马宏伟[1]2004年在《层次式交换网络服务质量控制机制研究》文中指出随着Internet规模的爆炸性增长以及向综合业务支持方向的不断演进，Internet遇到了在设计初期根本没有预料到的问题和困难。为了构建下一代网络，Internet的体系结构需要某种根本性的变革。为此，钱华林老师提出了层次式交换网络的思想。层次式交换网络为服务质量控制的实施提供了有利条件。本文基于层次式交换网络进行了服务质量控制相关机制的研究工作。 本文提出了层次式交换网络的服务质量控制模型。通过充分利用层次式交换网络拓扑结构与地址结构的匹配所带来的优势，结合区分服务模型的基本思想，层次式交换网络的服务质量控制模型与区分服务模型一样具有良好的可扩展性和实现简单性。利用资源预留协议为流在传输路径上预先预留资源，保证业务流可以获得满足其服务质量要求的网络资源，从而加强了区分服务模型的服务质量保证力度。层次式交换网络支持叁种类型服务：虚拟专线业务、确保服务和尽力而为。对于虚拟专线业务，系统保证其具有较小的延迟、延迟抖动、丢包率；对于确保服务，系统保证服务的可用性，即使网络负载较重也能保证其可以获得一定的服务量。对于尽力而为服务，主要目的是兼容现有Internet的服务，不对其服务质量做任何保证。 本文提出了层次式交换网络的资源管理模型，即在每个节点域中设置专门的资源管理服务器，以集中方式管理节点域所属逻辑链路的带宽资源，整个层次式交换网络的资源管理由分布在每个节点域的资源管理服务器共同承担，资源管理基于不同业务类进行资源总量管理，并不为单个业务流维护相关状态。资源管理的集中与分散相结合、资源总量管理等措施可以保证系统的可扩展性和可靠性。同时，交换与控制的分离，有利于交换节点的高速、高效实现。 本文提出了节点域的资源分配与管理方法。对于虚拟专线业务，以峰值速率为其分配资源；对于确保服务，以平均速率为其分配资源。为了解决由于多种原因造成的资源隐藏问题，本文提出了一种资源预留记录的校正方法，通过控制业务流的资源预留记录与实际到达速率之间的偏差保持在可容许的范围之内，来提高资源利用率。本文讨论了不同服务类型业务共享资源的方法以及分配系数、过载系数的调节方案。 本文提出了基于层次式交换网络的资源预留协议。结合层次式交换网络中分组传输路径相对固定的特点和对现有资源预留协议的分析，层次式交换网络中的资源预留协议由发送方发起，采用one-pass机制，资源预留状态的维护采用“硬状态”方式。多种措施可以保证资源预留处理的灵活性、可扩展性，并大大降低了资源预留消息的带宽损耗和处理开销。 本文提出了一种用于确保服务业务的丢包率比例区分机制。通过对不同确保服务业务丢包率的实时测量结果来调节RED(WRED)队列的丢包概率因子，提供不同确保服务业务丢包率的比例区分，为ISP制订灵活的价格策略和用户在性能和代价之间进行平衡提供基础。
娄雪明[2]2005年在《层次网络虚拟专网的设计与研究》文中研究表明随着网络规模和用户数量的迅速增长，Internet正逐步成为未来信息基础平台，新的应用需求和通讯技术的进步驱使电信网、电话网、有线电视网的叁网融合，而融合的承载层正是IP技术。但是IP作为承载层，以用户自律为基础，自由发展，缺少管理，是一个非盈利的商业模型，它不完全适合于下一代电信网络的发展。为了构建下一代网络，Internet的体系结构需要某种根本性的变革。为此，钱华林老师提出了层次式交换网络(Hierarchically Switched Network，HSNET)的思想。数据、语音、图象融合的趋势促使下一代电信网络核心高速转发，边缘多业务接入服务具有智能性，这种网络要求在业务上进行流量的隔离和服务质量保证，并且能够提供端到端的IP个性化服务，目前IP VPN的发展正好满足当前下一代电信网络承载层融合的需求，同时能够提供网络业务的增值应用。本文基于层次式交换网络进行了IP虚拟专网相关机制的研究工作。 本论文的研究内容有五个部分：第一部分是虚拟专网(Virtual Private Network，VPN)的基本概念、标准和参考模型，以及从实验数据总结了MPLS VPN的优缺点；第二部分对HSNET VPN虚拟专网的概念设计模型的研究，包括网络架构的设计与VPN的管理；第叁部分对HSNETVPN服务质量的研究；第四部分对HSNETVPN安全的研究；第五部分主要包括HSNET VPN线卡的概念设计模型和性能分析。 本文的主要贡献有： 1．指出了MPLS VPN实际部署中的扩展性问题，通过对MPLS协议的分析，并针对MPLS VPN的特性，进行了仿真实验，同时解决扩展性问题也是本文的动机。 2．提出了一种层次网络VPN的基本架构。将VPN的接入地址中包含VPN的ID号，便于边缘节点PE区分不同的VPN流量，加快边缘节点VPN转发的效率，避免了由于引入面向连接的协议带来扩展性的问题。利用层次网络中心的VNOC(VPN网络管理服务器)集中控制所有的VPN接入和拓扑结构，通过网络节点的集中控制实现灵活的VPN拓扑结构。 3．给出了一种感知边缘端口到边缘端口流量的算法，称为EA-FAS算法。该算法为VPN确保服务提供服务质量保证，它的最大特点是在边缘端口增加相应的控制功能，来感知内部的拥塞状况。 4．验证了基于层次式交换网络VPN的安全加密IPsec协议，实现了IP VPN的原型系统，并基于此原型系统做了相关的模拟实验。实验结果表明：IPSec主机到主机的TCP通信，采用AH(HMAC-MD5)+ESP(3DES)对主机的CPU和内存资源消耗比较大，如果边缘节点的VPN需要建立多个隧道的情况下，IPsec纯软件的方案是不可取的，必须以专用的硬件协处理器来实现。 5．综述了当前网络安全线卡的实现架构和高端安全产品架构的发展趋势，并对基于IPsec的协处理器，比较各种不同的软件架构，给出了一种概要的硬件参考设计，分
赵亮[3]2010年在《基于层次交换网络的信道选择改进策略》文中进行了进一步梳理层次交换技术作为一种新型的分组交换技术从根本上解决了Internet的先天缺陷。层次交换网中,将IP地址子域与网络层次结构相关联,IP本身包含了路径信息,交换机将一个IP数据包送到目的地的过程不再具有传统的路由选择含义,路由器退化成了交换机。新的网络拓扑结构将按照层次模型设计,新的网络地址空间也将按层次模型分配,同时把拓扑结构和地址结构两者的层次严格匹配。那么在这种情况下就可以充分利用层次模型的可扩展性、便于管理性和效率高的特点,使得网络的路由与寻址功能得到简化,避免了原先的不可靠性和不灵活性,解决未来网络的高性能、可扩展、便于管理等问题。本文针对层次交换网络的拓扑结构进行了研究,所做工作如下:1查阅了现有的与层次交换技术相关的国内外文献资料,对各种经典拓扑结构进行了归类,然后针对各类拓扑结构中的信道选路算法进行了研究,分析总结了其中各类算法的优缺点。2针对高层节点在传输过程中负载过大,硬件设备无法满足需要的问题,建立了层次交换网络拓扑改进模型,该模型仍采用树形结构,沿用了原有层次交换网络中拓扑结构与地址信息匹配的优点,提出了在层域内对节点进行短接的方案,解决了高层节点在数据大量传输过程中负载较大的问题,降低了原有拓扑结构中网络传输数据时对高层节点的压力。3针对改进后的拓扑结构,在节点间有多条路径相冲突的背景下,依据地址与拓扑结构相匹配的特点,通过IP地址信息结合路径权值改进了哈希函数。结合改进的哈希函数来比较各种经典的哈希算法,给出了自己设计的最终改进算法。4为了验证改进策略的有效性,本文采用了GT-ITM仿真平台实现对原有拓扑结构与改进后拓扑结构的性能对比,主要考察了网络的负载稳定性和网络中结点间数据传输响应时间。通过测试结果可以看出改进的拓扑结构高层节点负载明显降低,使用改进策略的网络信道负载平衡性有了很大提高。
陈秀忠[4]2004年在《适应于网络语音流的服务质量关键管理机制》文中研究指明Internet网络已成为社会基础通讯设施,基于IP的应用日益广泛和深入,VoIP、视频会议等实时应用即将成为Internet网络应用新的、重要的增长点。尽管IP技术优势和成本优势已促使VoIP应用迅速发展,但是由于IP网络只能提供尽力而为服务,缺少服务质量控制机制,VoIP的应用和推广正受到服务质量保证问题的阻碍。VoIP应用具有不同于其它实时应用(如视频会议)的流量特征、行为模型,对服务质量的要求也不同。针对VoIP应用的特征,研究IP网络的服务质量管理机制具有重要的理论意义和现实应用价值。鉴于服务质量保证的重要性和紧迫性,本论文全面分析和讨论了IP网络的服务质量管理机制,并结合VoIP应用的特征对关键技术开展了深入的研究。本文从数据层面和控制层面深入分析和讨论了VoIP的服务质量管理架构,针对服务质量保证的关键机制——包转发控制和接纳控制,分别提出了适应于语音流的主动丢包的调度算法和基于RED队列管理算法的接纳控制机制,在综合分析VoIP服务质量的管理机制和控制过程的基础上设计和实现了一个VoIP服务质量管理的原型系统——QNet。论文的创造性工作主要体现在以下几个方面:1.提出了一个适应语音流的主动丢包调度算法——VASA算法。VASA算法利用VoIP语音流可以容忍一定程度丢包的特征和VoIP应用层的容错机制,通过主动丢包和语音流丢包模式的改变,可有效减小语音包的排队延迟、丢包对语音质量的影响;结合VASA算法与随机早期探测队列管理算法( RED)实现了一种新的语音流包转发控制,它可以有效改善网络拥塞对语音质量的影响,提高网络资源的利用率,间接增加10%的网络资源。2.提出了一个基于RED队列管理算法的接纳控制算法。面向连接的通信技术已成为基于IP网络的实时通信普遍采用的实现机制,一个连接就是网络提供给特定用户的抽象的通讯服务。一个VoIP语音流就是一个连接,对VoIP连接进行接纳控制是提供服务质量保证的关键。讨论了网络模型和流量模型的方法,采用最大速率函数描述了VoIP语音流,应用延迟分解的方法分析了端到端的延迟计算问题,提出了RED队列的延迟计算方法和基于RED的接纳控制算法。该接纳控制算法可以作为已有接纳控制算法的有力补充,共同实现异构网络环境的VoIP服务质量保证。分析和试验结果表明该计算方法是有效的。3.系统范围内的服务质量保证需要采用多种服务质量管理机制联合实现。综合分析了
钱华林, 鄂跃鹏[5]2010年在《层次式交换网络》文中进行了进一步梳理文章认为互联网核心设备不堪重负、网络行为难以预测、数据包路径不确定、可控可管和可扩展性差、无法实现服务质量保障、网络设施易受攻击、核心路由设备复杂昂贵耗电等一系列缺陷,是由互联网的路由系统引起的。文章提出一种新的网络体系结构,将网络拓扑与网络编址相结合,提出逻辑节点和逻辑信道的概念保证树形结构的可靠性,用短接信道技术提供连接的灵活性,以简单的IP交换替代IP路由克服现有网络的各种缺陷。
葛敬国, 钱华林[6]2003年在《层次式交换网络—未来Internet的一种新框架》文中指出1 背景新的应用需求和通讯技术的进步是驱动网络体系结构和网络协议发展的主要力量。自1995年开始,Internet数据流量以每年超过100％的速度增长,估计2002年,数据业务量将超过话音业务量,并在未来叁年里将占总业务量的90％。同时,数据应用也从传统应用(电子邮件、文件传输、WWW等)向实时多媒体应用(IP电话、视频会议、VOD、交互游戏、虚拟现实、远程医疗和远程教育等)迅速发展,要求
李锐[7]2011年在《新一代互联网体系结构及关键技术研究》文中认为随着互联网自身规模的不断扩大以及人们对互联网需求的转变,现有互联网架构越来越表现出对可持续发展的不适应性,当前互联网面临着路由的可扩展性、移动性、安全性、以及缺乏测量感知功能,用户行为模式难以描述的缺陷,严重阻碍了网络的发展。为此,国内外都将新一代互联网理论作为近期本领域最重要和最迫切的研究内容之一,覆盖了体系结构、网络虚拟化、测量与预测等多个细分研究领域。为解决当前互联网面临的问题,本论文分别从新一代互联网体系结构研究、虚拟网络与底层物理网络之间的映射算法研究以及网络流量预测算法研究等几个方面进行了探讨。具体研究内容包括：1、在新一代网络体系结构方面,综合层次式交换网络和身份与位置分离方案两个方案的优势,提出了一种结合VLB的层次化网络体系结构。通过在核心网中将层次化的树形拓扑与VLB负载均衡结构相结合,在摒弃路由机制的同时解决了树形拓扑的健壮性和可扩展性问题,并结合核心网络的特殊结构提出了一种流级负载分配策略。在边缘用户网络中,通过引入层次化的映射系统进行身份与位置的分离,实现了对移动性和安全性的高效支持。该网络结构不仅可以解决当前互联网面临的路由可扩展性问题、移动性和安全性问题,同时为网络测量与行为分析提供了便利。2、本文结合所提出的层次化网络体系结构,利用物理网络的独特构造提出了一种新型虚网映射算法,新方法通过将原虚网请求划分到核心网络和各个边缘用户网络,利用核心网树形拓扑流量传输路径唯一确定,资源便于统计的特点,将核心网络部分的虚网映射工作简化为边缘交换节点对之间的资源查找,随后各个用户网络能够并行执行分解后的子虚网映射,大大降低了虚网映射的计算量和复杂度。理论分析和仿真表明,该算法通过构建一个易于映射的现实网络,将原虚网请求的分解映射模块化,在映射时间上获得了大幅改善,同时减少了分解后的子虚网请求约束条件,提高了整个虚网请求的接收率。3、在网络流量预测算法中,本文针对传统小波预测模型难以刻画流量的突发特性以及传统时间序列预测算法在预测分解后的非平稳序列时的局限性,提出了一种基于小波包分解与模糊神经网络的流量复合预测模型。通过对网络流量高频部分的分解,在去除网络流量长相关性的同时更精确地刻画了网络流量的突发特性,并通过模糊神经网络对分解后的非平稳序列进行预测。该模型可以有效刻画流量的突发特性并具有良好的动态自适应调整能力,同时支持离线和在线两种场景。仿真结果表明,本文提出的流量预测算法具有良好的稳定性与预测精度。
史立[8]2006年在《空间数据通信与组网技术研究》文中指出空间探索和开发利用的进展使空间任务复杂性不断增加,原有的点到点通信方式已经不能适应现有和未来的空间任务,空间通信正在向更高水准的网络化方向发展。然而空间任务的需求与成本的矛盾突出,迫切需要提供有效的而且是比较经济的通信手段。因特网和商业卫星通信技术的发展为空间通信提供了新途径,如何将在因特网和商用卫星通信系统中所取得的革新技术用于基于空间卫星的数据通信,进而构建天地一体化的网络环境是当前的一个研究热点。本文分析空间通信的需求和特点,研究在空间通信中采用IP技术的可行性,探索适合空间环境的通信模型、网络基础设施和空间任务信息传输的服务质量保证技术。论文的主要成果和创新点如下:(1)提出空间任务与通信分离、以IP技术为基础提供空间信息传输服务的通信方式,并给出了采用因特网和IP网络技术的空间通信模型。在详细分析空间通信标准、IP基础理念和技术以及空间无线和光通信技术发展趋势的基础上,指出空间通信迫切需要成熟的网络协议来支持不断增长的空间任务通信需求,IP可以适应空间通信的需求,可以把IP协议融入空间通信标准中,未来的空间通信应从空间任务中独立出来,由因特网服务提供商提供,走商业化的道路。(2)详细分析了IP的QoS控制机制和体系架构,提出了采用因特网提供空间任务信息传输的服务质量保证模型,并在此基础上,研究空间链路特性,利用经典的控制论方法,提出了适应带宽变化的地空链路共享和基于管理域的带宽重分配算法。该算法根据输出缓存的动态参数判定链路因抗干扰技术带来的链路带宽变化,通知调度器调整调度时机;能够根据用户需求,对变化带宽基于管理域进行重新分配,既能为共享链路的各个用户提供QoS支持,又能保持较高的链路利用率。理论分析和仿真实验表明了该控制算法的有效性。(3)研究了美国宇航局(NASA)现有的空间网络、商业卫星群空间网络原理以及商用系统为空间任务提供通信服务过程中存在的问题,分析了空间通信特点,提出了基于环状的层次空间通信模型。该模型面向空间任务,采用轨内星间链路连接相同轨道卫星构成卫星环,以卫星环的方式为与其轨道倾角在一定范围内同向转动的航天器提供接入服务,高轨道卫星环通过环间星间链路和地空链路为低轨道卫星环提供互联服务和接地服务,这样可以减小因航天器和通信卫星间相对移动造成的频繁切换和较大的相对速率变化所带来的不利影响,从而提升通信系统为用户提供服务的能力。构建了空间模拟环境,用以分析所提出的模型的合理性,也为进一步的研究提供了基础的仿真试验平台。
李凌[9]2008年在《向量网QoS控制机制研究》文中进行了进一步梳理随着Internet网络规模和用户数量的迅速增长,包括实时业务在内的各种新业务大量接入Internet,网络向着支持综合业务方向不断演进。与此同时,基于IP的Internet遇到了设计初期根本没有预料到的问题和困难,如地址资源匮乏、路由表规模大、分组转发速度慢、网络提供服务质量的能力不足等,Internet已经不能完全适合于下一代网络的发展。为了构建下一代网络,Internet的体系结构需要某种根本性的变革。为此,梁满贵教授提出了向量网的思想。向量网以向量地址为基础,提出了“向量连接”和“向量交换”的概念。在通信领域,业务的QoS是至关重要的。向量网为QoS控制的实施提供了有利条件。本文基于向量网进行了QoS控制相关机制的研究工作。本文提出了向量网的Qos控制模型,其基本思想是资源预留和拥塞驱动QoS管理机制相结合。本文提出了向量网的资源预留协议的基本结构。结合向量网中分组的传输路径固定的特点,向量网中的资源预留协议由发送方发起,资源预留状态的维护采用“硬状态”方式。向量网资源预留的实现以向量连接为基础,因此能降低了资源预留协议的带宽损耗和处理开销,保证了资源预留协议的可扩展性。本文提出了基于信任的拥塞驱动QoS管理机制,该机制的基本思想来源于社会仿生学,模拟城市交通管理机制,以拥塞事件为驱动,用抽查和处罚的方式来管理网络。该机制分为网域模型和全局模型,以网域模型为基础。本文利用网络仿真软件OPNET对该机制进行了仿真,并对链路吞吐量、队列时延以及端到端时延等仿真结果进行了分析,从而验证了该机制的可行性和有效性。
徐劲松[10]2013年在《SLA约束下的云资源调度关键技术研究》文中研究表明随着互联网技术的飞速发展和虚拟化技术的普遍应用,云计算作为一种支持用户按需服务,按用付费的服务模式得到了学术界和产业界的认可。云计算中的资源管理是影响云计算系统性能的核心要素。大规模的集群运算系统支撑的云计算需要通过有效的资源管理技术保障用户应用的可靠性和资源的可用性,以实现云计算系统的安全性。由于云的效用特点,云用户和云资源环境都会不断变化,如何在动态环境中规划、调度与调整云资源以满足用户纷繁的需求成了云计算环境亟待解决的问题。作为云用户与云服务提供商之间约定服务质量、价格等因素的服务等级协议(Service Level Agreement, SLA)是保障双方预期与责任的规范。通过SLA的约束可以最大可能的提高用户满意度和云服务提供商的资源利用率,从而推进用户和云服务提供商加入云计算的意愿。这就需要研究者从服务等级协议的目标和约束条件下推动云资源调度的创新技术。因此,本文重点关注SLA约束条件下的高效云资源调度,主要包括以下四个方面：1.研究了SLA约束条件下云资源调度的架构设计,通过将SLA的协商、产生、维持、资源调度等工作交给云代理完成,以解决云计算环境资源服务和增值服务不明晰的问题。本文提出了一种SLA约束下云资源调度架构,并通过对此架构的核心云代理的设计,实现云环境下按需提供、弹性可扩展的资源供应。并在此基础上在云代理中设计一种类似于交换网络结构的区分服务缓存结构,以降低云代理在调度过程中可能出现的任务丢失和等待队列过长的问题。实验结果表明,使用SLA约束下的云资源调度架构能有效保障用户的应用可靠性和资源的可用性。2.研究了云代理在满足用户个性化需求的资源选择问题,以解决可用资源匹配用户应用的复杂性问题。本文针对用户的应用将云代理拆分为具有工作流关系的任务队列,并针对这些队列分别请求资源。首先将云资源选择的过程对等为SLA匹配的过程,并在此基础上提出了模糊化评价的方法对不同的任务选择最佳的SLA匹配以满足任务的资源需求。该方法通过权重描述各云代理及用户间SLA度量的差距,用SLA数据表示需要匹配的内容,采用各代理间的互评价方法来选择最佳SLA匹配,并对选择算法进行基于任务间工作流关系的强制推荐优化,以提高应用在云环境下的可靠性。实验结果表明该方法对降低应用的总体代价,从而提高资源的可靠性保障具有一定的优势。3.研究了在云基础设施上通过SLA约束的虚拟机调度,解决如何最大可能利用云资源的问题。云资源的调度问题在基础设施层面上是虚拟机的调度问题,其调度的方法关系到基础设施的利用效率和基础设施服务提供商的收益等。本文提出使用任务管理和资源分配两个层次来提高云资源的效用,降低虚拟机调度的代价,满足任务的SLA约束,从而保障云资源的可用性。本文在云代理上设计任务的管理分为预测、反馈和判定叁个步骤,在预测方式上采用多层曲线拟合的方式预测可能出现的资源需求,在反馈方式上采用反馈SLA与资源SLA阈值间的距离计算来判断是否会产生新的资源需求,并将预测与反馈交判定步骤,通过移动平均线的方式来对资源的需求可能进行判定。在SLA匹配进行云资源的虚拟机调度上使用多因子供需匹配的方式来寻找最优的实体机,以满足任务的资源需求。实验结果表明,使用SLA约束下的虚拟机调度可以有效提高资源的利用率,保障云资源的可用性和可靠性。4.研究了混合云环境下的云资源调度机制,以满足大规模资源共享的灵活性和应用的实时性要求。云的动态弹性特点决定了云代理在当前云资源不足以满足现有需求的情况下可以向外租用服务以满足动态变化的用户需求。本文通过动态规划的方式提高内部云资源的利用率和最小化外部云资源租用费用的方式来解决可能出现的外部云资源调度问题,以满足应用的SLA约束。实验结果表明,该方案能够最大化的实现内部云资源的利用率和降低外部云资源的租用代价,在保障应用可靠性的同时保障了资源的可用性。
参考文献：
[1]. 层次式交换网络服务质量控制机制研究[D]. 马宏伟. 中国科学院研究生院（计算技术研究所）. 2004
[2]. 层次网络虚拟专网的设计与研究[D]. 娄雪明. 中国科学院研究生院（计算技术研究所）. 2005
[3]. 基于层次交换网络的信道选择改进策略[D]. 赵亮. 河南大学. 2010
[4]. 适应于网络语音流的服务质量关键管理机制[D]. 陈秀忠. 中国科学院研究生院（计算技术研究所）. 2004
[5]. 层次式交换网络[J]. 钱华林, 鄂跃鹏. 中兴通讯技术. 2010
[6]. 层次式交换网络—未来Internet的一种新框架[J]. 葛敬国, 钱华林. 计算机科学. 2003
[7]. 新一代互联网体系结构及关键技术研究[D]. 李锐. 北京邮电大学. 2011
[8]. 空间数据通信与组网技术研究[D]. 史立. 中国科学院研究生院（计算技术研究所）. 2006
[9]. 向量网QoS控制机制研究[D]. 李凌. 北京交通大学. 2008
[10]. SLA约束下的云资源调度关键技术研究[D]. 徐劲松. 南京邮电大学. 2013
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