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基于云计算的IPv6协议应用研究

作　者: 申志强
导　师: 孙毅
学　校: 东北财经大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 云计算 IPv6 组播泛播路由平台
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

当前,下一代信息网已经成为各国信息通信业研究的重点,其中,以云计算、IPv6为代表的下一代信息网热点显得尤为瞩目。云计算可以说是当今互联网业界的最热门词语,代表了互联网应用的新方向。云计算的核心是Everything is a Service,每个人都可以在任何地点随时接入网络,享受云端服务。对于云计算海量的终端接入,必将带来IP地址需求的爆炸性增长。随着IPv6技术的逐渐成熟,长达128位的地址空间不仅仅是解决大量接入终端对IP地址的需求,并且全球可路由的家乡地址和连路-局部地址比IPv4移动节点的家乡地址能够表现出更好的移动特性。相对于IPv4固定的报文格式,简化的IPv6包头可根据不同协议要求增加扩展头种类,以便于适应云网路不断扩展的需求。此外,IPv6引入自动配置以及重配置技术,对于IP地址等信息终端可通过自主协商实现自动增删更新配置,真正即插即用,大大提高了IPv6的易管理性。由此,本论文把IPv6组播和泛播技术作为云计算网络架构的一个重要应用点。本论文对IPv6组播地址格式中的标志位进行了扩展、增加了专用于云计算虚拟机组播地址的标志位,从而实现了让一个客户机得到多台云计算虚拟机服务的功能。同时在传统泛播技术及IPv6协议的基础上,提出一个基于云计算网络层负载均衡的IPv6泛播设计方案。最后,将上述技术研究成果引入到共有云、专有云的流量模型设计中,并分别给出其对应的路由平台网络架构。本文的主要创新点如下：1对IPv6组播地址格式中的标志位进行了扩展,把原先标志位的0000和0001扩展到0000、0001、0010和0011,标志位的第四位含义不变,把第三位0定义为不是为云计算虚拟机服务的组播地址,把第三位的1定义成专门为云计算虚拟机服务的组播地址。对扩展后的组播地址,本论文也相应的提出路由器、客户端、虚拟机端和一切的相关设备应该满足的条件。最后提出了安全机制。2在云计算网络环境下,分析了IPv6泛播技术在云计算网络中实现的基本原理,并由此提出解决云计算网络层负载均衡的IPv6泛播路由方案,最后对该方案进行了可行性分析,并给出其主要的理论模型。该模型主要构建思想如下：首先在路由器中构建一个数据库,并用该数据库来记录网络通信中的会话次数,然后根据会话次数及每次会话时间计算出平均会话时间,显然,平均会话时间越短,则优先级越高,进而使整个平台可以根据路由器映射表的优先级进行选路,找出其最短路径,从而达到了用最短的时间,最少的资源解决云计算网络层负载均衡问题的目的。3在共有云和专有云流量模型的基础之上,结合改进的IPv6组播技术以及改进的云计算网络层负载均衡技术,构建了不同的路由平台架构。这些路由平台架构的主要思想是：客户端向服务器提出服务请求,这些请求先以IPv6泛播数据报形式传给云网络具有该泛播地址的路由设备中最近一个路由器,该路由器接收到请求报文后,发送应答报文与客户端建立连接,然后把从客户端接收到的数据包通过高速路由传送到内层路由器,内层路由器通过IPv6虚拟机组播地址把这些数据包传递给具有该组播地址的所有虚拟机服务器,这些虚拟机服务器接收到数据包后,结合云计算中心的高性能计算机对这些数据进行分布式处理。该方法创造性的把IPv6组播、泛播技术融入到云计算技术框架中,从而提高了云计算网络层负载均衡和分布处理的能力。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-10
1 前言  10-13
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  11-12
  1.3 研究内容和结构  12-13
2 云计算技术综述  13-19
  2.1 云计算定义  13
  2.2 云计算的特点  13-15
    2.2.1 为何要实现云计算?  13-14
    2.2.2 公用云、专用云和混合云  14
    2.2.3 云计算主要特点  14-15
  2.3 云计算的体系架构  15-17
  2.4 云计算关键技术  17-19
    2.4.1 数据存储技术  18
    2.4.2 编程模型  18
    2.4.3 虚拟化技术  18-19
3 IPv4和IPv6分析  19-35
  3.1 IPv4的缺点  19-20
    3.1.1 IP地址空间危机  19
    3.1.2 路由选择效率不高  19-20
    3.1.3 网络管理和配置繁琐  20
    3.1.4 IPv4安全性  20
  3.2 IPv6新特性  20-35
    3.2.1 IPv6协议简介  20-24
    3.2.2 IPv6寻址  24-25
    3.2.3 IPv6地址分配情况  25-27
    3.2.4 单播、组播和任意点播  27-33
    3.2.5 服务质量  33-34
    3.2.6 安全考虑  34-35
4 基于云计算虚拟机的IPv6组播技术的扩展和分析  35-50
  4.1 对IPv6虚拟机组播地址扩展要求  35-36
  4.2 IPv6虚拟机组播地址设计  36-40
    4.2.1 IPv6虚拟机组播地址  36-37
    4.2.2 IPv6虚拟机组播实现条件  37-38
    4.2.3 IPv6虚拟机组播中应用的IPv6的CMPv6协议  38-40
    4.2.4 IPv6虚拟机组播地址动态分配  40
  4.3 IPv6虚拟机组播协议  40-42
    4.3.1 客户端申请加入组播组  41-42
    4.3.2 退出组播组  42
  4.4 客户端对IPv6虚拟机组播的支持  42-43
  4.5 路由器对IPv6虚拟机组播的支持  43-46
  4.6 IPv6虚拟机组播用户管理  46-47
  4.7 IPv6虚拟机组播信源控制  47-48
  4.8 IPv6虚拟机组播安全控制  48-50
5 基于云计算网络层负载均衡的IPv6泛播设计方案  50-60
  5.1 泛播技术在云计算网络中实现的基本原理  50-53
    5.1.1 在云计算网中声明IPv6泛播组  50-51
    5.1.2 在云计算网络中找出最佳的泛播成员  51-52
    5.1.3 路由器转发IPv6泛播播数据报  52-53
  5.2 实现云计算负载均衡的一种解决方案  53-59
    5.2.1 云网络泛播通信模型  53-54
    5.2.2 在云里实现IPv6泛播通信模型  54-59
      5.2.2.1 泛播成员加入和退出云  54-55
      5.2.2.2 路由器设计  55-57
      5.2.2.3 泛播地址与单播地址的转换  57-58
      5.2.2.4 DNS服务器和客户机  58-59
  5.3 总结  59-60
6 基于IPv6协议的云计算路由平台架构设计  60-69
  6.1 云计算路由平台架构的框架示意图  60-61
  6.2 云计算路由平台架构  61-69
    6.2.1 云计算路由平台结构图  61-62
    6.2.2 公有云路由平台架构  62-66
    6.2.3 专有云路由平台架构  66-69
7 总结  69-71
  7.1 工作总结  69-70
  7.2 未来工作展望  70-71
参考文献  71-75
后记  75-76

基于云计算的IPv6协议应用研究

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