服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、TCP/IP隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展而廣泛流行，取得了巨大的成功，成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在網(wǎng)絡(luò)界形成了一統(tǒng)天下的局面。但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇擴大和各種應(yīng)用的開發(fā)，此時Internet的發(fā)展已經(jīng)超出了最初體系結(jié)構(gòu)的框架，體系結(jié)構(gòu)上的先天不足和后來各種技術(shù)的無序發(fā)展，使TCP/IP的缺陷和弊端不斷暴露出來，人們逐漸認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的重要性。目前國內(nèi)外對網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究表現(xiàn)在兩個方面：一方面是對TCP/IP進行改進，但是難以解決TCP/IP先天

2、存在的QoS、安全性和可擴展性等問題。另一方面是針對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的特點，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要，進行新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究，從而解決TCP/IP的根本問題。 本文論述的服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是一種全新的非層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。論文首先詳細(xì)分析了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)存在的問題，并闡述了新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r，然后對服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。 本文的主要創(chuàng)新點包括： 1.首次提出了服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)

3、構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建規(guī)則、設(shè)計方案和實現(xiàn)模型。在曾家智教授提出的服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)思想的基礎(chǔ)上，本文提出，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，通過服務(wù)組合將服務(wù)元組織在一起，從而實現(xiàn)服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。依據(jù)該構(gòu)建規(guī)則，本文進而提出了服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案和實現(xiàn)模型。 2.提出了基于端口間虛電路的QoS機制。傳統(tǒng)的虛電路是節(jié)點間虛電路，不能區(qū)別對待相同節(jié)點間不同端口的數(shù)據(jù)流，因此無法保證業(yè)務(wù)端到端的QoS。而在基于端口間虛電路的QoS機制中

4、，套接字直接與端口間虛電路標(biāo)識綁定，因此可以為相同節(jié)點間不同端口的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)，從而保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的端到端QoS需求。 3.本文分析了端口間虛電路的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出了兩種可靠數(shù)據(jù)傳輸機制。 (1)提出了針對非緊急文本數(shù)據(jù)的自適應(yīng)累計確認(rèn)的滑動窗口協(xié)議SASW-AA。由于端口間虛電路傳輸數(shù)據(jù)的路徑固定，因此數(shù)據(jù)包的到達順序與發(fā)送順序一致，數(shù)據(jù)包不會發(fā)生錯序。根據(jù)這種數(shù)據(jù)傳輸規(guī)律，本文提出可以用一個ACK自適

5、應(yīng)地累計確認(rèn)一組數(shù)據(jù)包，從而解決傳統(tǒng)滑動窗口協(xié)議確認(rèn)幀頻繁導(dǎo)致上行鏈路擁塞的問題，而同時又能保證數(shù)據(jù)的可靠傳送。 (2)提出了針對緊急文本數(shù)據(jù)的立即重傳的滑動窗口協(xié)議SWIR。與數(shù)據(jù)報方式不同，在端口間虛電路傳輸方式中，只要接收方收到失序的數(shù)據(jù)包，就可以斷定有數(shù)據(jù)包丟失了。針對傳統(tǒng)的滑動窗口協(xié)議存在著不能及時重傳數(shù)據(jù)包的問題，本文提出了立即重傳丟失數(shù)據(jù)包的方案，避免了不必要的等待時間，降低了緊急數(shù)據(jù)的傳輸延遲。 4.本文

6、提出了三種新的生存性算法。 (1)提出了混合共享路徑保護算法HSPP。為了解決通路保護(PathProtection)方法備份路徑建立成功率低的問題，HSPP算法首先使用通路保護方法建立備份路徑，如果建立失敗，則將工作路徑動態(tài)地劃分為工作路徑段，在劃分工作路徑時，需要保證其備份路徑段跳數(shù)不能超過限制值。HSPP算法不但提高了備份路徑的建立成功率，而且能夠在恢復(fù)時間與資源利用率之間獲得更好的折中。 (2)提出了一種新的帶有

7、共享風(fēng)險鏈路組(SRLG)約束的路由選擇算法NRSSC。與傳統(tǒng)算法不同，NRSSC算法將SRLG作為鏈路代價公式的一部分，在選擇工作路徑時主動避免SRLG鏈路，較之傳統(tǒng)算法，有效提高了成功保護率。而且由于考慮了區(qū)分可靠性(DiR)要求，在提供不同級別保護服務(wù)的同時，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。 (3)提出了快速重構(gòu)恢復(fù)算法FRRA。FRRA算法也是在故障發(fā)生以后建立恢復(fù)路徑，但與以往恢復(fù)(Restoration)算法不同，該算法不用等

8、待路由表收斂，不需要網(wǎng)絡(luò)中其它路由器的路由信息，而是由保護入口路由器根據(jù)本地信源樹、故障信息和路由策略獨立確定恢復(fù)路徑，因此大大降低了恢復(fù)時間，減少了丟包率。 本文提出的服務(wù)元網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的可靠數(shù)據(jù)傳輸機制和生存性算法也同樣適用于其它一些網(wǎng)絡(luò)。其中，可靠數(shù)據(jù)傳輸機制還適用于ATM、MPLS等以固定路徑傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，特別地，用于以多播樹方式傳輸數(shù)據(jù)的多播網(wǎng)絡(luò)，可以大大簡化現(xiàn)有的可靠多播協(xié)議。而本文生存性算法還可以用于MPLS、G