网络层命名与路由理论及协议技术研究

随着网络应用的发展和网络规模的扩展，互联网在生存性、安全性、移动性、可管性等方面暴露出了一系列问题。这些问题产生的一个重要根源是TCP/IP体系结构在网络层命名与路由方面的局限性。然而目前网络层命名与路由技术远不成熟，亟待进一步开展研究并取得突破。因此本项目探索研究网络层命名与路由理论及协议技术，拟借鉴图论、集合论、概率论等数学工具建立网络层命名与路由理论模型，深入刻画网络层命名与路由的本质，刻画网络拓扑结构特征、网络移动特性、网络层命名方法等与路由扩展性的关系，刻画不同网络层命名之间的内在关系，提出面向网络节点的命名与路由新机制以及节点网络层命名唯一的多宿主支持机制，设计出面向网络节点的路由协议，通过理论和实验分析存储、计算与通信开销，开发原型系统进行验证演示。项目研究成果对于新型网络体系结构研究具有重要理论意义和支撑作用，对于提高网络生存性、移动性、安全性、可管性等具有重要的实践意义。

互联网面临生存性、安全性、移动性、可管性等一系列问题。这些问题产生的一个重要根源是TCP/IP体系结构在网络层命名与路由方面的局限性。因此本项目对网络层命名与路由理论及协议技术展开了比较深入的研究。项目主要研究成果包括：(1)初步建立了命名和路由分析理论模型，基于图论方法对分层计算机网络进行描述，采用集合论和函数方法对网络命名、网络路由进行形式化建模。在此基础上，针对静态网络拓扑和动态网络拓扑分析推导了路由与拓扑及命名关系；(2) 提出了面向网络层唯一标识的命名和路由机制。该机制一方面具有位置标识分离和平坦路由的优点，另一方面也具有与TCP/IP协议兼容，消除了路由时需要重写或重新封装数据包的开销，缩短所需的路由时间等优点。 实验表明，该机制应用于通常ISP网络和企业网络是可行的。(3)提出了一种基于逻辑集中控制的路由优化框架。该优化框架具有逻辑集中物理分布的控制平面、控制任务负载均衡、基于单播的消息分发模式、路由控制易部署等几个显著特点，更好地支撑路由的可扩展性和灵活性。(4)提出了基于集中控制的链路状态路由协议。该协议基于路由优化框架实现对链路状态报文的可控分发，消除了传统链路协议的洪泛机制和分布式控制的局限性。该协议中的路由控制算法，通过计算转发网内各转发设备的路由更新行为，可抑制冗余的路由计算。实验结果说明该协议能加快网络收敛，降低报文开销。项目的研究成果对于新型网络体系结构和协议机制的研究等具有重要的理论和实践意义。