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模块化分布式路由器控制平面研究与实现

作　者: 徐昊
导　师: 刘韵洁
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高性能分布式路由器控制平面数据平面管理平面
分类号: TN915.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

新一代互联网络在高性能、高可扩展性、高可用性和易部署性等方面提出了更高的要求,使得路由器结构越来越复杂。为了适应新一代互联网络的发展要求,路由器的体系结构发生了巨大变化,由传统的集中式路由器逐渐向分布式式路由器发展。本文结合国家的973项目“可测、可控、可管的IP网络”,深入研究了下一代网络对于网络中各个网元的需要,针对性的设计并实现高性能分布式路由器。本文研究分布式路由器的体系结构及其实现,特别针对分布式路由器的控制层面,并基于click软件系统完成分布式路由器控制平面部分的设计与实现。Click软件系统是由美国MIT大学Eddie Kohler博士提出并由MIT计算机技术系并行与分布式操作系统实验室开发完成,具有很强的可编程性和开放性。本论文设计的高性能分布式路由器可以分成控制平面、数据平面和管理平面,其中控制平面具有重要的作用,他是分布式路由器关键部分,他负责将路由信息分发到分布式路由器中的各个接口部分。本论文将分布式路由器分成了三个平面之后,它带给我们的好处是我们可以相对独立的设计不同平面的实现方法,这样就可以大大缩短开发周期。本论文基于click软件和交换机设计了控制平面的工作机制,能够很好的完成分布式路由器在控制平面的基本需要。后续的研究应用中,在数据平面,该分布式路由器系统可以根据不同的交换结构的需要来方便地修改。在控制平面,该分布式路由器系统中的主控部分可以应用XORP软件。在管理平面,该分布式路由器系统可以根据数据平面和路由平面的不同做出相应的调整

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题背景及问题的提出  9-10
  1.2 高性能路由器  10-11
  1.3 本文的主要工作  11
  1.4 本文的章节安排  11-12
第二章网络与路由器系统研究  12-28
  2.1 Internet与路由器  12-13
  2.2 路由器的基本功能及组成  13-15
  2.3 路由器体系结构  15-16
  2.4 路由器体系结构的发展  16-22
    2.4.1 基于总线的多CPU体系结构  17-19
    2.4.2 基于交换的多处理器路由器体系结构  19-20
    2.4.3 基于分布式处理的交换式体系结构  20-22
    2.4.4 基于NP的分布式处理器  22
  2.5 IP数据包结构介绍  22-24
  2.6 路由表简介  24-27
    2.6.1 静态路由表  25
    2.6.2 动态路由表  25
    2.6.3 路由表项的类型  25-27
  2.7 本章小结  27-28
第三章 Click软件系统  28-34
  3.1 click背景简介  28
  3.2 Click系统体系结构  28-32
    3.2.1 行为逻辑功能模块  30
    3.2.2 数据包结构  30
    3.2.3 连接方式  30-31
    3.2.4 包存储和连接方式转换  31
    3.2.5 CPU调度简介  31
    3.2.6 基于流的上下文关系  31-32
    3.2.7 逻辑功能模块实现  32
    3.2.8 设备采用轮循方式  32
  3.4 XORP  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章分布式路由器系统总体设计  34-43
  4.1 分布式系统概述  34-40
    4.1.1 分布式系统的特点  34-35
    4.1.2 分布式系统的分类  35-36
    4.1.3 分布式系统的优势  36
    4.1.4 分布式系统设计中的问题  36-39
    4.1.5 分布式路由器特性  39-40
  4.2 分布式路由器的结构  40-42
    4.2.1 分布式路由器的控制平面  41
    4.2.2 分布式路由器的数据平面  41-42
    4.2.3 分布式路由器的管理平面  42
  4.3 本章小结  42-43
第五章分布式路由器控制平面的设计实现  43-58
  5.1 实验环境与click开发方法介绍  43-45
  5.2 分布式路由器的系统结构设计  45-46
    5.2.1 PCO完成的功能  46
    5.2.2 PC1~PC4完成的功能  46
  5.3 基于click软件系统软件路由器路由层面的设计实现  46-53
    5.3.1 基于click软件系统PCO的设计实现  46-48
    5.3.2 基于click软件系统PC1~PC4的设计实现  48-53
  5.4 分布式路由器平台测试  53-57
    5.4.1 测试平台搭建  54
    5.4.2 测试结果  54-57
  5.5 本章小结  57-58
第六章总结与展望  58-59
参考文献  59-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  62

模块化分布式路由器控制平面研究与实现

内容摘要

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