直连网络方式扩展的大规模可扩展路由器内部容错机制研究

规模、功能、性能、安全和服务等多个维度上的高度的可扩展性是未来新一代互联网体系结构的重要性质。为适应未来互联网发展的需要，可扩展路由器已成为目前网络领域的研究重点。作为下一代互联网的核心设备，可扩展路由器必须具备高性能、可靠性高等特点，因此适用于可扩展路由器的可靠性分析理论和高效的容错机制成为了可扩展路由器进一步的研究和应用中必须要解决的关键问题之一。本课题将结合大规模并行计算的模型，通过分析可扩展路由器的体系结构的特点，提出可扩展路由器的模型以及适用于多种错误模型的可扩展路由器容错模型；提出适用于可扩展路由器动态扩展特性的可靠性评估及分析机制；结合互连网容错的研究成果，提出出现故障后路由器性能平滑变化的可扩展路由器容错机制。本课题的研究将进一步完善可扩展路由器的可靠性理论基础和实现机制，加速可扩展路由器的研究和应用进程，对我国新一代互联网体系结构的研究和关键技术的实现打下良好的基础。

作为下一代互联网的核心设备，可扩展路由器必须具备高性能、可靠性高等特点，因此适用于可扩展路由器的可靠性分析理论和高效的容错机制成为了可扩展路由器进一步的研究和应用中的关键问题之一。针对这个课题，本项目通过一系列研究取得的主要研究成果包括：（1）提出了可扩展路由器交换网络中支持性能平滑变化的容错问题，将其抽象成“绕路问题”后分析得出了解决该问题需研究的三个方面。（2）根据可扩展路由器交换网络的拓扑特征和设计特点，提出了小规模随机故障模型，设计了基于故障影响的健壮性评价方法。（3）针对传统分层流言机制域内发现效率瓶颈，提出了局部定向流言协议和基于局部定向流言协议的故障检测器。（4）提出了硬件优化的位置换调度算法HOBRP，其调度复杂度和性能接近现有最优算法，可调延时上界具有灵活性，并且具有良好的公平性和延时性能。（5）将故障检测机制和节点资源分配策略加入到可扩展交换网络交换节点的设计中，支持可扩展交换网络故障后性能平滑下降。在本项目的研究进程中，共发表和录用论文18篇，其中国际期刊5篇，SCI检索（或SCI源刊收录）4 篇，EI检索（或EI源刊收录）10篇，申请专利3项。