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处理并发多故障的MPLS与IP保护倒换技术研究与实现

作　者: 刘大锐
导　师: 陈山枝
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: LSP保护倒换快速重路由故障检测
分类号: TN915.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着信息科学技术特别是计算机技术的不断发展,计算机网络技术空前广泛的应用于现今世界。社会各部门对于计算机网络的依赖程度也在不断提高,计算机网络已经成为关系到国计民生的重要基础设施。计算机网络设备的故障、损坏都会极大程度影响人们的生产及生活,因此提供健壮、高效的计算机网络成为人们需解决的首要问题。目前,在计算机网络中广泛使用MPLS与IP网络技术。与此相适应的MPLS保护倒换与IP快速重路由技术得到了广泛应用的同时,也存在如下不足：对于MPLS保护倒换：(1)单向故障检测方式以ITU-T规范中的CV (Connectivity Verification)方式为典型代表,在该方式中LSP故障由出口结点发现,入口结点必须在出口结点控制下才能实现保护倒换。(2)对于受损LSP进行保护倒换,目前保护倒换方案仅能应付单条LSP故障,而无法应对并发LSP故障。对于IP快速重路由：IP快速重路由技术对链路提前计算备份链路,当网络中发生单链路故障时,网络结点可快速处理该故障。但是在多链路故障情况下,IP快速重路由技术会造成路由环路。围绕着上述有待解决的问题,本文开展了以下研究、设计及实现工作：(1)设计实现Spec Ping:该机制是单向故障检测方式的一种具体实现,它采用类似ICMP协议的Ping机制,但Spec Ping弥补了普通Ping在MPLS网络中的不足。(2)设计实现增强型MPLS保护倒换技术(Enhanced MPLS Protection Switching,简称EMPS)：该技术基于现有双向故障检测技术,通过记录LSP状态实现增强型MPLS保护倒换,从而弥补现有保护倒换技术不足之处。(3)对增强IP网络生存性的主流解决方案进行研究：分析比较各种方案优缺点。(4)对多链路故障情况下,LFA (Loop Free Alternate)环路现象进行分析：分析LFA解决方案路由环路产生原因,设计增强型LFA(Enhanced Loop Free Alternate,简称E-LFA)机制规避路由环路产生。(5)实现E-LFA机制：基于自适应路由策略控制技术(Cognitive Routing technology,简称CR)设计实现E-LFA模块,该模块可实现LFA自动部署并且规避路由环路。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-13
第1章绪论  13-16
  1.1 课题背景  13-14
  1.2 主要工作  14
  1.3 论文安排  14-16
第2章 MPLS故障检测及保护倒换技术介绍  16-26
  2.1 MPLS概述  16-18
  2.2 MPLS故障检测方式  18-23
    2.2.1 单向检测方式  18-20
    2.2.2 双向检测方式  20-23
  2.3 MPLS保护倒换机制  23-26
    2.3.1 1+1保护倒换  24
    2.3.2 1:1保护倒换  24-25
    2.3.3 1:N保护倒换  25
    2.3.4 N:M保护倒换  25
    2.3.5 现有保护倒换技术缺陷  25-26
第3章基于环回地址的SPEC PING技术  26-46
  3.1 SPEC PING技术应用背景  26-27
  3.2 SPEC PING技术难点  27-31
    3.2.1 特殊数据包收发研究  28-31
  3.3 基于LINUX系统SPEC PING技术实现  31-42
    3.3.1 Linux内核态实现  32-34
    3.3.2 客户端程序实现  34-39
    3.3.3 服务器端程序实现  39-42
  3.4 SPEC PING技术组网实验  42-44
    3.4.1 实验设备  42
    3.4.2 实验网络拓扑  42
    3.4.3 试验方法  42-43
    3.4.4 实验结论  43-44
  3.5 SPEC PING检测机制缺陷  44-46
第4章增强型MPLS保护倒换技术  46-58
  4.1 EMPS程序应用背景介绍  46-47
  4.2 EMPS技术原理  47-49
    4.2.1 故障检测原理  47-48
    4.2.2 增强型保护倒换原理  48-49
  4.3 基于LtNUX系统的EMPS技术实现  49-54
    4.3.1 EMPS程序框架  49
    4.3.2 EMPS保护倒换流程  49-50
    4.3.3 EMPS保护倒换数据结构  50-51
    4.3.4 EMPS保护倒换主要函数功能定义  51-54
  4.4 EMPS技术组网实验  54-58
    4.4.1 实验设备  54-55
    4.4.2 实验网络拓扑  55
    4.4.3 实验方法  55-56
    4.4.4 实验结论  56-58
第5章提高IP网络生存性解决方案研究  58-68
  5.1 反应式解决方案  58-59
    5.1.1 完全洪泛方式  59
    5.1.2 有限洪泛方式  59
  5.2 先应式解决方案  59-66
    5.2.1 故障延迟路由  60-61
    5.2.2 偏转路由  61-62
    5.2.3 每目的地址多可用下一跳  62
    5.2.4 快速重路由  62-65
    5.2.5 多拓扑路由  65-66
  5.3 各种提高IP网生存性解决方案比较  66-68
第6章应对多链路故障的E-LFA机制  68-84
  6.1 LFA基本原理  68-69
  6.2 多链路故障条件下LFA环路分析  69-75
    6.2.1 两点之间环路分析  69-71
    6.2.2 三点之间环路初步分析  71-74
    6.2.3 四点之间环路初步分析  74-75
  6.3 多链路故障条件下LFA环路避免  75-84
    6.3.1 E-LFA机制基本原理  76
    6.3.2 通信协议流程  76-78
    6.3.3 E-LFA机制具体实例  78-84
第7章基于自适应路由策略控制的E-LFA自主部署技术  84-102
  7.1 E-LFA模块与自适应路由策略控制系统关系  84-85
    7.1.1 自适应路由策略控制系统简介  84-85
    7.1.2 E-LFA模块与其它模块的交互  85
  7.2 E-LFA模块实现  85-98
    7.2.1 E-LFA模块基本流程  85-87
    7.2.2 E-LFA模块数据结构  87-90
    7.2.3 E-LFA模块函数功能定义  90-98
  7.3 E-LFA组网实验  98-102
    7.3.1 实验设备  98
    7.3.2 实验网络拓扑  98
    7.3.3 实验方法  98-99
    7.3.4 实验结论  99-102
第8章总结与工作展望  102-103
  8.1 总结  102
  8.2 不足及进一步工作  102-103
参考文献  103-106
致谢  106-107
个人简历及攻读硕士期间发表文章  107
  个人简历  107
  攻读硕士期间发表文章及专利  107

处理并发多故障的MPLS与IP保护倒换技术研究与实现

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