下一代互联网多宿主系统国际测试床构建与性能分析

Nowadays,with the Internet increasingly used for availability-critical services.(like,e-commerce transactions or healthcare, especially with the rise of cloud computing, Internet of things),these critical services request that NGI is available to provide high throughput and aggregate multiple access standards to protect against the underlying network's failure,to increase resilience-critical and avoid huge economical losses.Clearly,the reachability of such services must be ensured by multi-Homing's concurrent transfers and redundant connections of endpoints. MPTCP and CMT-SCTP are just two protocol implementations of multi-homed systems for NGI Protocol and already have carried out a large number of simulation tests. However, a large-scale test of the real scenario for multi-homeing is still lacking.The goal of this project is to build up a realistic International Testbed for multi-homeing and settle the following several technical points: 1) Based in Hainan University, build a realistic International Testbed and set up connections with Germany and Norway; 2) Analyze Multi-Homing communication performance,fault recovery, throughout of concurrent communication of CMT-SCTP and MPTCP by multiple access standards on the testbed; 3) Furthermore ,3-4 more additional sites will be built in China, radiating to the Asian region, build Hainan province into a high level test base for the Next Generation Internet Protocol architecture in the Asian region.

正在兴起的云计算、物联网，以及大量的关键应急服务(如：网上电子商务交易或医疗紧急服务)等都迫切地需要下一代互联网能提供高呑吐量和多种接入标准，从而足以抵御网络故障，提高快速复原能力，避免因服务临时中断导致的巨大经济损失。很显然，这些关键服务的可用性可以通过终端设备的多宿主功能的多路径并发传输与多个ISP冗余连接来保证。CMT-SCTP 与 MPTCP正是下一代互联网多宿主系统的协议实现，已开展了大量的仿真测试实验，但大规模的真实场景的测试还很缺乏。本项目拟解决3个技术问题:1)以海南大学为基地构建一个真实测试平台-国际测试床，与德国、挪威相连;2)在测试床上分析CMT-SCTP 与 MPTCP 的Multi-Homing 的通信性能、故障恢复能力、并发通信的呑吐量特征;3)进一步在中国建立3-4 站点，并向亚洲地区辐射，把海南省打造成为亚洲地区领先水平的 NGI协议架构的测试基地。

正在兴起的云计算、物联网，以及大量的关键应急服务(如:网上电子商务交易或医疗紧急服务)等都迫切地需要下一代互联网能提供高呑吐量和多种接入标准，从而足以抵御网络故障，提高快速复原能力，避免因服务临时中断导致的巨大经济损失。很显然，这些关键服务的可用性可以通过终端设备的多宿主功能的多路径并发传输与多个ISP冗余连接来 保证。CMT-SCTP 与 MPTCP正是下一代互联网多宿主系统的协议实现，已开展了大量的仿真测试实验，但大规模的真实场景的测试还很缺乏。本项目完成了三方面的内容：1)以海南大学为基地构建一个真实NorNet国际测试床测试站点 Hainan University NorNet 站点平台，完成了与全球NorNet国际测试床的连接；2016年6月与海口经济学院合作，又部署了名为 HKC-NorNet 的站点；2016年10月，借助CNGI -CERNET2 ，将 Hainan University NorNet 站点升级为 IPv4 - IPv6 -Hainan University NorNet ，将IPv6 技术及 IPv4 / IPv6技术加入到多路径传输性能的研究中，并证明了IPv6 技术及 IPv4 / IPv6 双栈技术与多路径传输协议 MPTCP 协议良好的兼容性。2) 在测试床上分析了MPTCP 的Multi-Homing 的通信性能，如并发通信呑吐量、拥塞控制机制、路径管理、缓存耗量、鲁棒性等开展了研究，发表了多篇论文，并用数学的方法，将统计分析理论引入缓存耗量与呑吐量和拥塞控制算法的关系建模分析中；用统计假设检验理论验证了多路径传输网络的鲁棒性计算模型的正确性; 3) 为了验证多路径传输技术对上层应用支撑的实际应用价值，开发了两个实用的Demo系统，分别为“基于IPv6的多路径传输可视化测试平台设计”、“基于IPv6 的多路径传输技术网络直播平台”。实践证明了MPTCP多路径并发传输技术的负载均衡能力和通过冗余路径实现了故障的无缝切换，提升了网络的鲁棒性，即使网络故障，用户也可获得不间断的服务；证明了网络层协议IPv6、传输层协议MPTCP及应用层协议良好的兼容性。