位置标识分离网络转发优化技术研究与实现.pdf

国防科学技术大学
硕士学位论文
位置/标识分离网络转发优化技术研究与实现
姓名:刘小冉
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:刘亚萍
2010-11
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
互联网现在使用 IP 地址既表示节点的位置信息又表示节点的身份信息,混淆
了位置(Locator)和标识(Identifier)的功能界限,即 IP 地址语义过载问题。IP 地址双
重角色的属性影响了核心路由的扩展性,不利于支持移动性,在通信安全方面也
有一定的局限性。位置/标识分离是解决 IP 地址语义过载的有效途径之一。作为当
前互联网领域研究的热点之一,学术界提出了一些有价值的解决方案,但是也带
来了一些新的问题,如映射服务可扩展性问题、标识映射系统映射服务的安全性
问题、节点快速移动时的通信问题等。
本文针对如何减少标识映射查询时延这一影响映射服务可扩展的关键性问题
展开两方面的研究工作。一方面基于软件转发,优化标识映射查询算法提高本地
查询命中率;一方面基于硬件转发,提出基于 TCAM 的硬件转发优化方案。主要
的研究成果如下:
,提出了基于马尔科夫模型的映
射表预取推送混合算法。通过边缘路由器预取和映射服务器推送相结合,预取正
确率达 70%,本地映射表 cache 命中率达到 75%,有效减少了查询时延。
TCAM 表项更新算法 CAO_WTES 算法。在实际路由表和
标识映射表中,前缀链表的长度大部分不超过 2,因此,在本文提出的 CAO_WTES
算法下,表项更新时大多移动 1 次,或者不需移动。算法平均移动次数比 CAO_OPT
算法减少了约 31%。
TCAM 映射表并行查询和报文转发方案。通过优化映射表
查询流程,使得查询时延比未优化前减少 60%左右。
m 原型系统的转发模块,对映射查
询算法进行测试分析,验证了转发功能以及算法的正确性。
本文是国家自然科学基金项目“位置/标识分离网络的映射理论与关键技术研
究”和国家科技支撑计划“新一代可信互联网可扩展路由关键技术”的重要组成
部分,对于位置/标识分离网络关键技术的发展有一定的推动作用。

主题词: 位置/标识分离,标识映射查询,马尔科夫预测,TCAM 更新
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
ABSTRACT
An IP address indicates both the node’s routing locator and identifier, which is
called “IP semantic overload” problem, making it hard to support mobility in TCP/IP,
weakening the core routing scalability and bringing some limitation in security of
communication.
“Locator/Identifier Split” is one of effective ways to resolve the “IP semantic
overload”. As a hot topic work architecture researches, some valuable proposals
have been proposed. However, some new issues are brought up such as the scalability of
mapping service, the security of mapping service in locator-identifier mapping system,
munication issue of fast moving endpoints, etc.
We start our research on how to reduce delay of mapping query, which is the key
issue influencing the scalability of mapping service, from two aspects. On the one hand,
we optimize mapping query algorithm to improve the hitting rate based