【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及與發(fā)展,越來越多的高校、企業(yè)將園區(qū)網(wǎng)絡(luò)升級為多出口鏈路架構(gòu),多個運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)會同時為園區(qū)用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。如何將園區(qū)內(nèi)用戶的網(wǎng)絡(luò)流量合理調(diào)度至各個出口鏈路具有重要的研究意義。隨著內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)技術(shù)的發(fā)展,利用域名系統(tǒng)(DNS)做多出口流量調(diào)度的方案逐漸被許多園區(qū)采納并部署。園區(qū)內(nèi)的DNS解析服務(wù)器集群將區(qū)域內(nèi)所有用戶的DNS請求分別轉(zhuǎn)發(fā)至各個出口鏈路對應(yīng)的DNS服務(wù)器,在CDN技術(shù)的介入下,這些DNS返回的IP地址通常隸屬各個運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。該方法能解決傳統(tǒng)的流量調(diào)度器由于跨網(wǎng)訪問出現(xiàn)的高延遲、丟包等問題,但是,DNS請求并不能真實(shí)反映實(shí)際應(yīng)用軟件流量的大小。因此,此類基于DNS的方法的調(diào)度并不準(zhǔn)確。針對以上問題,本文提出基于應(yīng)用感知的多出口流量調(diào)度方法,在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)出口處對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行應(yīng)用感知,依據(jù)應(yīng)用軟件所占帶寬大小計算其流量調(diào)度策略,并配合出口鏈路帶寬利用率的預(yù)測數(shù)據(jù)在DNS側(cè)做流量調(diào)度,從而提高調(diào)度的準(zhǔn)確性,使調(diào)度效果更平穩(wěn)。本課題研究內(nèi)容包括兩個部分:第一,提出基于應(yīng)用感知的多出口流量調(diào)度方法(Multi-Service Provider Network Traffic Scheduling Based on Application Perception,TSAP),該方法由應(yīng)用感知檢測、出口鏈路帶寬預(yù)測以及DNS流量調(diào)度三個部分組成。第二,基于前述調(diào)度方法設(shè)計并實(shí)現(xiàn)多出口流量調(diào)度系統(tǒng),系統(tǒng)考慮實(shí)際園區(qū)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,設(shè)計開發(fā)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及DNS流量調(diào)度等模塊。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明,本課題提出的TSAP調(diào)度方法相較于現(xiàn)有基于DNS的方法,具有更好的調(diào)度準(zhǔn)確性和調(diào)度平穩(wěn)性。此外,TSAP系統(tǒng)能在實(shí)際高校園區(qū)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,園區(qū)用戶上網(wǎng)的請求響應(yīng)時間沒有明顯增加,系統(tǒng)性能符合預(yù)期。
【圖文】：

圖２－１基于ＤＮＳ的多出口流量調(diào)度網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D逡逑在此過程中園區(qū)ＤＮＳ服務(wù)器的解析可以分為兩類：逡逑１）遞歸解析［１１：１。設(shè)置為遞歸解析的ＤＮＳ服務(wù)器會從ＤＮＳ根服務(wù)器開始逐逡逑級往下迭代查詢，直到獲得查詢結(jié)果或遇到錯誤。每次迭代查詢的結(jié)果都會被逡逑緩存，緩存時間即為ＤＮＳ記錄的ＴＴＬ選項(xiàng)。設(shè)置為遞歸解析的ＤＮＳ服務(wù)器必逡逑須將數(shù)據(jù)報文ＵＤＰ部分中的源地址設(shè)置為對應(yīng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的ＩＰ地址，否則ＣＤＮ逡逑中的ＤＮＳ服務(wù)器將不會返回預(yù)期的ＩＰ�，F(xiàn)有許多成熟的智能ＤＮＳ服務(wù)器軟件逡逑可以支持這些功能，例如在開源軟件ＢＩＮＤ［１２］邋（Ｂｅｒｋｅｌｅｙ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋Ｎａｍｅ邋Ｄａｅｍｏｎ）逡逑版本９中，可以通過配置ｑｕｅｒｙ－ｓｏｕｒｃｅ選項(xiàng)來設(shè)置查詢報文的源地址。逡逑２）轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的ＤＮＳ服務(wù)器［１３］。遞歸解析之外的另一個可選逡逑項(xiàng)是將園區(qū)內(nèi)的ＤＮＳ請求直接轉(zhuǎn)發(fā)至不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)提供的ＤＮＳ服務(wù)器。運(yùn)逡逑營商網(wǎng)絡(luò)提供的ＤＮＳ服務(wù)器返回的ＩＰ地址往往屬于該運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)段，所以轉(zhuǎn)逡逑發(fā)可以省去遞歸帶來的一些性能開銷，此方案的調(diào)度效果依賴于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的逡逑ＤＮＳ服務(wù)質(zhì)量。如果上游運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)提供的ＤＮＳ出現(xiàn)了問題，不僅流量調(diào)度效逡逑果會收到影響，甚至整個園區(qū)可能出現(xiàn)用戶無法訪問互聯(lián)網(wǎng)的情況。逡逑

因此，應(yīng)用感知檢測模塊需要依賴于深度數(shù)據(jù)包檢測（ＤＰＩ）技術(shù)，逡逑由深度包檢測技術(shù)來精確定位應(yīng)用軟件的類別。深度包檢測服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如逡逑圖３－１所示。逡逑應(yīng)用感知檢測服務(wù)丨交換機(jī)逡逑＼邋園區(qū)r>網(wǎng)絡(luò)邐Ｓ邋邋邐＾邋＠邐腿交換機(jī)逡逑Ｖ邐邐邋出口路由逡逑ＩＳＰ３交換機(jī)逡逑圖３－１應(yīng)用感知服務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖逡逑由于在較大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下，在線實(shí)時對出口流量數(shù)據(jù)包進(jìn)行深度包檢測對檢逡逑測軟件的可靠性與性能要求極高，并可能會延長應(yīng)用軟件的響應(yīng)時間，，影響園逡逑區(qū)內(nèi)用戶正常的上網(wǎng)體驗(yàn)。因此，如圖３－１所示，ＴＳＡＰ采用了離線模式，將出逡逑口流量數(shù)據(jù)包復(fù)制并傳輸至應(yīng)用感知檢測服務(wù)器，由應(yīng)用感知檢測服務(wù)器做應(yīng)逡逑用檢測。離線部署規(guī)避了由應(yīng)用感知檢測服務(wù)帶來的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)可能的故障問題。逡逑此外，相較于數(shù)據(jù)中心（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋Ｄａｔａ邋Ｃｅｎｔｅｒ，ＩＤＣ）的出流量大于入流量逡逑的特點(diǎn)，以學(xué)校為典型的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)與之截然相反，其出口入流量遠(yuǎn)大于出流量，逡逑針對此特點(diǎn)，考慮計算成本，該模塊只對園區(qū)入流量進(jìn)行采集檢測。逡逑定義應(yīng)用感知檢測模塊從＾時刻開始對出口流量的鏡像副本數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣逡逑檢測
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.06

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本文編號：2598300