基于网络拓扑分析的路由策略优化研究

发布时间：2017-05-27 22:09

  本文关键词：基于网络拓扑分析的路由策略优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今Internet已经成为信息化社会最重要的基础设施,随着网络规模的增大,以及它与生俱来的异构性、动态性、和非集中性等原因,Internet在信息安全、地址分配、网络感知、拥塞控制、负载均衡等方面问题日益突出。分析网络拓扑结构特性,对人们全面而深刻的认识互联网有着重大意义,掌握拓扑结构对网络安全起着极其重要的作用。优化路由策略对解决网络拥塞、负载不均衡等问题有极大的帮助,能够大幅度提高网络整体性能,更加有效的利用网络资源。研究网络拓扑特性以及优化路由策略对下一代智慧协同网络的构建同样有着重要的理论和实践意义。 本文首先通过分析挖掘权威的CAIDA项目2007年到2013年七年Internet AS级别拓扑实测数据,验证了互联网拓扑无标度、小世界、高聚集的特性。其次基于Internet网络拓扑这三个特点,本文基于规则网络拓扑下拥塞模型,在无标度网络下,提出广义介数的概念用来衡量节点在网路中的重要性,建立了无标度网络拓扑下网络拥塞模型；最后在此模型基础上分析了网络中制约网络通信容量的各个要素,提出了两种路由优化方案：路由性能分布一致情况下均衡广义介数路由策略；路由性能分布不一致情况下的综合网络拓扑特征以及路由性能分布的路由策略。仿真数据说明,相比最短路径(Shortest Path, SP)和最小度数路由(Minimum Degree, MD)策略,两种路由策略无论在网络通信容量和数据包传输平均几时延上都有较好的效果。 围绕着网络拓扑分析以及路由策略优化,本文主要贡献及创新如下： 1.完成了对Internet AS级别拓扑随时间的演化分析。 2.针对Internet网络拓扑中节点与节点在拓扑上不完全一致的特征,提出了广义介数的概念,用来衡量节点在网络中的重要性。 3.分析了网络从空闲状态到拥塞状态的相变特点,利用广义介数,揭示了网络拓扑以及路由性能分布制约网络数据包传输的内在机制。 4.基于网络拥塞模型,假设路由器路由性能一致情况下,提出均衡广义介数路由策略,使得网络中各节点负载达到均衡。 5.基于网络拥塞模型,假设路由器路由性能不一致情况下,提出了一种综合网络拓扑特征以及路由性能分布的路由策略,使得网络中各个路由器负载能够与自身处理能力相匹配,仿真显示该路由策略有效的提高了网络通信容量。
【关键词】：网络拓扑 路由 拥塞控制 复杂网络 路由性能 网络性能
【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】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 路由体系与策略研究进展12-13
• 1.2.2 Internet 拓扑研究进展13-15
• 1.2.3 针对网络特性的路由策略研究进展15-17
• 1.3 本文主要工作及内容安排17-19
• 第二章 Internet拓扑测量、数据获取和分析19-35
• 2.1 复杂网络度量19-26
• 2.1.1 网络的图表述19-20
• 2.1.2 复杂网络基础理论20-21
• 2.1.3 复杂网络度量参数21-26
• 2.2 网络拓扑测量26-28
• 2.2.1 测量面临的问题26-27
• 2.2.2 AS拓扑测量方法27-28
• 2.3 AS级拓扑特征量分析28-33
• 2.3.1 获取拓扑数据29
• 2.3.2 Internet网络度量计算29-30
• 2.3.3 Internet网络度量分析30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 2.5 复杂网络度量汇总34-35
• 第三章 基于广义介数的网络拥塞模型35-51
• 3.1 网络通信模型相关研究35-41
• 3.1.1 二维网格模型35-38
• 3.1.2 网络分层模型38-39
• 3.1.3 基于复杂网络理论的网络模型39-40
• 3.1.4 现有建模的缺陷40-41
• 3.2 建模主要参数41-42
• 3.2.1 网络建模目的41
• 3.2.2 网络模型拓扑选择41
• 3.2.3 路由节点和主机节点41-42
• 3.2.4 数据包产生速率42
• 3.2.5 转发速率与带宽42
• 3.2.6 内存队列长度与丢包率42
• 3.3 基于广义介数的网络模型42-48
• 3.3.1 数据包处理流程43
• 3.3.2 网络通信基本模型43-44
• 3.3.3 规则网络下网络拥塞模型44-45
• 3.3.4 广义介数概念45-46
• 3.3.5 无标度网络拓扑下的网络拥塞模型46-48
• 3.4 制约网络通信容量的因素分析48-49
• 3.4.1 网络拓扑48-49
• 3.4.2 节点路由性能分布49
• 3.4.3 路由策略49
• 3.5 本章小结49-50
• 3.6 本章符号说明50-51
• 第四章 均衡广义介数的路由策略优化51-68
• 4.1 当前路由策略的问题51-57
• 4.1.1 最短路径路由策略不足52-53
• 4.1.2 最小节点度路由策略的不足53-56
• 4.1.3 基于动态信息路由策略的不足56-57
• 4.2 均衡广义介数的优化路由方案57-62
• 4.2.1 单纯考虑拓扑因素下合理路由策略设想57
• 4.2.2 均衡广义介数的优化路由策略57-62
• 4.3 算法复杂度分析62
• 4.4 仿真环境及参数设置62-64
• 4.5 无标度网络下仿真与分析64-67
• 4.5.1 三种路由策略下广义介数对比分析64-66
• 4.5.2 三种路由策略下网络性能对比分析66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第五章 综合网络拓扑特性以及路由处理能力的路由策略优化68-85
• 5.1 结合拓扑以及路由性能分布的优化路由方案68-72
• 5.1.1 考虑路由性能分布不均下合理的路有策略设想68
• 5.1.2 综合拓扑以及路由性能分布的路由策略68-72
• 5.1.3 算法复杂度分析72
• 5.2 随机网络拓扑下路由仿真与分析72-78
• 5.2.1 仿真参数72-74
• 5.2.2 调节参数对路由性能的影响分析74-75
• 5.2.3 三种路由策略下的广义介数分析75-77
• 5.2.4 三种路由策略下网络性能对比分析77-78
• 5.3 无标度网络拓扑下路由仿真与分析78-84
• 5.3.1 仿真参数78-79
• 5.3.2 可调节参数对路由性能的影响分析79-80
• 5.3.3 三种路由策略下的广义介数分析80-82
• 5.3.4 三种路由策略下网络性能对比分析82-84
• 5.4 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 论文总结85-86
• 6.2 下一步研究工作86-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-94
• 攻读学位期间发表的学术论文目录94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张宏科;苏伟;;新网络体系基础研究——一体化网络与普适服务[J];电子学报;2007年04期

2 张宏科;罗洪斌;;智慧协同网络体系基础研究[J];电子学报;2013年07期

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本文编号：401300