支持业务需求灵活定制的多态路由系统

传统僵化单一的路由机制已经无法适应未来多样化的业务需求和各种新型网络体系结构的试验与部署。针对此问题,本文基于路由功能与业务需求自适配的思想提出了多态路由模型,并设计实现了多态路由原型系统。该系统通过虚拟化技术以及灵活可编程的数据平面结构,实现了同构和异构网络中多种路由协议的共存,完成了基于路由服务描述的路由协议个性化定制和数据平面的多表选择查询与转发处理。最后,基于NetFPGA-10G平台设计实现了多态路由原型系统。相较于现有路由试验系统,多态路由系统在实现路由协议定制化及异构网络共存的同时,更好地保证了业务的服务质量,具有更高的转发速率以及可扩展性。     

可重构技术与未来网络体系架构

随着网络规模的不断扩大及新业务的不断部署,IP网络僵化的体系架构所带来的弊端日益明显.可重构网络技术以其灵活性、可扩展性、对新业务的适应性、绿色节能等优势日渐得到广泛关注.首先详细分析了可重构技术的发展现状,然后讨论了可重构网络技术体系及其对业务发展的适应性,并对可重构网络的绿色节能特性进行了分析.     

一种软件定义网络的安全服务链动态组合机制

网络安全功能与硬件设备的紧耦合关系,造成传统网络安全服务模式静态僵化,难以满足未来业务发展的多样化安全需求。为此,基于软件定义网络环境,该文提出一种灵活可配的安全服务链动态组合机制。首先,介绍了该机制的总体结构,并建立了基于向量空间和整数规划的组合模型。其次,设计了启发式算法进行模型求解,并构建了该机制的实现原型。最后,实验结果表明所提组合算法在性能指标上优于对比算法,并且试验验证了该机制的优势。     

一种支持硬件加速的虚拟网络功能部署模型

为解决以软件实现的虚拟网络功能(VNF)性能受限问题,软件定义网络和网络功能虚拟化(SDN/NFV)等新型网络架构引入了硬件加速资源。硬件加速资源的部署,使得VNF能够为日益增长的数据流量提供服务保障。该文针对已有研究未考虑具有高性能数据处理需求的服务链VNF部署问题,提出一种支持硬件加速的VNF部署模型。该模型基于硬件加速资源的承载特性,在保证未加速VNF到商用服务器的优化部署下,优先实现交换机中加速资源的复用,并根据网络业务的性能需求,灵活调整加速资源与VNF的映射约束。仿真实验表明,与其他典型部署方法相比,在引入相同硬件加速资源的情况下,该模型可以承载更多的业务流量,满足服务链高性能数据处理需求,有效提高了部署在网络中加速硬件的资源利用率。     

一种集中调控的分布式服务路径选择算法

在可重构网络多态路由模型中,通常存在多条满足业务需求的服务路径。针对最优服务路径选择问题,该文设计了一种集中调控的分布式服务路径选择算法,各节点根据服务请求中的第1个元能力和目的节点生成路由表,控制器实时监控网络,调控代价过高路径并平衡网络的带宽和负载。性能分析和仿真结果表明,分布式路由表能够生成有效的服务路径,表项规模、收敛时间与元能力个数成正比,在30%的集中调控比例下,路径代价和负载均衡度性能良好,与其他算法相比,对服务请求的响应时延降低约50%。     

改进视觉注意力网络的水下目标检测算法

针对传统水下图像检测方式易受水中光线、复杂环境的影响,造成水下目标识别精度不高,泛化性较差的问题,提出了一种改进YOLOv5s的水下目标检测算法。首先引入了Double MSRCR算法,解决了水下物体清晰度低,特征模糊的问题。在网络结构方面,主干网络引入C＿VAN模块,提升了神经网络特征提取能力;其次在颈部网络中,引入RFB＿S感受野,增强神经网络的多尺度适应能力;最后引入NAMAttention空间与通道注意力机制,增强网络上下文特征的表达能力。所提方法相较于Faster-RCNN检测精确度提高了6.5%,相较于YOLOv4检测精确度提高了4.1%,相较于YOLOv5s检测精确度提高2.7%,检测速度提升了56.34 fps,证明了方法适用于实时水下检测任务。     

一种基于分段路由的多路径流传输机制

针对传统网络多路径流量调度时存在的负载均衡效能差、路径部署困难的问题，利用软件定义网络的集中控制优势，设计了一种基于分段路由的多路径流传输（Segment Routing based Multipath Flow Transmission，SRMFT）机制.首先，以实现数据流的协同最优调度为目标，建立了SRMFT最优化模型；其次，采用分段路由技术和最简段标识序列（Segment IDentify sequence，SIDs）生成算法将多路径流调度问题转化为最简SIDs的选择问题，并设计了流调度算法求解；最后，试验结果表明，同等网络流量模型下，与较典型的多路径流传输机制相比，SRMFT有效提高了网络的对分带宽，降低了短流的传输时延，同时具有较低的流表存储开销.     

基于DoLFA的高效正则表达式匹配算法

随着规则数量的急剧增长,表示正则表达式的DFA(Deterministic Finite Automata,确定型有限自动机)容易引起状态空间爆炸,难以满足高速网络的实时处理需求。提出一种高效的正则表达式匹配算法,该算法通过将正则表达式分割为精确串、字符集合以及重复字符3个子集,分别对其进行分区优化及检测,然后再利用结点信息对匹配信号进行连接,即构建一种特殊的状态机DoLFA(Divide-optimize-Link Finite Automata)。理论分析和仿真结果表明,该算法可以大大节省存储空间,并获得较高的吞吐量,且具有较强的扩展性。     

基于动态优先级的数据中心网络时限感知TCP协议

针对当前数据中心网络传输机制缺乏对Online Data-Intensive (OLDI) 应用软实时性和高吞吐量的综合性能保障的问题,本文提出了一种基于动态优先级的数据中心网络时限感知协议LSTCP。该协议采用最小空闲时间优先(Least Slack First,LSF)调度策略对流进行优先级划分,利用ECN机制的反馈,根据流的缓急程度和网络拥塞程度实现拥塞窗口的动态调整,实现对紧急流而非截止期越早的流优先调度。与传统截止时间感知协议相比,减少了短流的平均流完成时间,保证了长流的吞吐量特性。实验结果表明,与L2DCT算法相比,LSTCP降低了17%的流错过时限的比例,流完成时间的99th分位数减少了20%。     

两段式虚拟网络功能硬件加速资源部署机制

设计硬件加速机制,解决软件定义网络/网络功能虚拟化（SDN/NFV）架构中虚拟网络功能（VNF）的性能受限问题,成为当前的研究热点。在引入VNF硬件加速资源后,如何实现对加速资源的统一管理和部署,是亟待解决的问题。为此,首先提出了基于服务器端加速卡和OpenFlow交换机的VNF加速资源的统一管理架构;在此基础上,对加速资源部署问题进行建模,通过分析VNF加速资源对服务链映射的影响,提出了VNF加速资源部署策略的评价指标;最后,设计了两段式的加速资源部署算法求解该问题。实验结果表明,与只考虑节点单一属性的部署算法（SARD）和均匀部署算法（UARD）相比,所提机制能够优化部署加速资源,加速资源承载的流量和加速资源的利用率分别提升41.4%和14.5%。