可信可控网络中的一致性视图构建机制

发布时间：2019-09-12 12:00

【摘要】：可信可控网络利用多个控制节点对AS进行联合控制,容易造成多个控制节点在网络控制过程中持有的AS视图不一致。针对该问题,在可信可控网络模型的基础上提出了基于选举算法的AS内一致性视图构建机制,该机制首先基于选举算法选举出主控制节点,然后主控制节点根据AS内各个控制节点的负载将视图构建任务分配给负载最低的控制节点负责构建视图,并利用主控制节点的时间对生成的视图的版本进行界定,从而避免了多个控制节点独自构建视图造成的视图混乱问题。另外,仿真实验结果表明,提出的一致性视图构建机制具有良好的性能。
【图文】：

控制节点,构建网络,视图,基金

高可信可控网络的可扩展性和鲁棒性，但是它也给可信可控网络带来了新的视图一致性的问题：在可信可控网络中，每个控制节点在控制域内维护一个控制信息数据库来保存本控制域的控制信息，而在每个控制节点上运行着多个网络控制机制，由于网络延迟以及网络震荡性等原因，如果多个控制节点的多个控制机制都需要自己构建ＡＳ的网络视图，很容易造成视图信息的不一致，从而导致不同网络控制机制对网络的控制策略产生矛盾，影响网络的正常运行。为了便于说明多个控制节点网络视图可能不一致的问题，我们给出了一个示例：如图１所示，控制节点ＣＮ１和ＣＮ３分别在ｔ１和ｔ２时刻开始构建各自的网络视图，分别向除自身以外的所有控制节点发送其他控制域的视图请求。而在ＣＮ１和ＣＮ３构建网络视图的过程中，ＣＮ４负责的控制域的网络状态在ｔ３时刻发生了变化，由于ＣＮ１与ＣＮ４的网络延迟较长，使得ＣＮ４对ＣＮ１返回的网络视图发生在ｔ３以后。而由于ＣＮ３与ＣＮ４的网络延迟较短，使得ＣＮ３在ｔ３时刻之前就返回了其局部视图，这就会造成ＣＮ１在ｔ５得到的视图与ＣＮ３在ｔ４时刻得到的视图不一致。而由于ＣＮ３与ＣＮ２间的通信延迟，造成ＣＮ３得到视图的时刻ｔ４晚于ＣＮ１得到视图的时刻ｔ５，这就造成生成时刻较晚的视图其准确性反而不如生成时刻较早的视图的高。图１控制节点分别构建网络视图示例·２９７·

状态转移图,视图

ｅｌｓｅ｛ｓｔａｔｅ＝ＰＣＮ；／／如果没有收到更高优先级节点的选举包，则自己成为ＰＣＮｓｅｎｄ（ｔａｓｋ，ｈｉｇｈｅｓｔ＿ｐｒｉｒｏｒｉｔｙ＿ＣＮ＿ｉｎ＿ｐｒｉｑｕｅｕｅ）｝｝（ｂ）主节点选举算法图２ＰＣＮ选举算法根据上述的选举过程，图３给出了相应的状态转移图。节点的状态可以分成３种：选举态、ＰＣＮ态和ＳＣＮ态。每个ＣＮ都维持一个守护进程，，在正常情况下一个ＡＳ内有一个ＰＣＮ，当节点刚加入时默认设置为ＳＣＮ状态。图３ＡＳ中ＣＮ的状态转移图３基于选举的一致性视图构建算法３．１算法介绍第２节中，给出了ＡＳ内主控制节点的选举算法。在本节中基于选举算法的选举结果，并根据网络视图的一致性需求和控制节点之间的负载均衡的需求，提出了一致性视图构建机制来对用户（网络控制机制）提交的网络视图构建任务进行统一处理。其主要思想是需要构建ＡＳ内一致性视图的用户统一向主控制节点提交一致性视图构建请求；主控制节点将任务分配给从控制节点进行处理，同时设定一个任务等待时间，并在视图构建任务完成前将提交一致性视图构建请求的用户放在等待队列中，当一致性视图构建任务处理完成后，一次性将一致性视图交付给等待队列中的用户；而从控制节点则负责根据主控制节点分配的任务构建该控制域的局部视图，并由其中一个从控制节点对这些局部视图进行综合后提交给主控制节点。为了更清楚地说明处理过程，给出了一致性视图构建算法的步骤，具体如下：１）由于ＡＳ内的每个控制节点都知道本ＡＳ内的主控制节点的地址，运行在某一控制节点上的网络控制机制产生一致性视图构建需求时，向ＡＳ
【作者单位】：西安交通大学电子与信息工程学院;攀枝花学院数学与计算机学院;
【基金】：国家自然科学基金(61071217)资助
【分类号】：TP393.08

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