本文關鍵詞：分布式移動性管理架構(gòu)下的資源優(yōu)化機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：移動互聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展與多媒體信息的日益豐富促使現(xiàn)今移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量與數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長趨勢�；ヂ�(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商越來越傾向于將內(nèi)容資源推向網(wǎng)絡邊緣進行部署,以降低傳輸延遲,獲得更好的用戶體驗。傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡在架構(gòu)上呈現(xiàn)了集中式部署的形式,隨著數(shù)據(jù)流量的大幅增長與漫游行為的愈發(fā)頻繁勢必暴露出路由次優(yōu)化、單點故障和擴展性低等問題。除此之外,隨著越來越多的業(yè)務被遷移到移動終端上,數(shù)據(jù)傳輸安全問題也逐漸暴露出來,越來越多的竊聽和劫持行為正在威脅移動用戶在網(wǎng)絡層面上的數(shù)據(jù)傳輸安全。學術界與工業(yè)界普遍認為移動網(wǎng)絡應在架構(gòu)層面上進行改進,采取分布式移動性管理的部署形式,并在網(wǎng)絡層傳輸引入安全的傳輸機制,從根本上應對并解決移動網(wǎng)絡發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)與困難。 分布式移動性管理架構(gòu)及相關協(xié)議方法已成為移動網(wǎng)絡發(fā)展與研究的關鍵點之一,在分布式移動性管理背景下的網(wǎng)絡資源優(yōu)化機制問題也長期受到學術界、工業(yè)界和標準化組織等各方面的關注。本文以分布式移動性管理架構(gòu)下的資源優(yōu)化機制為核心,結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢,圍繞移動網(wǎng)關資源、內(nèi)容資源、地址資源、路由優(yōu)化及安全傳輸機制展開研究,探索在未來移動互聯(lián)網(wǎng)不同網(wǎng)絡需求和場景下的資源優(yōu)化及部署方法。本文的主要貢獻及創(chuàng)新點包括： 1、根據(jù)內(nèi)容鏡像資源不斷被推向網(wǎng)絡邊緣部署的趨勢,本文首次提出了一種針對CDN網(wǎng)絡內(nèi)容邊緣化部署的“多鏡像資源遷移優(yōu)化方法”。通過在CDN內(nèi)容鏡像服務器出口處部署NAT設備作為中間件,引入虛擬IP機制對鏡像服務器資源進行抽象,使得移動終端在漫游過程中總可以持續(xù)不斷地從拓撲距離最近的鏡像上獲取資源,從而解決由于現(xiàn)有路由優(yōu)化操作所帶來的鏡像“死鎖”問題。在傳輸層上配合遷移優(yōu)化方法提出了一種全新的傳輸層移動策略——Mig_TCP。該方法通過在TCP狀態(tài)機上增量式地添加Mig_Sent和Mig_Rcvd兩個狀態(tài)的方式設計了“遷移三次握手”機制,為具有相同屬性和內(nèi)容的鏡像服務器提供了一種全新的會話初始化機制,進而在傳輸層為終端提供移動性支持。 2、考慮到遷移優(yōu)化在網(wǎng)關信令協(xié)商和協(xié)議復雜度上的增加,網(wǎng)絡對于移動性優(yōu)化策略的提供應具有選擇性與動態(tài)性,從而避免為無需網(wǎng)絡層提供優(yōu)化策略的終端與應用而浪費網(wǎng)絡資源。根據(jù)未來移動網(wǎng)絡服務多樣化的發(fā)展趨勢和動態(tài)移動管理的需求,本文提出了一種“可選擇的網(wǎng)關資源優(yōu)化策略”。通過使用定義選項的方法,在網(wǎng)絡層引入對業(yè)務類型的感知能力,使得網(wǎng)絡層的會話錨定與路由優(yōu)化可以有選擇地依照不同參量模式進行。既可以減少對無需移動網(wǎng)絡優(yōu)化應用的移動功能支持,又可以為不同移動支持需求度的用戶與應用提供細粒度的網(wǎng)絡層動態(tài)移動管理策略。該方法緊扣IETF標準化組織對于分布式移動性管理策略的規(guī)劃與要求,符合未來移動互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議發(fā)展的整體預期和研究方向。 3、分析了現(xiàn)今IPv6網(wǎng)絡中網(wǎng)絡地址翻譯技術的需求與局限性,結(jié)合遷移優(yōu)化策略中對于地址資源的客觀要求,首次提出了半狀態(tài)非對稱空間的IPv6地址翻譯方法,即PANAT方法。該方法充分挖掘并利用IPv6巨大地址空間優(yōu)勢,實現(xiàn)任意長度前綴的IPv6地址進行相互轉(zhuǎn)換,保證傳輸層校驗和的中立性及翻譯信息的存儲最小化,大大提高了地址翻譯效率和信息存儲效率。PANAT不僅為遷移優(yōu)化提供了地址翻譯的支持,而且為未來移動互聯(lián)網(wǎng)對IPv6巨大地址空間資源的充分利用提供了思路。 4、分析現(xiàn)今移動終端的功能特點及移動用戶對于數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)男枨?以及現(xiàn)有網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)傳輸安全的需求與局限性,本文提出了一種基于網(wǎng)絡的地址跳變通信方法——NetHop。不同于基于主機的地址跳變傳輸方案,NetHop將安全功能和安全資源部署在了網(wǎng)絡側(cè),優(yōu)化網(wǎng)關功能,全面解放了端節(jié)點設備的限制,任何類型的操作系統(tǒng)和硬件配置的網(wǎng)絡設備均可以使用NetHop方法所提供的安全資源對數(shù)據(jù)傳輸進行安全保護。端設備無需額外改造任何協(xié)議棧,僅需支持普通的IPv6接入功能即可�；诖蟮刂房臻g資源的設計無需時間同步,具有優(yōu)異的隨機特性和欺騙性。NetHop方法重新部署了安全資源在整個移動網(wǎng)絡中的分布位置,全面優(yōu)化了網(wǎng)絡層安全傳輸和網(wǎng)關功能,為用戶獲取安全資源提供了普適性的支持。 綜上所述,本文在分布式移動性管理架構(gòu)下的網(wǎng)關資源、內(nèi)容資源、地址資源及數(shù)據(jù)資源的傳輸安全性展開研究,給出了一系列針對不同場景與問題的解決方案,為未來移動互聯(lián)網(wǎng)資源優(yōu)化配置提供了方向性的指引。
【關鍵詞】：分布式移動性管理 路由優(yōu)化 地址翻譯 跳變通信 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡 資源優(yōu)化
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.01;TP309.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13-16
• 1.2 各方的研究關注16-17
• 1.3 主要研究工作與貢獻17-18
• 1.4 論文創(chuàng)新點與研究意義18-19
• 1.5 論文組織安排19-21
• 第二章 分布式移動性管理研究現(xiàn)狀21-37
• 2.1 不同層面的移動管理22-24
• 2.2 集中式移動性管理的缺陷24-28
• 2.2.1 次優(yōu)化路由24-25
• 2.2.2 在網(wǎng)絡演進架構(gòu)中的劣勢25
• 2.2.3 低擴展性與高昂的信令維護25-26
• 2.2.4 固定終端與移動終端相同處理26
• 2.2.5 過多MIP變種協(xié)議和擴展26-27
• 2.2.6 對端設備一致性的高度要求27
• 2.2.7 單點故障與攻擊27-28
• 2.3 分布式移動性管理的部署層次28-31
• 2.3.1 核心網(wǎng)絡層部署分布式28-30
• 2.3.2 接入網(wǎng)絡部署分布式30-31
• 2.3.3 主機部署分布式31
• 2.4 分布式移動性管理的類型31-33
• 2.4.1 半分布式31-32
• 2.4.2 全分布式32-33
• 2.5 分布式移動性管理面臨的挑戰(zhàn)33-34
• 2.6 本文的研究重點34-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第三章 對多鏡像資源邊緣部署的優(yōu)化37-63
• 3.1 問題的引入37-39
• 3.2 遷移優(yōu)化方法總體框架39-42
• 3.3 遷移優(yōu)化協(xié)議過程42-49
• 3.3.1 會話初始化43-45
• 3.3.2 網(wǎng)關移交45-47
• 3.3.3 內(nèi)容鏡像切換47-49
• 3.4 高層協(xié)議的處理49-51
• 3.4.1 傳輸層協(xié)議49-50
• 3.4.2 應用層協(xié)議50-51
• 3.5 TCP遷移三次握手51-59
• 3.5.1 Mig_TCP協(xié)議過程51-53
• 3.5.2 Mig_TCP的仿真實驗53-59
• 3.6 仿真與分析59-61
• 3.7 本章小結(jié)61-63
• 第四章 對資源優(yōu)化操作的動態(tài)移動管理機制63-83
• 4.1 現(xiàn)有網(wǎng)關資源調(diào)配和路由優(yōu)化方案63-70
• 4.2 移動選項及應用場景70-72
• 4.3 可選擇路由優(yōu)化協(xié)議流程72-81
• 4.3.1 以時間為參量進行更新切換72-73
• 4.3.2 以接入網(wǎng)關計數(shù)為參量進行更新切換73-75
• 4.3.3 以回避模式進行更新切換75-77
• 4.3.4 以黑名單模式進行更新切換77-78
• 4.3.5 以隨機模式進行更新切換78-81
• 4.3.6 以協(xié)商模式進行更新切換81
• 4.4 本章小結(jié)81-83
• 第五章 接入網(wǎng)關對地址資源的優(yōu)化機制83-113
• 5.1 IPv6環(huán)境中的NAT需求83-85
• 5.2 PANAT算法85-90
• 5.2.1 設計原則85-86
• 5.2.2 由內(nèi)向外86-87
• 5.2.3 由外向內(nèi)87
• 5.2.4 復雜度評估與討論87-88
• 5.2.5 實例演示88-90
• 5.3 PANAT算法的改進90-98
• 5.3.1 設計原則91
• 5.3.2 由內(nèi)向外91-92
• 5.3.3 由外向內(nèi)92
• 5.3.4 數(shù)學解釋92-95
• 5.3.5 實例演示95-98
• 5.3.6 改進算法的討論98
• 5.4 系統(tǒng)實現(xiàn)與驗證98-111
• 5.4.1 實驗網(wǎng)絡拓撲100-101
• 5.4.2 內(nèi)外網(wǎng)間的連通性測試101-103
• 5.4.3 子網(wǎng)內(nèi)的連通性測試103-104
• 5.4.4 應用層協(xié)議的連通性測試104-106
• 5.4.5 性能測試與評估106-111
• 5.5 本章小結(jié)111-113
• 第六章 基于PANAT的分布式移動跳變傳輸113-129
• 6.1 現(xiàn)有的跳變傳輸方法113-118
• 6.2 NetHop系統(tǒng)框架118-123
• 6.3 實例演示123-126
• 6.4 系統(tǒng)實現(xiàn)與討論126-128
• 6.4.1 地址容量和地址沖突127
• 6.4.2 架構(gòu)的安全性討論127-128
• 6.5 本章小結(jié)128-129
• 第七章 總結(jié)與展望129-135
• 7.1 全文總結(jié)129-130
• 7.2 研究平臺130-133
• 7.3 研究展望133-135
• 參考文獻135-143
• 附錄143-149
• 致謝149-151
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄151-152

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉慧生;王振興;郭毅;;一種基于多穴跳變的IPv6主動防御模型[J];電子與信息學報;2012年07期

2 林楷;賈春福;石樂義;;分布式時間戳同步技術的改進[J];通信學報;2012年10期

3 林楷;賈春福;翁臣;;端信息跳變中的分布式時間戳同步技術(英文)[J];中國通信;2011年04期

  本文關鍵詞：分布式移動性管理架構(gòu)下的資源優(yōu)化機制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：276417