链接连接联结——中国科技网30年发展回顾与展望

【目的】自1994年4月专线接入国际互联网,中国内地开启了翻天覆地的互联网时代。历经三十年,中国科学院主导建设的学术性、非营利科研网络——中国科技网(CSTNET),在波澜壮阔的中国互联网发展进程中,扮演着重要角色。为此,本文以中国科技网为案例,通过回顾三十年发展历程,管窥蠡测中国互联网发展史。【方法】依托案例分析方法,本文回溯了中国科技网各个历史时期的关键技术与工程实施,探讨了当前和未来网络创新性探索的建设性方向,并展示了基于中国科技网的典型领域应用示范以及国际化互联互通的建设情况。【结果】展望未来,明确了新一代中国科技基础设施的建设规划,包括发展定位、关键技术迭代方向、一体化建设方案以及面向开放科学的探索实践等。希望上述案例分析,能够对更好地了解中国互联网发展史、探索科教网络基础设施建设有所裨益。

高速长距离网络传输协议

传统的TCP传输协议在高速长距离网络中存在许多局限,其传输性能不能满足日益增长的海量数据传输应用的需求.UDP传输协议尽管传输速率很高,却没有可靠性保证.分析了传统的传输协议在高速长距离网络中的局限,分类总结了近年来提出的各种改进的传输协议的主要设计思想以及在传输协议性能评价方面的工作,最后提出了目前研究中仍然存在的开放性问题和进一步的研究方向.

高速长距离光网络传输协议性能分析

随着光网络技术、IP与光融合等技术的发展,互联网领域出现了高速长距离光网络.中美俄环球科教网络(GLORIAD)是个典型的高速长距离光网络.在基于GLORIAD的测量和实验中,发现带宽利用率存在瓶颈,通过进一步分析高速长距离光网络的特点和传输协议TCP的机制,发现了以TCP协议机制为主的影响传输性能的原因.文章对此进行了比较全面的分析和阐述,并提出了TCP协议改进思路和进一步研究方向.

支持网格应用的光网络控制和管理

在高能物理等科研领域有许多基于网格的科研项目,包括海量数据传输在内的网格应用对网络带宽、延迟等QoS指标等有很高的要求.传统的IP路由网络无法满足这些要求.面向连接的光网络能够较好地满足这些要求,但也面临着许多挑战.分析了科研网格应用的特点及其对光网络控制和管理的特殊要求,重点分析比较了几种现有的光网络控制和管理方式,归纳和总结了此领域尚待研究的问题,最后提出了Lambda Grid和OVPN等新的研究方向.

高速网络TCP改进协议NS2仿真性能比较

传统TCP协议在现代高速网络中传输性能存在瓶颈。基于NS2,通过改变瓶颈带宽、往返时延及TCP并行流数等参数,仿真实验了各种TCP改进协议的传输性能,在吞吐率、时延和丢包率等性能指标上对各种协议进行比较。结果表明,多数改进协议在某些方面表现出比传统TCP协议更好的性能,其中采用显式拥塞反馈改进方案的XCP和VCP协议性能表现最好。

双层IP地址空间体系结构

互联网面临的挑战之一就是路由系统的可扩展性.路由表的快速增长以及越来越频繁的BGP更新,对核心路由器的性能、复杂性、能耗和成本产生了越来越大的压力.近年来,大量网络研究人员正在针对这些问题寻找解决方案.将现有的IP地址分解为标识和位置的思想,是重要的研究方向之一.提出一种新的标识与位置分离方案,形成双层地址空间体系结构,克服了可实现性和可部署性的困难,在缓解路由系统扩展性难题的同时,解决了IPv4地址耗尽的问题.除了对DNS作简单的修改并增设一种网关设备外,原有的骨干网和用户网不作任何改动.

基于UDP的传输协议性能比较与分析

在介绍协议基本原理的基础上,通过实验,对几种典型的基于UDP的传输协议的吞吐率、公平性、后向兼容性、传输效率等性能指标作出了比较全面的评价,并实验分析了各种参数对传输性能的影响。最后总结实验结果,提出了本领域开放性的问题及有待进一步研究的方向。

网络测量与分析研究综述

网络测量与分析是人们认识、了解、更好地利用网络的重要手段,为互联网的科学管理和有效控制及互联网的发展与利用提供科学依据。介绍了网络测量与分析的主要研究内容,以及国内外相关领域的研究现状,并对网络测量的关键技术进行了分析,同时给出了网络测量的常用工具的性能比较。最后展示了中美俄环球科教网络GLORIAD的网络测量的应用案例。

基于UDP的高速网络传输协议研究

分析了基于UDP的改进高速网络传输协议的基本原理,详细阐述了近年来提出的一些典型的基于UDP改进传输协议的主要设计思想。通过建立端到端的高速网络试验床,评价了RTT及丢包率对RUBDP、Tsunami、UDT、PA-UDP四种传输协议吞吐率的影响,实验结果表明丢包率对于四种传输协议的吞吐率影响比较大。

TCP改进协议在高速长距离网络中的性能研究

随着高速网络的发展,一系列适合于高速长距离网络的TCP传输协议被相继提出。分类总结了近年来提出的各种改进的TCP传输协议。在此基础之上,分别基于仿真工具和真实网络对目前存在的传输协议性能进行了评价,并做出了详细的评价分析。在归纳和总结目前TCP传输协议研究中存在的问题的同时,提出了下一步研究的方向。

多重慢启动TCP协议研究

多重慢启动TCP协议是为了适应高速网络的发展而提出的一类标准TCP协议的改进协议.本文首先分析了多重慢启动TCP协议的原理,然后详细阐述了近年来提出的一些典型多重慢启动TCP协议,最后对多重慢启动TCP协议下一步的工作方向进行了展望.

终端性能自适应传输协议

随着各种应用的需求和光网络技术的飞速发展,互联网领域出现了高速长距离光网络.最新研究发现,由于当前各种科学应用的迫切需求以及网络带宽的迅速提高,网络速率已经远远超出了终端系统的处理能力.在高速长距离光网络环境中,拥塞已经从网络转移到了终端,终端系统的处理能力逐渐成为传输速率的瓶颈.因此,各种终端性能自适应的高速传输协议应运而生.基于这一类协议改进的不同思路,对它们进行了分类描述,重点分析了这些协议的拥塞检测和速率适配机制以及各自的优缺点,在归纳和总结目前研究中仍然存在的开放性问题的同时,提出了进一步的研究方向.

基于边缘优先的ICN缓存协作策略

针对信息中心网络(ICN)环境下缓存内容放置优化问题,提出一种边缘优先逐级反馈的缓存协作策略(ECCS)。该策略通过将缓存决策提前至请求转发阶段,将下游节点的缓存决策信息及内容统计信息逐级反馈给上游节点,以达到缓存信息即时更新、辅助上游节点完成协作缓存的目的。实验结果表明,ECCS在服务负载减少率、平均跳数减少率和平均缓存命中率等方面与现有方法相比有显著优势。

一种基于缓存交互的命名数据网络拥塞控制算法

研究了命名数据网络(NDN)的拥塞控制。为了解决突发流量问题和提高吞吐量及网络资源利用率,考虑了路由器缓冲区大小与拥塞控制机制的相互影响以及NDN内部署缓存这一重要特性,提出了一种基于缓存交互的NDN拥塞控制算法。该算法通过利用NDN中的路由器缓存,在逻辑上动态扩充缓冲区大小并控制Data包的发送速率,同时与现有的NDN拥塞控制算法相结合,动态调整Interest包发送速率阈值,以平滑突发流量,缓解网络拥塞。基于ndn SIM的仿真实验结果表明,该算法能有效提高NDN的传输效率、吞吐量和网络资源利用率。

基于HTML5的浏览器端多线程下载技术

针对传统浏览器单线程下载效率低下、过度依赖目标服务器的问题,研究提出了基于HTML5的浏览器端多线程下载技术.基于HTML5 Web Workers技术,实现了浏览器端多线程下载功能;利用分段下载技术,实现了单一文件的多源下载;利用HTML5 File System API加Blob对象的技术,实现了浏览器端文件片段的合并功能.实验结果表明,本文提出的方法对于大文件下载,或者高延迟、高丢包率的网络下载环境,效率明显优于单线程下载技术.

LISP-HIMS:一种基于LISP的层次化标识映射系统

针对目前全球路由表规模高速增长的问题,IETF提出可以通过分离主机的身份标识和路由标识地址空间来重新考量互联网寻址体系结构。思科公司提出的LISP(Locator Identity Separation Protocol)是基于该思想提出的主流方案之一。首先提出一种新的基于LISP的层次化标识映射系统,以克服目前其他LISP映射系统的不足,然后详细阐述该系统的模型、工作模式以及主机身份标识的分配方案;最后与其他LISP映射系统进行了分析与比较,结果表明,该系统具有良好的可扩展性以及更低的映射信息查询时延。

移动边缘计算技术在高铁通信网络中的应用

随着高铁的日益普及,在高铁列车与地面之间建立移动数据通道,满足车地数据传输以及旅客上网的需求,成为越来越迫切的问题.现有GSM-R和LTE-R的解决方案,还存在带宽小、时延大、传输不稳定等问题.为此,本文提出采用移动边缘计算(Mobile Edge Computing,简称为MEC)技术来优化高铁通信网络.主要思想是在车厢和基站部署MEC服务器,经过两级MEC服务器的协同配合,达到复用空口链路、提升无线传输稳定性和降低时延的目的,并最终提升用户体验.通过实际网络试验结果显示,该方案可显著提升传输速率、减小传输时延.

一种差异化可靠传输控制机制

【目的】随着网络通信技术和应用的快速发展,互联网推动了大量新型应用的出现,这些应用的性能需求也越来越精细化和差异化。许多应用(比如实时流媒体应用)可以容忍一定程度的数据丢失。然而,传统的通用网络传输协议不提供灵活的可靠度保证服务。【方法】本文设计了一种新型的通用的差异化可靠传输控制协议(DRTP),旨在为上层应用程序提供差异化和确定性的可靠度保证,并且保证传输效率。【结果】本文重点介绍DRTP协议的重传控制机制,主要避免超时的触发,减少在当前传输可靠度满足应用可靠度需求时不必要的数据重传次数。本文在NS3上进行仿真实验,也在Linux内核上进行系统开发并测试,验证其传输效果。【结论】实验结果表明,在具备一定程度丢包率的网络链路上,相对于现有TCP协议,该机制不仅能保证应用可靠度需求,还能提供更好的传输吞吐率。

高速长距离网络传输性能优化

从传输协议和网络节点两方面分析高速长距离网络传输性能的影响因素,介绍中间节点拥塞避免、减少主机负载以及改进传输协议等各种性能优化方法,并结合仿真和实际网络实验验证,指出各种技术的优缺点。对传输性能优化技术进行总结并给出设计终端性能自适应的传输协议。

BBR-TCP协议实验性能评价

随着网络技术的发展,核心设备路由器的缓存容量在不断增加,基于丢包的拥塞控制机制引发了Buffer Bloat和带宽利用率低等问题.为此,Google最近提出了一种基于瓶颈带宽和往返时延测量的拥塞控制协议BBR,引起了广泛关注.由于BBR新近提出不久,目前缺乏对其性能评估的工作.本文通过实验对BBR协议进行了比较全面的性能分析和评估,包括协议的传输效率、收敛性及公平性等,并在此基础上,提出了BBR协议下一步的改进思路.