一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)身份與位置映射關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中，IP地址在語(yǔ)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(yǔ)義雙重性是引起路由可擴(kuò)展性問(wèn)題的主要原因之一，并導(dǎo)致了難以支持移動(dòng)性和安全性等問(wèn)題。一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)將IP地址的身份屬性和位置屬性分離，分別用接入標(biāo)識(shí)和路由標(biāo)識(shí)表示。在這種基于身份與位置分離的新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，如何實(shí)現(xiàn)身份信息與位置信息之間的映射是一項(xiàng)核心研究課題。
　　在一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中，映射系統(tǒng)存儲(chǔ)和管理接入標(biāo)識(shí)與路由標(biāo)識(shí)之間的映射關(guān)系

2、，并解析接入交換路由器的映射請(qǐng)求。映射緩存在接入交換路由器中暫時(shí)存儲(chǔ)通信對(duì)端的映射關(guān)系，以減小映射查詢時(shí)延。映射系統(tǒng)和映射緩存是一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中不可或缺的兩部分。本文對(duì)映射系統(tǒng)、基于生存時(shí)間的映射緩存機(jī)制、映射緩存替換策略以及映射緩存一致性問(wèn)題分別進(jìn)行了研究，完善了一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的映射體系，為一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。論文主要的創(chuàng)新工作如下:
　　1.為了更好地支持可擴(kuò)展性和移動(dòng)性，在一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)

3、中設(shè)計(jì)了一種分層映射系統(tǒng)。在底層映射系統(tǒng)中，將接入標(biāo)識(shí)視作扁平標(biāo)識(shí)，采用單跳DHT保存一個(gè)自治域內(nèi)接入標(biāo)識(shí)與路由標(biāo)識(shí)之間的映射關(guān)系;在上層映射系統(tǒng)中，將一個(gè)自治域內(nèi)的接入標(biāo)識(shí)高度聚合，采用類似BGP的協(xié)議擴(kuò)散接入標(biāo)識(shí)前綴與自治域之間的映射關(guān)系。單跳DHT的方式能夠減小映射查詢時(shí)延，高度聚合的接入標(biāo)識(shí)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(kuò)展性。此外，在分層映射系統(tǒng)中提出了一種移動(dòng)性管理機(jī)制，能夠很好地支持主機(jī)移動(dòng)性。通過(guò)數(shù)據(jù)仿

4、真和對(duì)比，評(píng)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(fù)擔(dān)和解析開(kāi)銷。
　　2.當(dāng)接入交換路由器從映射系統(tǒng)獲得通信對(duì)端的映射關(guān)系后，將其暫時(shí)存儲(chǔ)在映射緩存中。映射緩存通常采用基于生存時(shí)間的機(jī)制，生存時(shí)間的更新方式可以分為有重置和無(wú)重置兩種模式。通過(guò)數(shù)學(xué)建模和仿真分析對(duì)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(jié)果表明，當(dāng)緩存超時(shí)相同時(shí)，有重置模式能夠達(dá)到更高的緩存命中率和更小的通信中斷概

5、率。無(wú)重置模式可以通過(guò)設(shè)置較大的緩存超時(shí)，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(jié)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(shí)間的緩存機(jī)制沒(méi)有考慮緩存大小的影響，針對(duì)緩存大小有限的情況，對(duì)映射緩存替換策略進(jìn)行研究。根據(jù)映射緩存在時(shí)間局部性和請(qǐng)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(gè)性能指標(biāo)來(lái)評(píng)估不同的緩存替換策略。通過(guò)數(shù)據(jù)仿真，對(duì)比了不同替換策略的性能，結(jié)果表明當(dāng)映射

6、緩存較大時(shí)，對(duì)于扁平接入標(biāo)識(shí)和可聚合接入標(biāo)識(shí)，最近最少使用策略能夠達(dá)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(duì)映射信息發(fā)生改變時(shí)存在的緩存一致性問(wèn)題，提出了一種保證映射緩存強(qiáng)一致性的機(jī)制?；谏鏁r(shí)間的緩存機(jī)制是一種弱一致性機(jī)制，通過(guò)評(píng)估其性能，表明了提供映射緩存強(qiáng)一致性保證的必要性。為此，提出了租約機(jī)制，并通過(guò)數(shù)學(xué)建模和仿真分析，評(píng)估了租約機(jī)制的性能，對(duì)比了租約機(jī)制與典型的