基于OSPF的节能QoS路由协议的设计与原型实现

【摘要】：近年来,计算机技术与互联网技术迅速发展,给人们的工作和生活方式带来了巨大的改变。随着信息技术革命的不断发展,各种各样的网络服务不断涌现,互联网的规模急剧扩大,网络设备的处理能力和复杂性也迅速提高,由此导致的能耗过高问题日趋严重。为此,人们提出了绿色网络的概念,研究更加高效节能的网络通信技术。研究节能的内部网关路由协议,能有效地节约网络的能耗,是实现绿色网络的重要方法。 本文基于OSPF这一内部网关路由协议,设计并实现了一种节能QoS路由协议,协议主要包括信息感知模块、节能路由模块和休眠管理模块。信息感知模块用于扩展节点的感知能力,使节点能感知到链路的能耗和QOS参数,并将所感知到的信息扩散至网络的其它节点,最终使整个自治域内各节点的协议数据库收敛一致。节能路由模块通过在节点的协议数据库上运行节能路由算法为业务寻找满足其QoS约束且能耗较低的路径。在休眠管理模块中,具备休眠条件的端口向休眠决策节点提出休眠请求,协商休眠时间,并在进入休眠状态之前进行流量迁移；该模块还控制休眠端口适时苏醒以更新链路信息。使用有色Petri网对设计的协议进行了形式化描述并验证了协议的若干性质,包括可达性、可控性、节能型和自适应性等。 本文在原型系统上部署了所设计实现的节能QoS路由协议,并对该协议进行了性能评价。实验结果表明,基于OSPF的节能QoS路由协议能在不破坏业务的QoS约束的前提下,使部分端口和路由器进入休眠状态,有效地降低了网络能耗,具有较好的性能。 【关键词】：绿色网络 路由协议 休眠 业务迁移
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 绿色网络9-11
• 1.1.1 绿色网络概述9-10
• 1.1.2 节能路由协议的研究现状10-11
• 1.2 IPv6协议族11-14
• 1.2.1 IPv611-12
• 1.2.2 OSPFv312-14
• 1.3 课题来源14
• 1.4 本文组织结构14-15
• 第2章 相关理论基础15-23
• 2.1 Petri网15-21
• 2.1.1 Petri网的相关定义15-18
• 2.1.2 Petri网的部分性质与证明方法18-20
• 2.1.3 有色Petri网20-21
• 2.2 QoS服务模型21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 基于OSPF的节能QOS路由协议的设计23-49
• 3.1 网络模型23-30
• 3.1.1 网络模型23-26
• 3.1.2 网络参数26
• 3.1.3 耗能参数26-28
• 3.1.4 业务的QoS参数28-30
• 3.2 协议总体设计30-31
• 3.3 协议详细设计31-48
• 3.3.1 信息感知模块的设计31-42
• 3.3.2 节能路由模块的设计42
• 3.3.3 休眠管理模块的设计42-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 协议的形式化描述与验证49-53
• 4.1 协议的形式化描述49-51
• 4.2 协议性质及验证51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 基于OSPF的节能QOS路由协议的实现与性能评价53-63
• 5.1 开发平台53-54
• 5.1.1 路由器平台53
• 5.1.2 网络平台53-54
• 5.2 协议实现54-58
• 5.2.1 主要数据结构54-57
• 5.2.2 主要函数57-58
• 5.3 性能评价58-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 结束语63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

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