基于VxWorks的LDP协议设计与实现

发布时间：2017-05-23 23:02

  本文关键词：基于VxWorks的LDP协议设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：因特网的迅猛发展,对承载IP的网络提出了更高挑战,包括路由选择、QoS保障等诸多问题。之前的IP网络大都是基于32位目标地址来完成IP包的路由和转发,受历史原因和技术原因所限,这样的网络存在一系列难以解决的问题,例如很难有效的提升转发速率、较差的可扩展性能、有限的QoS管理手段和不完善的流量工程能力,为了解决以上问题,人们考虑采用新机制来进行路由和转发数据包,MPLS技术就这样应运而生。MPLS技术的关键就是为无连接的IP网络引入了连接的概念。同时下一代骨干网络需要强大的带宽管理功能和提供多种服务模式,MPLS也可以满足这些需求。 1983年,VxWorks诞生。30年来,VxWorks一直都是嵌入式实时系统的行业标杆,超过15亿套设备都搭载了全球领先的VxWorks系统。VxWorks对主流嵌入式处理器的支持非常全面,包括x86系列、ARM和PowerPC等。同时,源自对网络协议栈与路由协议的完善支持,Vxworks具有优越的网络性能,而且在可靠性和实时性方面也有优势明显。 目前在嵌入式平台实现MPLS技术的详细并且可以使用方案非常少,尤其是基于VxWorks平台。基于以上背景,本文创新的提出了一套完成的方案,基于VxWorks设计并实现了LDP协议,LDP协议是MPLS中最重要的协议,主要负责标签的分配及标签转发路径LSP的建立,本方案对LDP协议的协议规范、工作原理及在VxWorks操作系统中的实现方法做了阐述,同时对LDP相关的数据结构及核心操作模块的详细流程都做出来完整的描述。本方案大大降低了LDP协议的实现成本,同时利用已经广泛使用的VxWorks操作系统可以大大增加MPLS的应用范围和领域,对MPLS相关科学研究有一定的参考价值。利用本文中的设计方法,可以用非常低的成本在主流的嵌入式处理器上打造一台MPLS路由器。 本文在LDP协议工作原理、在VxWorks操作系统上的实现方法及测试方法等方面做的工作,可以为后续相关研究和工作提供有用的参考。总之,MPLS的应用前景非常广阔。对其进行研究和探索,并将其有效的应用到实践中是非常极为迫切和必要的。
【关键词】：多协议标签交换 标签分发协议 路由器 VxWorks
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 背景10-11
• 1.2 技术研究历史及现状11-13
• 1.2.1 MPLS技术的发展过程11-12
• 1.2.2 MPLS技术现状12-13
• 1.3 论文主要内容及意义13-14
• 1.4 论文结构安排14
• 1.5 本章小结14-15
• 第二章 相关技术综述15-23
• 2.1 MPLS技术15-19
• 2.1.1 MPLS技术概述15-16
• 2.1.2 MPLS基本工作过程16-17
• 2.1.3 MPLS技术术语17-18
• 2.1.4 MPLS相关协议18-19
• 2.2 LDP协议介绍19-20
• 2.2.1 LDP工作原理19-20
• 2.2.2 LDP协议相关概念20
• 2.3 VxWorks操作系统20-21
• 2.4 Quagga路由软件21-22
• 2.4.1 Quagga的特性21
• 2.4.2 Quagga的优势21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 LDP协议的设计23-59
• 3.1 LDP协议整体设计23-24
• 3.2 LDP协议软件框架24-27
• 3.2.1 控制层面的设计25-26
• 3.2.2 转发层面的设计26-27
• 3.3 标签管理模块27-28
• 3.3.1 标签管理模块的主要工作27
• 3.3.2 标签分配和管理方式27-28
• 3.4 LSP建立维护模块28-32
• 3.4.1 邻居发现阶段28
• 3.4.2 会话建立与维护28-29
• 3.4.3 LSP建立与维护29-31
• 3.4.4 连接的拆除31-32
• 3.5 LIB表管理模块32-33
• 3.5.1 NHLFE和FTN表的生成32-33
• 3.5.2 ILM表的生成33
• 3.6 LDP消息管理模块33-35
• 3.6.1 LDP消息管理模块的主要工作33
• 3.6.2 LDP消息的格式设计33-35
• 3.7 本章小结35-36
• 3.8 软件实验整体流程36-39
• 3.9 LDP协议状态机的实现39-43
• 3.9.1 LDP状态机的状态实现39-40
• 3.9.2 LDP状态机的事件实现40
• 3.9.3 LDP状态机的操作实现40-42
• 3.9.4 状态机的状态迁移42-43
• 3.10 消息管理模块的实现43-45
• 3.10.1 LDP消息结构的实现43-44
• 3.10.2 LDP消息的处理44-45
• 3.11 LSP建立维护模块的实现45-52
• 3.11.1 发现和建立新的邻居(NEW_ADJ)45-46
• 3.11.2 建立TCP连接(CONNECT)46
• 3.11.3 完成会话建立(FIN_INIT)46-47
• 3.11.4 地址消息及标签相关消息的发送47-49
• 3.11.5 地址消息及标签相关消息的接收与处理49-51
• 3.11.6 相关数据结构51-52
• 3.12 标签管理模块的实现52
• 3.13 转发平面的实现52-56
• 3.13.1 入口边缘路由器(Ingress LER)转发平面的实现53
• 3.13.2 MPLS网络内部路由器LER转发平面的实现53-54
• 3.13.3 出口边缘路由器(Egress LER)转发平面的实现54
• 3.13.4 主要的数据结构54-56
• 3.14 程序优化56-57
• 3.14.1 消息优化56-57
• 3.14.2 LIB表优化57
• 3.15 管理调试模块57-58
• 3.15.1 显示信息相关命令58
• 3.15.2 控制相关命令58
• 3.16 本章小结58-59
• 第四章 LDP协议的测试59-73
• 4.1 测试环境及方法59-60
• 4.1.1 软件环境59-60
• 4.1.2 硬件环境60
• 4.1.3 测试方法及流程60
• 4.2 一致性测试60-67
• 4.2.1 Hello包一致性测试61-62
• 4.2.2 邻居发现测试62-63
• 4.2.3 初始化消息测试63-64
• 4.2.4 地址映射消息测试64-65
• 4.2.5 标签映射消息测试65-67
• 4.2.6 会话保持KeepAlive消息测试67
• 4.3 功能性测试67-72
• 4.3.1 会话的建立67-69
• 4.3.2 LSP的建立69-72
• 4.4 时间性能测试72
• 4.5 测试结论72-73
• 第五章 论文结论及展望73-74
• 5.1 文章总结73
• 5.2 下一步的研究工作73-74
• 参考文献74-76
• 附录76-78
• 附录1 缩略语表76-77
• 附录2 测试截图77-78
• 致谢78-79
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 陈跃斌,梁虹,林孝康;MPLS的LDP会话技术[J];电讯技术;2001年02期

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3 陈启美,吴政,刘海;MPLS组件与框架——MPLS体系结构解析[J];电力自动化设备;2002年02期

4 周斌;张阳安;黄永清;任晓敏;;基于软硬件协同处理的MPLS路由器实现结构(本期优秀论文)[J];光通信技术;2008年04期

5 黄麟;胡必春;刘武;;基于Quagga路由包的EPON软件架构[J];光通信研究;2006年05期

6 尚建贞;;基于因特网协议下的MPLS协议分析[J];电子技术与软件工程;2014年19期

7 艾明 ,陈山枝;MPLS技术的应用与发展[J];通信世界;2004年05期

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9 徐磊;Vx Works操作系统中SCTP协议栈的研究与实现[J];计算机与数字工程;2005年06期

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本文编号：389266