【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展,網(wǎng)絡應用層出不窮,網(wǎng)絡承載的流量及業(yè)務越來越多,對網(wǎng)絡的可靠性提出了巨大挑戰(zhàn)。但網(wǎng)絡故障時有發(fā)生,嚴重影響了網(wǎng)絡的正常運行,給用戶及網(wǎng)絡服務商帶來巨大損失。研究者對網(wǎng)絡故障恢復做了一些研究,主要是基于連通性角度進行網(wǎng)絡故障恢復,將流量從故障路徑上遷移到恢復路徑上來,而沒有考慮到網(wǎng)絡恢復后的負載均衡,很容易造成新的網(wǎng)絡擁塞;而對于流量工程的研究能夠做到提高網(wǎng)絡資源利用率,減小網(wǎng)絡鏈路最大利用率,使網(wǎng)絡流量均衡分布到網(wǎng)絡中,但是一般采用預規(guī)劃的方式對一段時間內(nèi)的流量進行最優(yōu)規(guī)劃,對于網(wǎng)絡故障的實時響應不足。隨著網(wǎng)絡體系結構的研究發(fā)展,SDN概念的提出給我們指出了新的思路,我們基于SDN集中式的路由體系結構,提出了面向故障恢復的域內(nèi)流量工程系統(tǒng),并提出了相應的在線優(yōu)化算法MCPF,針對實際網(wǎng)絡運行情況對網(wǎng)絡中流請求進行規(guī)劃,使網(wǎng)絡達到負載均衡,并且當網(wǎng)絡中發(fā)生故障時能夠迅速針對故障進行路徑優(yōu)化,快速恢復故障并確保故障后的流量負載均衡。本論文的主要工作如下:第一,提出了一種面向故障恢復的域內(nèi)流量工程系統(tǒng)(FR-TE)結構。針對故障條件下流量工程的優(yōu)化需求,基于集中控制的思想,提出了面向故障恢復的域內(nèi)流量工程系統(tǒng)結構。該系統(tǒng)結構通過對網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點上的流量請求進行實時規(guī)劃部署,使網(wǎng)絡流量均衡分布到網(wǎng)絡中,達到流量負載均衡的目標。而且采用集中控制思想,減少了分布式系統(tǒng)下復雜的協(xié)議交互,能夠有效提升網(wǎng)絡故障恢復能力,有效支持故障下的流量工程優(yōu)化需要。第二,基于FR-TE系統(tǒng)結構提出了在線域內(nèi)流量工程優(yōu)化算法MCPF,并提出了一種基于鏈路負載的故障快速恢復方法。針對流量優(yōu)化問題,本文基于FR-TE系統(tǒng)支持在線的流量優(yōu)化,提出了一種在線的流量工程優(yōu)化算法MCPF,該算法基于全局網(wǎng)絡拓撲和網(wǎng)絡中鏈路的狀態(tài),通過更新和維護網(wǎng)絡鏈路狀態(tài)達到使流量均衡分布到網(wǎng)絡中的目標。本文基于鏈路負載提出一種快速故障恢復方法,該方法考慮鏈路負載和網(wǎng)絡故障檢測之間的關系,通過對低負載鏈路故障檢測時間提前,高負載鏈路則對其重新優(yōu)化并預計算鏈路故障后的處理結果,達到快速故障恢復的目標。第三,設計并實現(xiàn)了面向故障恢復的域內(nèi)流量工程的原型系統(tǒng)。通過對quagga路由軟件進行功能修改和擴展,實現(xiàn)了面向故障恢復的域內(nèi)流量工程的原型系統(tǒng),并基于CORE平臺搭建仿真測試環(huán)境對系統(tǒng)的功能和性能進行測試,充分驗證了FR-TE系統(tǒng)的流量優(yōu)化能力和對故障快速恢復能力。
[Abstract]:With the rapid development of the Internet, network applications emerge in endlessly, and more traffic and services are carried by the network, which poses a great challenge to the reliability of the network. However, network failures occur from time to time, which seriously affect the normal operation of the network and bring huge losses to users and network service providers. Researchers have done some research on network fault recovery, which is mainly based on connectivity to transfer traffic from fault path to recovery path, without considering the load balance after network recovery. It is easy to cause new network congestion; The research of traffic engineering can improve the utilization ratio of network resources, reduce the maximum utilization ratio of network links, and make the network traffic distribute evenly to the network. However, preplanning is generally used to optimize the flow over a period of time, and the real-time response to network failures is insufficient. With the development of network architecture, the concept of SDN gives us a new idea. Based on the centralized routing architecture of SDN, we propose an intra-domain traffic engineering system for fault recovery. The corresponding online optimization algorithm MCPF, is proposed to plan the flow request in the network according to the actual network operation, so that the network can achieve load balance, and when the network failure occurs, the path optimization can be carried out quickly for the fault. Quick recovery and load balancing after failure. The main work of this thesis is as follows: first, a fault recovery oriented intra-domain flow engineering system (FR-TE) architecture is proposed. Aiming at the optimal demand of flow engineering under the condition of fault, based on the idea of centralized control, the structure of flow engineering system in the domain for fault recovery is proposed. Through the real-time planning and deployment of the traffic requests on the network forwarding nodes, the system structure enables the network traffic to be evenly distributed to the network and achieves the goal of traffic load balancing. By using centralized control idea, the complex protocol interaction in distributed system can be reduced, and the network fault recovery ability can be effectively enhanced, and the flow engineering optimization needs can be effectively supported. Secondly, based on the structure of FR-TE system, an on-line flow engineering optimization algorithm, MCPF, is proposed, and a fast fault recovery method based on link load is proposed. Aiming at the traffic optimization problem, this paper proposes an online traffic engineering optimization algorithm, MCPF, which is based on the global network topology and the state of the link in the network, based on the FR-TE system supporting online traffic optimization. By updating and maintaining the network link state, the goal of evenly distributing traffic to the network is achieved. This paper proposes a fast fault recovery method based on link load, which considers the relationship between link load and network fault detection. The high-load link is reoptimized and the processing results after link failure are predicted to achieve the goal of fast fault recovery. Thirdly, a prototype system of intra-domain flow engineering for fault recovery is designed and implemented. By modifying and extending the function of quagga routing software, the prototype system of intra-domain traffic engineering for fault recovery is realized, and the function and performance of the system are tested by building a simulation test environment based on CORE platform. The flow optimization ability and fast recovery ability of FR-TE system are fully verified.
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.06

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本文編號：2303331