主动网络拥塞控制及节点资源访问控制的研究

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1、西安工业大学硕士学位论文主动网络(ActiveNetwork，AN)是一种新的网络体系结构，在主动网络中网络节点不但转发信包，还对通过这些节点的信包进行定制化的计算。主动网络的最初目的是使网络变成一个更一般的计算引擎。它向网络用户提供一个可向网络中间节点动态加载服务的编程接口。主动网络是相对于现有网络而言的，现有网络由于不对报文内容进行处理或计算，因此可以称之为被动网络(PasSiveNetwork)。主动网络由美国国防部的高级防御研究计划管理处(DefenseAdvancedResearchProjectSAgency，DA

2、RPA)于1995年，针对当时网络发展过程中遇到的几个问题(即把新的技术和标准引入现有网络中的困难；由于几个网络协议层的冗余操作而使网络性能下降；在已存在的结构模块中加入新服务的困难)提出的，并在当年的“网络系统未来发展方向”会议上得到了讨论。由于主动网络具有较多的优良特性，作为克服传统网络不足的新型网络体系结构，成为会议的注意焦点。主动网络用可携带执行代码的主动信包替代传统信包(如IPv4分组)，利用主动节点替代传统网络中的被动节点。主动网络允许用户将可执行的主动代码插入主动节点运行，从而打破了传统网络中间节点系统的封闭性，

3、用户可以根据不同的应用需要对网络的行为、支撑服务和应用通过动态编程而有效地控制和定制，使网络呈现柔性的特点。主动网络在网络体系结构的发展上是一次质的飞跃，其应用前景十分诱人，有学者预言，主动网络将成为21世纪网络体系结构的主流。i．2课题研究意义主动网络的一个基本但又很重要的问题是如何开发一个高教的资源管理模型。虽然现在许多机构和组织从事主动节点的体系结构、主动网络的编程模型及高效的安全体系结构的研究，但是高效的主动节点的资源分配这一问题并未得到很好的解决。传统被动网络只是被动的传输数据，网络中间节点(如路由器、交换机等)对数

4、据本身的语义不分析、理解，计算功能十分有限，一般只管理中间节点的物理资源(各种物理组件)和必要的逻辑资源(如性能数据、路由表等)，当传统网络的路由器转发一个分组时，所耗费的主要资源是临时存储该分组所需要的少量内存、寻找正确的转发路由而消耗的CPU资源以及处理IP选项时需消耗一定的资源。与传统网络相比较，主动网络由于需要运行处理主动信包中携带的主动代码，需要耗费更多、更复杂的资源。因此，在主动网络中需要管理的资源范畴比传统网络中的要大得多，除传统网络的资源管理范畴外，主动网络还要管理中间节点和终端节点的各种物理资源和逻辑资源。实

5、际上，在主动网络中，由于中间节点与终端节点～样具有可编程性，因而从信包的传输角度看不再区分中间节点和终端节点。系统资源管理～般由底层的操作系统完成。在主动网络中，该部分任务由NodeOS完成。主动网络的NodeOS类似于Pc机的操作系统(OperatingSYStem，OS)。NodeOS是执行环境(ExecutiOilEnvirOrlIIleDt，EE)和下层物理资源的接西安工业大学硕士学位论文口，它通过提供统一的资源访问接口和方法，将EE从资源管理的细节以及其他EE的行为影响中分离出来，从而屏蔽各种EE对下层资源访问的差异

6、性。目前，大多数的主动网络开发者简单的使用现存的Pc机上的操作系统(如windows，LiDUX，UniX等)充当NodeOS，这些操作系统由于有完善的资源管理和调度算法，并且对上层编程语言(如Java)的支撑能力较强，因而在实现上较为简单。从另一个角度来看，主动节点虽具有计算能力，但主动网络仍然是一种通信传输网络，与其他的通信传输网络相同，其最根本的目的不是为了复杂的计算处理而是快速的传输信包。Pc机上的操作系统主要是针对各种复杂的应用的运行而提供最优的资源管理、调度和其他的基础设施服务，这些资源管理和调度算法虽然完善、有效

7、但～般都十分复杂。相对于复杂的应用而言，主动代码一般比较简单。美国麻省理工学院(MIT)的Tennenhouse和Wetherall已经明确指出大多数的主动信包到达主动节点后，并不需要复杂的资源模型【4J。因此，这些复杂的资源管理和调度算法对主动代码的运行并不合适，而且会降低信包的传输速率。所以，研究和开发～种简单实用的主动网络资源管理机制十分必要。本课题旨在研究和开发简单、实用的主动网络系统资源管理机制，该机制能够公平、快速的调度处理主动信包；最大效益的利用主动节点的CPU资源；公平、合理的分配和管理主动节点中的内存资源；公

8、平的分配带宽资源。并将该机制应用到主动网络，提高主动网络的传输性能，推进主动网络的发展与应用。1．3本文主要研究内容本课题研究的范围包含五个方面：研究主动信包的调度技术，研究内存分配与管理策略，研究带宽资源的分配策略，研究主动网络的拥塞控制算法，研究主动节点资源访问控制策略。