基于边界网关协议的平滑重启研究

发布时间：2019-10-02 22:24

【摘要】：在信息技术高速发展的时代，，为了满足军事，商业，教育，金融等诸多行业的强大需求，计算机网络已经变成一个热门学科，而计算机网络的高可用性网络得到了更多的关注和研究。硬件，软件和相关协议是研究高可用性网络必不可少的几个重要因素。BGP(边界网关协议)是目前用于不同自治系统中的唯一路由协议，其可靠性，稳定性，灵活性对网络应用的正常使用产生很大影响。IETF对BGP协议进行扩展，在报文中加入Graceful Restart功能，从协议层面增加了计算机网络的可用性。在支持Graceful Restart的前提下，各大通信设备厂商针对高可靠性网络的需求，对硬件进行了功能和架构扩展，将最初的单主控板设备改进成分布式的双冗余硬件系统，确保当硬件单板出现故障或者在线升级的场景下，设备平滑重启流量转发不发生中断。本文在对BGP（边界网关协议）原理有了深刻的理解的基础上，系统介绍了BGPGraceful Restart扩展技术以及NSR Non-stop-routing技术，以及实现平滑重启技术的改进硬件条件。针对现有业务路由器在出现异常情况下，现有的基于马尔可夫链数学模型的故障恢复机制在故障故障恢复中存在的局限性（平滑重启中流量出现中断以及CPU使用率高等问题），提出了一种相应的解决方案，基于自适应的故障恢复机制（AFM），这种机制可以智能动态的在不同场景下进行故障恢复方式的选择，在保证了主备倒换或者在线升级等平滑重启过程，流量数据转发不会出现中断的前提下，又节省了主机的CPU使用率。从理论推理和实验证明下，均验证了自适应恢复机制对现有故障恢复进行了优化，是一种更高效的故障恢复策略。
【图文】：

业务路由,网络架构,边界

机网络的高性能技术是国家信息技术的根基，代表了一个国家的第三次工业革命到来之际，将长期作为一个重要发展方向。随着 i日新月异的发展，越来越多的传统业务开始向互联网和传统方式，因特网将作为军事，金融，教育，商业的一个平台来为社会创以 IP 网络承载的业务将呈现爆炸性的增长，同时也将对网络的稳强大的挑战，在互联网越来越重要的时代，用户无法容忍网络的不是运营商还是用户都希望 IP 网络是一个高可靠，高安全，高稳定展，可规划，可运营有服务保证的电信化网络。 1-1 中我们可以看到网络边缘的业务路由器的重要性，它的稳定性整体功能，一旦边缘业务路由器发生宕机，便会影响上千万个用户求是所有高端路由器要达到 99.999999%级别的高可用性，目前高是分布式双主控冗余硬件，同时软件平台方面给予相应的策略优路由器在出现例如版本升级，平滑重启等情况下，依然可以高效稳

体系架构

图 2-1 体系架构 2-1 所示，S12500 系列交换机采用“一机四板四平面”的电信级四种类型的单板和四个独立的平面。其中四个独立的平面是：平面：由主控板 CPU 系统、业务板 CPU 系统、背板上的管理要完成协议运算、路由表维护、设备管理、操作维护管理等功控制部分。平面：由交换网单元、转发引擎、背板上的数据通道等部件组务处理和数据转发，包括以太二层转发、ACL/QoS、IP 转发、MA 业务等。平面：主要实现 FFDR（Fast Fault Detection and Restoration，快能，由 FFDR 专用检测引擎、FFDR 通道等部件组成。该平面议的快速检测和业务的快速倒换功能，如 BFD 和 RRPP 等协议信级切换性能。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.04

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