可扩展路由器软件体系结构研究.pdf

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1、上海交通大学博士学位论文可扩展路由器软件体系结构研究姓名：陈凯申请学位级别：博士专业：计算机应用指导教师：白英彩20021201 申请上海交通大学博士学位论文摘要可扩展路由器软件体系结构摘�要研究本文首先阐明的是路由器作为互联网络的核心设备其设计技术的趋势之一是它不仅需要完成传统的报文转发工作还需要支持更多类型的功能服务以模块化的方式这扩展功能服路由器设计就需要在不影响原路由器系统正常工作的前提下务具备这一特性的软件体系结构称为可扩展路由器软件体系结构技术的另外一个趋势是现成的操作系统和硬件结构作为路由器设计平

2、台在不同操作系统和逐渐替代专门设计的操作系不同硬件结构具有可移植统和硬件结构性是必需的特性文中进一步指出可扩展路由器软件体系结构包括三个要素可扩展性适应性性能可扩展性需要实现功能服务的扩展以及功能服务在不同操作系统和不同硬件结构间的可移植性适应性需要适用于操作系统和硬件结构多样性以及适用于功能服务的多样性可扩展性和性能是一对矛盾可扩展性必然增加可扩展性所引入的性能下降在一个可以接受的范三要素是一个整体可扩展性是其中的核心管理上的开销性能方面则要求适应性和性能围之内可扩展性适应性和性能是可扩展性的前提件体系结构的

3、一个难点同时实现三要素的要求是设计可扩展路由器软国外已经有一些针对可扩展路由器软件体系结构所做的研究工作但是都没有同时满足上述三要素的要求展性或没有考虑路由器控制管理功能服务的可扩展性例如没有考虑操作系统的扩抑或没有考虑在不同操作系统和不同硬件结构下的可扩展性等等本文的研究目标即是在现成的操作系统和硬件结构下设计并实现它能同时满足上述可扩展性适应性和性能通过对路由器各种功能服务操作系统和硬件结构的深入分析和探讨Stream的可扩展路由器模型并在该模型的基础StreamBasedExtensible一个新的可扩展

4、路由器软件体系结构等三方面的要求本文首先提出了一种基于流上设计和实现了可扩展路由器软件体系结构RouterSBER通过模块化方式扩展功能服务SBER本文基于SBER在不同操作系统和不同硬件结构平台下实现了三种路由器样机本文创新性的工作主要有1)提出了一种基于流的可扩展路由器模型该模型是以报文在流结构中的传递流动来描述路由器的报文处理及控制过程的在该模型中路由器由模块组流报文包括真正的数据成并按照前驱和后继关系构成模块树型结构流i 申请上海交通大学博士学位论文摘要报文以及相关的控制信息即伪报文流报文从产生到消亡的

5、过程是流报制功能实现的过程文在流中传递的过程也就是路由器报文处理及控2)设计并实现了一种新的可扩展路由器软件体系结构言Wright对其形式化描述SBER包括两部分SBER通过模块化的方式扩展功能服务SBER采用结构描述语操作系统抽象层和可扩展服讨论了可扩展路由器软务管理层件体系结构的关键技术展路由器的报文结构交换结构端口化机制设计SBER时的创新成果还体现在一种用于解决活锁问题的包转发模型分布式支持代理机制一种用于可扩伪报文机制等3)基于SBER实现了三种基于不同的硬件结构和不同操作系统的路由器样机即BQ500

6、0BQ2800和EBP2800给出了一个完整的路由器原型的构建及其说明了SBER体系结扩展实例此外总结了影响路由器性能的关键因素评测了性能策略结果构的性能策略关键词可扩展路由器适应性性能软件体系结构流结构描述语言Wright可扩展性ii 申请上海交通大学博士学位论文AbstractResearchonSoftwareArchitectureforExtensibleRoutersAbstractRouterisacoreequipmentofinternet,oneofthedesigntrendsofrout

7、eristhattheroutershouldsupportmoretypesofservicesbeyondthetraditionalforwardingservice.Animportantcharacteristicforrouterdesignersistoextendservicesmodularlywithoutaffectingoperationoforiginalsystem.Softwarearchitecturewiththischaracteristiciscalledsoftwarea

8、rchitectureforextensiblerouters.Anothertrendintherouterdesignisthatrouterdesignerschoosetheoff-the-shelfoperatingsystemsandhardwarearchitecturesinsteadofcustomizedoperationssystemsandhardwarearc