据平面的核心算法,其中一维的IP包分类算法就是路由地址查找算法,为路由器的基本转发功能提供支持,与此对应的多维的IP包分类算法是为支持第4层交换的路由器提供对IP数据报的分类,使路由器能对每一个特定的数据报作出预先定义好的处理,以便为了新的网络应用提供数据包过滤、防火墙、基于策略的路由、区分服务、QoS、流量计费等功能。本文介绍了两种典型的多维IP包分类算法在国内外研究现状及综述研究。     

路由器可扩展技术研究

针对目前网络对于路由器可扩展性的需求,详细介绍了与路由器可扩展性相关的几种关键技术。主要包括路由器交换容量扩展技术、路由器交换端口速率扩展技术、多协议高速转发可扩展技术等,深入分析这些技术的特点,并提出路由器交换容量、交换端口数目、端口速率以及多协议高速转发扩展的实现方案。     

一种分布式路由器抽象平台

提出了一种对分布式路由器结构的抽象平台,定义了虚拟网络接口、虚拟转发引擎、虚拟内部连接等虚拟设备,为上层软件提供一个统一的虚拟设备环境。使用这种抽象平台时,路由器原有的各种应用（包括路由协议、管理软件、转发引擎等）均可无更改平滑移植,最大程度上满足分布式结构下的开放性和扩展性。同时,该抽象平台还在很大程度上支持集群工作能力。     

可编程路由器原型系统的设计与实现

基于网络的应用服务现在正飞速地发展,但传统的网络体系结构已经越来越难以满足当前灵活快速的、种类多样的、高服务质量的应用特点。根据多服务虚拟交换路由器结构(ProgrammableVirtualSwitchMultiserviceRouter,PVSMR)的技术思想,设计出一个可编程路由器原型系统,并就该系统平台的构建及其实现过程中有关要点进行了深入的讨论。     

IP交换技术—IP与ATM的紧密结合

由于Internet网络规模的快速扩展和运行各种多媒体业务的需要,IP交换技术越来越受到人们的重视。它将网络交换机的高速性和路由器的灵活性结合起来,解决了传统IP网络在运行实时业务时不能保证服务质量(QOS)的问题,并且克服了传统路由器包转发速度太慢造成的网络瓶颈问题。文章讨论了IP交换的关键技术,分析比较了几种不同的IP交换技术,并指出了所存在的问题。     

一种提供QoS的IP/ATM路由器的设计与性能分析

该文介绍了一种多于网ＩＰ／ＡＴＭ路由器的设计方案,给出了它的软件系统框架,提出了一种ＩＰ前传机制,ＩＰ流交换,提出了一种可适应非安全循环服务规则（ＡＩＣＳ）来减轻突发性流量对时延的影响,保证端到ＱｏＳ需求,并利用计算机仿真对时延进行了性能分析。     

A router architecture for flexible routing and switching inmultihop point-to-point networks

Modern parallel and distributed applications have a wide range of communication characteristics and performance requirements. These diverse characteristics affect the performance and suitability of particular routing and switching policies in multihop point-to-point networks. In this paper, we identify a core set of architectural features necessary for flexible selection and implementation of multiple routing and switching schemes. Using this, we present a flexible router whose routing and switching policies can be tailored to the application, allowing the network to meet these diverse needs. By dedicating a small programmable processor to each incoming link, we can implement wormhole, virtual cut-through, and packet switching, as well as hybrid switching schemes, each under a variety of unicast and multicast routing algorithms. In addition, a flexible router can support several applications or traffic types simultaneously, enabling better support of applications with multiple traffic classes. We have designed, implemented, and fabricated the Programmable Routing Controller (PRG). Cycle-level simulations of mesh-connected PRCs also demonstrate that flexible routing and switching can significantly enhance application performance     

区分服务网络基于覆盖的拥塞管理方案

提出一种面向区分服务网络确保转发的覆盖式拥塞管理方案,基本思想是利用控制分组在网络的入口和出口节点之间传递网络服务质量的状态信息,入口节点利用加性增加和显性降低的算法调节聚集通信量的发送速率.实验结果表明,与标准的区分服务网络相比,该方案能在聚集之间公平地分配带宽并能显著地降低分组丢失率.     

HSRP协议分析与应用

HSRP(Hot Standby R outing P rotoco l,热备份路由选择协议)主要是提供一种在IP传输失败情况下不中断服务的机制。此协议将多台路由器都映射成为一个虚拟的路由器,保证同时有且只有一个路由器代表虚拟路由器实行数据包的发送,而访问主机则把数据包发向虚拟路由器。当转发包的路由器由于某种原因而无法工作的话,则另外的路由器将被选择去代替原来的路由器,从而不会对访问主机的连通性上产生大的中断。     

ECO–ALOC: Energy-efficient resource allocation for cluster-based software routers

In this paper, we explore the use of cluster-based software routers as a way to share hardware resources, reduce costs, and save energy. We propose ECO–ALOC, an energy-efficient resource allocation mechanism that reconfigures the router according to the traffic demands using two modules. The first module provides fine-grained energy consumption control by switching CPU operation frequencies among three special frequencies. The second module provides long-term power savings by using virtual router migration to consolidate the load and shut idle servers down. We simulate a cluster-based software router using real traffic traces to evaluate our proposal. Results show that ECO–ALOC provides power savings of up to 93% depending on the cluster load scenario.     

VERA: an extensible router architecture

We recognize two trends in router design: increasing pressure to extend the set of services provided by the router and increasing diversity in the hardware components used to construct the router. The consequence of these two trends is that it is becoming increasingly difficult to map the services onto the underlying hardware. Our response to this situation is to define a virtual router architecture, called VERA, that hides the hardware details from the forwarding functions. This paper presents the details of VERA and reports our preliminary experiences implementing various aspects of the architecture.