云計算虛擬化技術(shù)幫助數(shù)據(jù)中心提升了計算性能,但也使得虛擬設(shè)備的數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)級增長,進(jìn)而產(chǎn)生了傳統(tǒng)MAC地址的地址空間不足等問題。此外,傳統(tǒng)MAC地址存在永久性生存周期、不支持動態(tài)分配等問題。IEEE提出的本地MAC地址標(biāo)準(zhǔn)可用于解決上述問題。然而,現(xiàn)有研究工作中并沒有關(guān)于本地MAC地址的自動分配方法的研究,而在大型數(shù)據(jù)中心中人工分配MAC地址是不現(xiàn)實的,因此研究如何高效且正確地實現(xiàn)本地MAC地址的自動分配具有重要意義和價值。本文圍繞本地MAC地址的自動分配問題展開研究,主要研究工作及貢獻(xiàn)如下:1)本地MAC地址的集中式地址分配方法本文首先提出了一種基于集中式地址管理設(shè)備的本地MAC地址分配方法。該方法采用集中式地址分配服務(wù)器周期性地廣播地址塊,通過地址發(fā)布、申請、批準(zhǔn)和確認(rèn)四個階段,實現(xiàn)了本地MAC地址的自動分配和集中管理。此外,所提方法采用物理不可克隆函數(shù)生成本地網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的唯一身份表示�；贠PNET平臺的仿真實驗結(jié)果表明,所提方法在不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下的端到端延時、吞吐量、協(xié)議開銷和丟包數(shù)都很小,能夠?qū)崿F(xiàn)良好的網(wǎng)絡(luò)性能。2)基于無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的分布式本地MAC地址分配方法在本地MAC地址的集中式分配方法中可能存在單點失效問題,且集中式分配方法并不適用于在無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)本地MAC地址的自動分配。因此,本文進(jìn)一步提出分布式的本地MAC地址分配方法。所提方法將地址分配的任務(wù)分散到無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點上,通過周圍節(jié)點向地址分配節(jié)點申請地址的方式構(gòu)成層級關(guān)系。基于OPNET平臺的仿真實驗結(jié)果表明,所提方法在協(xié)議開銷和地址分配效率上優(yōu)于集中式方法。3)本地MAC地址的安全分配方法考慮到所提的集中式本地MAC地址分配方法中存在身份冒充、數(shù)據(jù)篡改等安全問題,本文進(jìn)一步提出了本地MAC地址的安全分配方法。所提方法采用第三方可信認(rèn)證服務(wù)器,結(jié)合公鑰密碼體制和對稱密鑰算法,實現(xiàn)了服務(wù)器和客戶機(jī)之間的雙認(rèn)證。本文基于OPNET和OpenSSL對引入了安全認(rèn)證方法的集中式本地MAC地址分配方法進(jìn)行仿真,實驗結(jié)果表明融合了安全分配方法的本地MAC地址分配方法能夠?qū)崿F(xiàn)良好的網(wǎng)絡(luò)性能。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP393.03
【部分圖文】：

(a) 50 個節(jié)點 (b) 1000 個節(jié)點圖 2.7 集中式本地 MAC 地址分配方法的網(wǎng)絡(luò)模型在節(jié)點域中，本文分別搭建了主機(jī)、交換機(jī)和地址分配服務(wù)器的節(jié)點模型，如圖 2.8 所示。主機(jī)節(jié)點模型以 OPNET 內(nèi)置的以太網(wǎng)“ethernet_station”模型為基礎(chǔ)，附加地址分配模塊“add_alloc”，并對已有的“mac”模塊進(jìn)行相關(guān)的修改，通信時使用地址分配獲得的本地 MAC地址。服務(wù)器節(jié)點模型主要由地址分配模塊“add_alloc”和鏈路層通信模塊“mac”組成。交換機(jī)節(jié)點模型使用以太網(wǎng)“ethernet_switch”模型，根據(jù)所連接的主機(jī)數(shù)，選用合適的端口數(shù)。

(a) 50 個節(jié)點 (b) 1000 個節(jié)點圖 2.7 集中式本地 MAC 地址分配方法的網(wǎng)絡(luò)模型在節(jié)點域中，本文分別搭建了主機(jī)、交換機(jī)和地址分配服務(wù)器的節(jié)點模型，如圖 2.8 所示。主機(jī)節(jié)點模型以 OPNET 內(nèi)置的以太網(wǎng)“ethernet_station”模型為基礎(chǔ)，附加地址分配模塊“add_alloc”，并對已有的“mac”模塊進(jìn)行相關(guān)的修改，通信時使用地址分配獲得的本地 MAC地址。服務(wù)器節(jié)點模型主要由地址分配模塊“add_alloc”和鏈路層通信模塊“mac”組成。交換機(jī)節(jié)點模型使用以太網(wǎng)“ethernet_switch”模型，根據(jù)所連接的主機(jī)數(shù)，選用合適的端口數(shù)。

圖 2.9 主機(jī)節(jié)點的地址分配進(jìn)程模型此外，本文還對主機(jī)的鏈路層通信模塊“mac”和中間連接模塊“mac_intf”進(jìn)行了修改，讓主機(jī)使用分配獲得的本地 MAC 地址進(jìn)行通信。mac_intf 可以讓主機(jī)在獲得本地地址后隨機(jī)挑選網(wǎng)絡(luò)中一個已分配的地址作為目的地址，并發(fā)送數(shù)據(jù)包模擬數(shù)據(jù)通信，如圖 2.10 所示。圖 2.10 ctr_ mac_intf 進(jìn)程模型主機(jī)的“busty_gen”模塊用于按一定統(tǒng)計分布規(guī)律產(chǎn)生通信數(shù)據(jù)包，該模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包
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本文編號：2886218