一體化標識網絡身份與位置映射關鍵技術研究.pdf

1、傳統(tǒng)互聯(lián)網中，IP地址在語義上具有雙重屬性，既代表終端的身份信息又代表終端的位置信息。這種語義雙重性是引起路由可擴展性問題的主要原因之一，并導致了難以支持移動性和安全性等問題。一體化標識網絡將IP地址的身份屬性和位置屬性分離，分別用接入標識和路由標識表示。在這種基于身份與位置分離的新型網絡體系結構中，如何實現(xiàn)身份信息與位置信息之間的映射是一項核心研究課題。
　　在一體化標識網絡中，映射系統(tǒng)存儲和管理接入標識與路由標識之間的映射關系

2、，并解析接入交換路由器的映射請求。映射緩存在接入交換路由器中暫時存儲通信對端的映射關系，以減小映射查詢時延。映射系統(tǒng)和映射緩存是一體化標識網絡通信過程中不可或缺的兩部分。本文對映射系統(tǒng)、基于生存時間的映射緩存機制、映射緩存替換策略以及映射緩存一致性問題分別進行了研究，完善了一體化標識網絡的映射體系，為一體化標識網絡的大規(guī)模部署提供理論依據(jù)和技術支持。論文主要的創(chuàng)新工作如下:
　　1.為了更好地支持可擴展性和移動性，在一體化標識網絡

3、中設計了一種分層映射系統(tǒng)。在底層映射系統(tǒng)中，將接入標識視作扁平標識，采用單跳DHT保存一個自治域內接入標識與路由標識之間的映射關系;在上層映射系統(tǒng)中，將一個自治域內的接入標識高度聚合，采用類似BGP的協(xié)議擴散接入標識前綴與自治域之間的映射關系。單跳DHT的方式能夠減小映射查詢時延，高度聚合的接入標識能夠減少上層映射系統(tǒng)的映射條目，提高映射系統(tǒng)的可擴展性。此外，在分層映射系統(tǒng)中提出了一種移動性管理機制，能夠很好地支持主機移動性。通過數(shù)據(jù)仿

4、真和對比，評估了分層映射系統(tǒng)的性能，表明分層映射系統(tǒng)具有較小的負擔和解析開銷。
　　2.當接入交換路由器從映射系統(tǒng)獲得通信對端的映射關系后，將其暫時存儲在映射緩存中。映射緩存通常采用基于生存時間的機制，生存時間的更新方式可以分為有重置和無重置兩種模式。通過數(shù)學建模和仿真分析對比了兩種模式在緩存命中率、緩存缺失數(shù)目、映射條目以及通信中斷概率等方面的性能。結果表明，當緩存超時相同時，有重置模式能夠達到更高的緩存命中率和更小的通信中斷概

5、率。無重置模式可以通過設置較大的緩存超時，獲得與有重置模式相似的性能，但是需要消耗更多的緩存資源。性能分析結果為映射緩存采用有重置模式提供了理論依據(jù)。
　　3.基于生存時間的緩存機制沒有考慮緩存大小的影響，針對緩存大小有限的情況，對映射緩存替換策略進行研究。根據(jù)映射緩存在時間局部性和請求頻率分布方面的特征，提出命中率、通信中斷概率和緩存移出三個性能指標來評估不同的緩存替換策略。通過數(shù)據(jù)仿真，對比了不同替換策略的性能，結果表明當映射

6、緩存較大時，對于扁平接入標識和可聚合接入標識，最近最少使用策略能夠達到接近最優(yōu)的命中率，并引起最小的通信中斷概率和緩存移出，適合作為映射緩存的替換策略。
　　4.針對映射信息發(fā)生改變時存在的緩存一致性問題，提出了一種保證映射緩存強一致性的機制?；谏鏁r間的緩存機制是一種弱一致性機制，通過評估其性能，表明了提供映射緩存強一致性保證的必要性。為此，提出了租約機制，并通過數(shù)學建模和仿真分析，評估了租約機制的性能，對比了租約機制與典型的