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NAT-PT簇负载均衡系统的研究与实现

作　者: 肖辽亮
导　师: 夏勤；沈军
学　校: 东南大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: NAT-PT 负载均衡扩展加权系数
分类号: TP393.03
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

由于IPv4在地址空间、安全性、地址自动配置等方面存在缺陷,因而,IPv6技术应运而生。IPv6扩展了地址空间、引入全新的地址管理方案、对QoS的支持、对流媒体的支持以及完善的安全机制等新特征,使其取代IPv4成为必然。目前,运行IPv4的Internet“海洋”,不可能在一夜之间被IPv6完全取代,IPv6取代IPv4是一个渐进的、复杂的系统工程。在这个工程中我们必须解决两个问题:从纯IPv4到纯IPv6之间的通信和从纯IPv6到纯IPv4之间的通信。为了解决上述问题通常有以下三种方法:双栈机制、隧道机制、转换机制(NAT-PT)。基于NAT-PT(network address translation-protocol translation,网络地址翻译和协议翻译)的翻译网关的过渡方案,可以保证纯IPv6或IPv4站点能够同其他站点(纯IPv4、纯IPv6)自由通信,并且,通信可以由任意一种站点内的任意主机发起。采用NAT-PT翻译网关方案,ISP需要做的仅仅是IPv6相关的工作,而保证站点的服务和功能不受影响的工作则由翻译网关来负责,这样就极大地降低了升级的难度。在IPv4和IPv6的互相访问过程中,NAT-PT成为跨域访问的关键节点。为了提高关键节点的性能,即提高跨域访问过程中的可靠性,稳定性,本论文主要研究了NAT-PT簇的负载均衡技术,设计并实现了相应的原型系统。本论文的研究内容主要包括以下几个方面:1)分析NAT-PT的工作特性,针对NAT-PT很容易出现负载拥塞问题提出多种负载均衡解决方案,并从中选择集中式负载均衡解决方案,且设计出NAT-PT簇负载均衡的整体结构;2)针对集中式负载均衡解决方案提出了由系统参数选取层、参数计算与映射层、负载定位策略层组成的三层结构模型;3)针对NAT-PT簇的负载信息特点,分析了系统性能的体系和系统性能参数的选择,提出扩展加权系数的动态轮转负载均衡算法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章引言  8-12
  1.1 研究背景  8-11
    1.1.1 双协议栈机制DSTM  8-9
    1.1.2 隧道机制  9-10
    1.1.3 协议翻译机制  10-11
  1.2 论文研究目标和意义  11
  1.3 论文章节安排  11-12
第二章 NAT-PT 翻译网关的基本原理  12-19
  2.1 概述  12
  2.2 NAT-PT 技术的整体构架  12-13
  2.3 NAT-PT 工作原理  13-18
    2.3.1 基本NAT-PT 的工作原理  14-15
    2.3.2 应用DNS-ALG 的NAT-PT 的工作原理  15-16
    2.3.3 NAT-PT 的特性  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章负载均衡技术  19-24
  3.1 概述  19-20
  3.2 负载调度的分类  20-22
    3.2.1 简介  20-21
    3.2.2 静态负载调度与动态负载调度  21
    3.2.3 集中式负载调度与分布式负载调度  21-22
  3.3 负载调度算法  22-23
    3.3.1 简介  22
    3.3.2 常见的主要算法  22-23
  3.4 本章小结  23-24
第四章 NAT-PT 簇负载均衡整体结构设计  24-31
  4.1 概述  24
  4.2 NAT-PT 簇负载均衡系统拓扑结构  24-28
    4.2.1 分布式的负载均衡解决方案  24-26
    4.2.2 集中式负载均衡解决方案  26-27
    4.2.3 分布式与集中式负载均衡解决方案的比较  27-28
  4.3 NAT-PT 簇负载均衡系统软件结构模型  28-30
    4.3.1 系统参数的选择  28-29
    4.3.2 参数的映射  29
    4.3.3 负载定位策略  29
    4.3.4 NAT-PT 簇的接纳控制  29-30
    4.3.5 容错处理  30
  4.4 本章小结  30-31
第五章 NAT-PT 簇负载均衡技术的实现  31-48
  5.1 概述  31
  5.2 负载调度通信系统结构  31-36
    5.2.1 DNS-ALG 节点软件的流程  32-34
    5.2.2 NAT-PT 节点软件的实现  34-36
  5.3 系统参数的选择  36-38
    5.3.1 网络接口层参数  36-37
    5.3.2 NAT-PT 应用层参数  37-38
    5.3.3 系统性能方面  38
  5.4 定位策略（调度算法）  38-46
    5.4.1 负载均衡调度算法的现状  39-40
    5.4.2 对现有负载分配算法的改进  40-46
  5.5 其他控制技术  46-47
    5.5.1 接纳控制技术  46
    5.5.2 容错控制技术  46-47
  5.6 本章小结  47-48
第六章实验环境的配置和实验结果  48-60
  6.1 实验环境的配置  48-52
    6.1.1 实验整体环境  48
    6.1.2 原型系统的安装  48-50
    6.1.3 路由配置  50-51
    6.1.4 DNS 的配置  51-52
  6.2 NAT-PT 簇负载均衡系统的测试  52-58
    6.2.1 NAT-PT 簇负载均衡的功能测试  52-55
    6.2.2 NAT-PT 簇负载均衡的性能测试  55-58
  6.3 试验结果分析  58-59
  6.4 本章小结  59-60
第七章论文总结和相关展望  60-62
  7.1 论文总结  60
  7.2 未来的工作展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目  66
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  66

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