本文關鍵詞： 一體化網(wǎng)絡 普適服務層 交換路由層 性能分析　出處：《北京交通大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：互聯(lián)網(wǎng)在人類社會生活和日常工作中扮演著越來越重要的角色,已經(jīng)成為推動社會發(fā)展的巨大動力。然而,由于互聯(lián)網(wǎng)原始設計考慮不足,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)逐漸暴露出了許多弊端,諸如安全性差、可靠性低、可管性弱等問題。為此,在科技部973項目“一體化可信網(wǎng)絡與普適服務體系基礎研究”的支持下,本文結(jié)合項目組前期成果,對一體化網(wǎng)絡在資源存儲、檢索和數(shù)據(jù)傳輸方面的有效性、可靠性和安全性、以及移動性支持等關鍵技術(shù)及其建模分析展開研究。本文首先對傳統(tǒng)網(wǎng)絡進行實測分析,展示現(xiàn)有網(wǎng)絡中存在的安全性和可靠性問題。針對上述問題,本文基于973項目設計的一體化網(wǎng)絡的兩層架構(gòu),結(jié)合云計算技術(shù)和多路徑技術(shù)設計了一種改進架構(gòu),目標是消除傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)在安全性、可靠性等方面存在的缺陷；其次,為了更加快速有效地進行資源檢索,本文在普適服務層為一體化網(wǎng)絡設計了一種新型名系統(tǒng)并進行了可靠性分析；最后,本文對一體化網(wǎng)絡的傳輸性能和移動性能展開研究,展示了改進網(wǎng)絡架構(gòu)的高性能。本文主要研究工作與創(chuàng)新點可歸納如下：(1)針對現(xiàn)有網(wǎng)絡中對互聯(lián)網(wǎng)用戶網(wǎng)絡帳號的注冊行為以及移動網(wǎng)絡彩信的使用行為和存儲規(guī)律進行了測量分析。首先,通過對現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)用戶網(wǎng)絡賬號注冊行為進行分析,發(fā)現(xiàn)用戶密碼較短且復雜度低、且用戶名和密碼具有較強的相關性,導致賬號易于被破解、用戶信息在存儲和傳輸過程中容易丟失或被竊取。其次,對傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡中的彩信數(shù)據(jù)進行測量分析,主要發(fā)現(xiàn)：彩信的收發(fā)服從冪率分布,相對收發(fā)終端之間存在應答效應,彩信的大小受到嚴格限制,相應數(shù)據(jù)在彩信中心的存儲時間也較短,這大大降低了用戶體驗。(2)針對現(xiàn)有網(wǎng)絡普遍存在的安全性不高,存儲和傳輸效率較低等問題,以安全可靠高效為設計目標,本文針對973項目提出的一體化網(wǎng)絡架構(gòu)做出進一步改進。在一體化網(wǎng)絡兩層結(jié)構(gòu)的基礎上,做出如下改進設計：在普適服務層優(yōu)化了資源存儲架構(gòu),引入云計算技術(shù)用于資源的注冊與檢索,使得網(wǎng)絡資源的獲取可以不受時間和地點的限制,同時也提升了網(wǎng)絡的可擴展性；在交換路由層,提出了多路徑傳輸模式,支持傳輸實體之間的多通道傳輸,增強了傳輸?shù)陌踩院蛿?shù)據(jù)的保密性,同時可以縮短數(shù)據(jù)傳輸所需時間。通過理論分析和仿真表明改進后的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)在安全性、可擴展性及可靠性方面都具有優(yōu)勢。(3)針對現(xiàn)有樹狀名系統(tǒng)負載不均衡、易受DoS攻擊等缺點,和提高用戶快速發(fā)現(xiàn)并獲得網(wǎng)絡資源的性能需求,本文在一體化網(wǎng)絡的普適服務層設計了一個新的區(qū)域性的名系統(tǒng)。提出了一種基于多路徑技術(shù)結(jié)合Chord算法的名系統(tǒng)解決方案,將一個名字注冊多份并且用戶可從多個服務器同時收到反饋信息,從而提高了系統(tǒng)的可靠性和時效性。然后,針對該名系統(tǒng)建立了可靠性模型,推導了服務成功率,分析了系統(tǒng)可靠性。理論分析和仿真結(jié)果證明了基于多路徑技術(shù)的新名系統(tǒng)具有高可靠性。進一步對普適服務層的全局名系統(tǒng)進行了分析,得出影響該系統(tǒng)可靠性的重要參數(shù),為設計更加合理的網(wǎng)絡架構(gòu)提供了參考。(4)為了檢驗改進后的一體化網(wǎng)絡的可靠性和移動性能,本文通過建模和數(shù)據(jù)仿真對一體化網(wǎng)絡的上述性能進行了分析。首先,對一體化網(wǎng)絡交換路由層的多路徑傳輸性能進行了分析,建立了路徑故障恢復的可靠性模型,仿真結(jié)果表明多路徑傳輸機制可以極大地提升通信成功率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�。然�?通過實測比較了一體化網(wǎng)絡與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)在移動性方面的性能,發(fā)現(xiàn)在切換頻率相同的條件下,一體化網(wǎng)絡在丟包率和延時等方面性能都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡,可以很好地解決移動環(huán)境下連接持續(xù)性問題。
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【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.02

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