智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)可靠路由關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)具有“三重綁定”的特征，即服務(wù)的“資源和位置”綁定、網(wǎng)絡(luò)的“控制和數(shù)據(jù)”綁定和IP雙重語義的“身份與位置”綁定，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的靜態(tài)和僵化，無法滿足用戶數(shù)量增多和服務(wù)規(guī)模擴(kuò)大的網(wǎng)絡(luò)需求，在網(wǎng)絡(luò)資源利用率、負(fù)載均衡、可擴(kuò)展性、移動性、安全性等方面存在局限性。智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)針對現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的上述弊端，采用“三層”、“兩域”的結(jié)構(gòu)模型，將上述“三重綁定”進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)了對未來信息網(wǎng)絡(luò)的“高效”、“海量”、“泛在”的控制和管理，有效降

2、低網(wǎng)絡(luò)能耗，提高網(wǎng)絡(luò)性能。本文針對智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的可靠路由關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，重點(diǎn)研究了多路徑路由算法、超級節(jié)點(diǎn)路由策略、分布式路由管理機(jī)制和內(nèi)容備份路由協(xié)議等路由關(guān)鍵技術(shù)。論文主要工作包括:
　　1.針對智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了一種多參數(shù)的多路徑智慧路由算法。該路由算法在網(wǎng)絡(luò)組件層制定了多參數(shù)的多路徑路由協(xié)同協(xié)議，通過路由注冊通告消息描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路徑參數(shù)，生成多路徑路由表，對網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)CPU占用率、往返時延(

3、RTT)、帶寬進(jìn)行協(xié)同加權(quán)計算得到路徑權(quán)重值，根據(jù)權(quán)重值進(jìn)行流量分配。采用圖論理論建立了網(wǎng)絡(luò)流量模型，對該路由算法網(wǎng)絡(luò)流量分配進(jìn)行了分析，并在Mini-Net平臺上對該路由算法進(jìn)行了開發(fā)和實(shí)驗。結(jié)果表明，該路由算法能夠?qū)崿F(xiàn)智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的多路徑傳輸功能，根據(jù)返時延RTT、帶寬和CPU占用率網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)動態(tài)分配流量，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)配置，減小了智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的往返時延，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡。
　　2.針對智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)

4、絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有對等功能的特點(diǎn)，提出了一種超級節(jié)點(diǎn)智慧路由策略。該路由策略是在智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組件層部署超級節(jié)點(diǎn)，利用超級節(jié)點(diǎn)收集從屬節(jié)點(diǎn)的路由信息，計算出傳輸路徑，形成從屬節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)表，將轉(zhuǎn)發(fā)表發(fā)送給從屬節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超級節(jié)點(diǎn)對從屬節(jié)點(diǎn)的智慧控制和協(xié)同管理。利用泊松分布模型和概率模型分別對網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡和網(wǎng)絡(luò)開銷進(jìn)行了理論分析，并在Mini-Net平臺上對該路由策略進(jìn)行了開發(fā)和實(shí)驗。結(jié)果表明，該路由策略便于負(fù)載均衡，減少了網(wǎng)絡(luò)冗余，具有良

5、好的魯棒性和可擴(kuò)展性，以及時延小、CPU占用率低等優(yōu)點(diǎn)。
　　3.針對智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)“三層”、“兩域”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和資源適配層族群行為聚類，利用控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離思想，提出了一種分布式路由管理機(jī)制。該路由管理機(jī)制在資源適配層中層次化的部署族群控制器，對網(wǎng)絡(luò)路由策略進(jìn)行層次化的管理，實(shí)現(xiàn)了整個網(wǎng)絡(luò)路由和內(nèi)容存儲管理功能。采用分布式哈希算法實(shí)現(xiàn)了族群間分布式資源路由管理，利用圖論的模型對分布式路由管理機(jī)制進(jìn)行建模，并在Mini-N

6、et平臺上對該路由管理機(jī)制進(jìn)行開發(fā)和實(shí)驗，抓包驗證了信令交互流程。結(jié)果表明，該路由管理機(jī)制采用路由策略優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了時延，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。
　　4.針對智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)路由可靠性問題，研究了智慧協(xié)同標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)路由器備份機(jī)制和鏈路備份機(jī)制。為實(shí)現(xiàn)組件層設(shè)備的協(xié)同備份，路由器備份機(jī)制采用Leach算法選舉備份路由器，給出了路由器備份更新和啟用備份路由器的方法，并采用了虛擬接口的方式以實(shí)現(xiàn)主路由器和備份路由器對網(wǎng)路透明。鏈路備份機(jī)