一种面向会话的自适应负载均衡算法

在论述负载均衡技术相关工作的基础上,基于IP报文头多域分类方法,提出自适应负载均衡算法MSF(minimum sessions first),通过动态调整TCP流数目最少的流束,能够在各处理节点间保持动态负载均衡的同时维持会话的完整性.模拟结果表明,MSF算法具有设计简洁、负载均匀度好、重映射破坏度小、会话完整性破坏度小等优点,对不同负载具有良好的综合性能.该算法已经成功地应用在国防科学技术大学计算机学院研制的高速网络安全设备中,在保持较好的负载均衡效果的前提下保证了会话的完整性,提高了网络安全设备的性能.

面向流管理的哈希算法研究

网络流的识别与管理在网络应用中有着重要作用。但是,随着网络链路速度的迅速提高,流管理变得越来越困难。哈希算法由于其常量查找时间和存储开销小的特点而具有很好的实用价值。本文首先提出了衡量流管理哈希算法性能的标准,然后提出了一个CRC20的哈希算法,并从理论与模拟实验两方面将它与其它几种哈希算法进行了对比,证明了所提出的CRC20算法具有较好的计算性能和很好的访存性能,适合高速网络链路中的流管理应用。

可重构路由器报文转发引擎设计与实现

网络处理功能的时空演化特性要求可重构路由器报文转发引擎除具有基本报文分组交换能力外,还应具有可重构能力。针对上述需求,构建了面向可重构路由器的报文转发引擎构件重构模型,并基于Pass-Through模式设计实现了可重构FPGA器件与网络处理器相结合的程序/电路构件运行环境。系统实现与应用测试结果表明,可重构路由器报文转发引擎在保证高吞吐率、低延迟的报文转发处理性能的同时,可有效支撑多样化业务构件灵活重构与映射。

基于FPGA的可重构硬件实现技术研究

依据可重构技术原理,探讨了基于FPGA的可重构硬件实现方法。在介绍目前路由器发展所面临问题的基础上,指出可重构路由器是解决这一问题的理想途径。首先简要介绍了可重构的发展历史以及在路由器中的应用,然后对FPGA的可编程原理和配置实现做了详细介绍。最后提出了基于FPGA的硬件重构方法。

一个2D-Mesh路由器模型系统

自适应路由器是 MPP研究领域中的一个重要研究课题。本文实现了一个路由器模型系统 ,介绍了几种自适应无死锁路由算法 。

高性能路由器中的分组非精确调度技术

随着网络带宽的不断提高,分组到达路由器的时间间隔不断缩短,对路由器处理分组的速度提出了新的要求。传统的分组调度算法,如WFQ,由于性能和可扩展性等问题,难以在高性能核心路由器中实现。为此,提出了分组非精确调度技术,在不影响应用QoS的前提下对经典的调度算法进行修改,通过简化硬件设计提高调度器的服务能力。模拟分析表明,采用非精确调度技术的SLQF算法的延时特性与传统算法LQF基本一致。

面向下一代互联网实验平台的新型报文处理模型——EasySwitch

下一代互联网实验平台应能提供网络原型系统快速开发及部署能力,以有效支撑新型互联网体系结构关键技术的实现和验证.基于FPGA(Field Programmable Gate Array)技术构建的网络实验平台可以提供较高的可编程性和性能,而它对硬件逻辑设计能力的要求则严重限制了平台的广泛应用.新型报文处理模型EasySwitch通过优化设计并预置通用报文交换及处理逻辑,有效实现用户定制报文处理逻辑与通用报文处理逻辑解耦;良定义的用户模块接口则使用户仅需关注业务特定逻辑实现,有效简化用户逻辑设计.理论分析表明,EasySwitch可通过提供确定性资源约束模型,有效支持FPGA资源的优化利用.此外,EasySwitch具有较低的报文调度处理延迟,对实验系统输入流量真实特性影响较小.EasySwitch模型在NetMagic平台的有效实现及应用表明该模型可为下一代互联网新型报文处理机制及协议的快速设计、开发和验证提供有力支撑.

几种超声NDE信号降噪方法的性能比较

为提高超声无损检测的准确性,需要对超声NDE信号中因随机分布于媒质中的大量散射微粒所引起的结构噪声进行降噪。由于信号和噪声的频谱范围基本重叠,传统的线性滤波方法不能提供理想的降噪结果。介绍了几种对超声NDE信号进行降噪的新方法:Wigner-Ville分布法、小波变换法和基于时间延迟的神经网络法,并从信噪比(SNR)、检测概率(PD)和估测深度(ED)等三个重要参数对它们的降噪性能进行计算机仿真实验的比较。结果表明:小波变换法和神经网络法的降噪效果较Wigner-Ville分布法要好。对实际信号的测试还表明,小波变换由于不像神经网络那样需要训练,是一种更为理想的超声NDE信号降噪方法。

基于较大流调整的安全分流算法

针对真实网络trace较大流数目少但其所占流量比重却很大的现象,提出只调整较大流的分流算法HAMF。模拟实验以真实网络trace为输入,验证表明该算法位流均衡性较好、流破坏率低、丢包率极低,符合安全处理要求。与SHI算法相比,各方面性能均有提高,但算法在可容忍的范围内复杂性有所增加。

面向多核网络分组处理系统的线程亲和缓冲区管理机制

基于通用多核架构的网络分组处理系统性能受到诸如分组IO开销高、多核共享内存及进程调度竞争大、页表缓冲表项失效率高等问题的困扰。为此提出一种基于通用多核网络分组处理系统、面向高速分组转发应用的线程亲和缓冲区硬件管理机制,并在网络专用协处理引擎上实现。该机制采用无中断的线程亲和调度策略,将包含控制信息与缓冲区地址信息的描述符和分组数据按照分组处理的线程号链式地对应加载在多个地址连续的共享缓冲区中。基于通用多核和现场可编程门阵列平台进行报文转发测试,实验结果表明,采用线程亲和缓冲区管理机制能使平均报文转发处理性能提升12.4%,有效地降低IO开销和TLB表项失效率。

对软件定义网络数据面抽象的重新思考

提出了一种基于标签的更加灵活的SDN交换机数据面抽象——LabelCast。LabelCast利用标签交换机制解决SDN交换机中的复杂规则匹配问题,采用Cast程序扩展机制解决交换机转发面的功能可编程问题。LabelCast不但可以简化SDN数据面规则匹配复杂性,还可以通过在数据面加载应用的处理程序支持可编程的数据面功能扩展。

BFPC:一种新型的基于Bloom Filter的报文分类算法

Bloom Filter是一种支持高速数据查询的数据结构,已被广泛应用到各个领域,包括路由查找、串匹配[1]等。本文将重点研究Bloom Filter在报文分类领域中的应用,提出一种新型的报文分类算法——BFPC,阐述BFPC算法的基本思想,并通过实例对该算法进行了描述。最后,对BFPC算法与其他报文分类算法进行了性能比较。

网络处理器并行性能模型及多线程停顿特性

对影响多处理器与多线程的网络处理器性能因素进行分析,提出了网络处理器并行性能模型NP3M,给出了影响其性能的主要原因,并对多线程并行数目与处理单元并行以及网络处理器整体系统性能之间的关系进行了研究与实际测试,对NP3M模型进行了验证,并给出了相关的结论。

CSRouter:服务可扩展的路由器体系结构

互联网应用的发展促进了网络从面向端—端数据传输的"管道"向集成计算资源、存储资源和网络资源的"平台"模型的发展。以统一交换技术为基础的路由器系统区域网连接转发引擎、服务单元和存储单元等资源,建立了新型计算—存储—转发处理模型。基于NetMagic平台和IEF交换系统实现了CSRouter原型系统。报文缓存应用测试表明,路由器系统区域网能够在转发引擎和服务单元之间提供高带宽高可靠的互连,基于系统区域网的路由器能够利用计算资源和存储资源对IP报文进行深度处理,加速网络应用,增强路由器服务可扩展性。

一个2D-Mesh上的完全自适应路由器设计

路由器在大规模并行处理机系统 (MPP)中 ,对互连网络通信性能和系统性能发挥起着关键作用 .本文根据所提出的完全自适应路由思想———基于通道方向的完全自适应路由 ,设计了一个 2D Mesh上完全自适应路由算法 .进一步 ,采用了一种新的高速网络互连技术———源同步技术 ,最终设计、实现了一个高效、简洁的完全自适应路由器 ,并在XilinxXACT的CAD工具上进行了模拟验证 .

一种密集通道多协议传输技术的硬件设计与实现

本文介绍了一种适合通道密集、多用户协议、低速率接入的广域网络互联技术,即密集通道多协议传输技术,提出了以cPOS+FPGA技术解决密集通道传输、通道无关性和模块化多协议三大关键技术的设计方案与实现。

超声多普勒栓子信号的小波特征提取及分类应用

采用超声多普勒技术无损检测栓子,有积极的临床意义。为降低探头或病人移动引起的干扰对检测栓子的影响,从超声多普勒信号小波变换的两个角度研究相应特征参数的提取。先根据小波尺度图分析信号波形的奇异性,提取表征尺度图特征的横向和纵向参数;然后提出自适应小波包基分析方法,提取表征信号最优逼近特性的能量、尺度等参数。综合两方面特征,通过求解Fisher广义最佳鉴别平面,建立起一个超声多普勒栓子信号分类系统。通过对300例仿真和298例临床采集的脑动脉超声多普勒信号的试用。结果表明:系统对训练集和测试集的栓子信号检测率分别达99.0%和98.5%。可见,本方法比传统方法在检测准确性上有了较大的提高,有望应用于栓子信号的临床自动检测。

域间IP欺骗防御服务扩展

拒绝服务攻击严重影响Internet的可用性,而攻击者通常采用源IP欺骗方式,使得网络防御更加困难.尽管已经提出许多防御IP欺骗的机制,但只是部分部署,防御效果差.本文首次提出一种域间IP欺骗防御服务扩展机制-MASK,在给定防御节点覆盖的情况下,延伸防御机制保护范围,增强节点的防御能力.借鉴Transit-Stub AS模型,根据BGP消息MASK节点代理邻居中Stub AS与目的端AS协商标识,共享源IP地址空间信息,向Stub AS提供IP欺骗防御服务.同时利用BGP消息约束源-目的端之间MASK会话数,减小了标识的计算和存储开销.MASK不仅扩大了防御机制保护范围,且提前过滤了IP欺骗数据流.应用Routeview提供的RIB进行评估,MASK在相同覆盖下能够扩展IP欺骗防御机制的保护范围,是一种高效的域间IP欺骗防御机制,可为建设新一代可信网络提供有力支撑.