域间路由系统自组织特性及关键问题研究

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1、国防科学技术大学博士学位论文域间路由系统自组织特性及关键问题研究姓名：赵金晶申请学位级别：博士专业：计算机科学与技术指导教师：卢锡城20070401国防科学技术大学研究生院博士学位论文深入研究域问路由系统的基本理论，以确定域l、日j路由系统扩展性和收敛性的基本性能约束关系成为当务之急。本文考虑了对收敛时间产生影响的各种因素，给出了更精确的BGP收敛时间上界，进而根据域问路由系统的幂律特性和BGP协议标准分析了各个因素的变化趋势，在此基础上，对BGP的收敛时间的变化趋势进行了预测。理论分析和模拟试验显示BGP的收敛时间最终会受到CPU处理

2、效率、AS度数以及MRAI(MinimumRouteAdvertisementInterval)的影响，而传输路径长度以及链路延迟反而会使收敛时间越来越小。因此网络规模的扩大和应用负载的增加带给域间路由系统最重要的影响就是对路由器处理能力的挑战。·BGP收敛性及其对网络性能影响的定量分析从Intemet的结构特征入手，分析了BGP的收敛特性与域问路由系统的幂律特性及层次性之间的关系。根据幂律特性以及AS间商业关系的层次性特点建立了域问路由系统幂律．层次模型，将整个域问路由系统分为核心层、转发层和边缘层，在此基础上分析了不同层次上的各类收

3、敛事件的收敛参数与网络结构的联系。理论分析和模拟试验显示核心层的收敛时间小于转发层，而影响的AS数目和转发路径的范围却大于转发层，并且网络的幂律特性对BGP收敛性有很大的影响。利用这个规律，对BGP的收敛过程进行了改进，提出“BestUp"收敛模式，有效地缩短了网络的收敛过程。·域间组播的计费问题研究IP组播广泛部署的困难在于合理的跨域部署和有效的计费机制，这种困难在很大程度上源于ISP之间利益的差异和行为协调的复杂性。本文基于自组织理论，从ISP之间的关系和AS结构着手，探求域间组播的合理的结构模型和RP(汇聚点)部署的经济学方法。实

4、用的收费机制是域间组播部署的关键。本文将Intemet看作一个生态系统，采用博弈论的方法，提出了有效的收费机制。从不同参与者的动机出发，系统地讨论了现有的IP组播服务模型及其收费机制。针对不同的实际应用场景，提出ICP．USER、ICP．ISP和ICP．ISP．USER三种模型。对每个模型的适用环境、解析方法以及算法的复杂性进行了全面讨论。综上所述，本文的工作针对域问路由系统中亟待解决的关键问题提出了有效的解决方案，对于推进自组织系统的理论研究和实用化具有一定的理论意义和应用价值。主题词：自组织系统、复杂系统、域问路由系统、动态演化模型

5、、BGP收敛性、域间组播、模拟第ii页国防科学技术大学研究生院博十学位论文ABSTRACTTheinter-domainroutingsystembasedontheBGP(BorderGatewayProtoc01)protocolisakernelestablishmentintheInternet．Itisnotonlythebasicmechanismofexchangingthereachableinformation，butalsothekeywaytointer—connecttheASs(autonomoussystem

6、s)andestablishthepolicycontrolinISPs(InternetServiceProviders)．ItisveryimportantintheInternetevolutionprocess．Nowadays，thereArealotofproblemsintheexpansibility，convergency，stability，robustnessandsecurityoftheinter-domainroutingsystem，andwhichblightthecapabilityandsecurit

7、yofthewholeIntemetgreatlyandrestrainthedevelopmentofthenextgenerationInteract．111eexistingreseArch，basedonthestricthierarchicalstructureinthetraditionalnetworksandusingthestaticgraphtheory，couldnotgraspthetopologydisciplinesandthedynamicbehavioroftheinter—domainsystemcom

8、prehensively．Therefore，manyproblemscouldn’tbesolvedperfectlybythesemethods．Withtherapiddevelopmentofthe