可编程网络流量公平调度研究综述

网络数据包调度是一个经典的多维决策问题,其核心在于网络设备中如何实时地做出数据包入队和出队的合理决策。在该领域中,流量公平调度是一个备受关注的重要课题。为了保障网络服务等级、缓解链路拥塞以及有效应对网络攻击,快速、公平且通用的调度算法显得至关重要。传统的数据包调度算法实现了公平的带宽分配和流量隔离,但随着软件定义网络(SDN)和可编程网络的出现和发展,灵活且可重构的网络编程方式催生了许多国内外学者提出创新性和实用性的公平调度方案。本文围绕流量公平调度问题,系统地总结了实现公平调度的6种技术路线,并展望了未来的研究方向。

面向可编程网络的高可靠路由优化算法研究

随着网络规模的不断扩大和复杂度的增加,网络的可靠性和性能变得越来越重要。在可编程网络中,路由优化算法成为提高网络性能和可靠性的重要手段之一。在网络中,路由优化是一个非常重要的问题,因为它直接影响网络的性能和可靠性。传统的路由算法存在一些问题,如收敛速度慢、资源利用率低等。为了解决上述问题,提出了一种新的路由优化算法,即结合Bellman-Ford的双向Dijkstra算法进行最短路径计算。具体来说,首先从可编程网络入手,分析了传统的路由算法存在的问题;接着,为了改进传统Dijkstra算法中无法对存在负权边进行求解的不足,在存在负权边时融入Bellman-Ford算法进行求解,对所有边进行V-1次松弛操作,预处理出源点和汇点到每个节点的距离上界,从而减少计算量;然后通过预处理出源点和汇点到所有节点的最短路径长度的上界,可以减少Dijkstra算法的搜索范围,从而提高搜索效率;最后通过仿真对所提出的算法进行了验证,并与传统的路由算法进行了比较。实验结果表明,所提出的算法在收敛速度、资源利用率等方面均表现优秀,能够有效提高网络的性能和可靠性。因此,以上的研究具有一定的理论和实际意义,对于网络技术的发展具有重要的参考价值。

支持增量式编程的多模态网络环境

当前,多模态网络编程模型与底层硬件紧耦合、强相关,导致网络程序呈现扁平化和单片化特征.因此,持续开发模态程序效率低下且极易出错,制约了网元设备的可用性和可靠性.为此,本文提出面向多模态网络的编程环境(PINet’s Programming Environment,PPE),支持增量式开发网络协议与功能.基于“巨型交换机”思想,PPE提出了一种平台无关的编程模型及语言,支持模块化编程和跨平台移植,通过模块单元的灵活组合提高网络程序的开发效率.同时,针对上述模型设计了前后端分离的编译系统框架.该系统自动化解析并组合分布式的模态程序,通过优化报文处理逻辑自动适配硬件资源约束.实验结果表明,在不影响硬件性能的基础上,PPE能够降低20%的程序开发量,同时引入编译时延和资源开销在合理范围内.

异步编程和反应式编程在网络软件开发中的应用

随着智能油气田的建设,数据服务将发挥越来越重要的作用,对提供数据服务应用系统的容量、健壮性、响应时间等性能也提出了更高的要求,其反应式系统所要解决的问题与此相同。本文将从经典的服务器模型出发,并逐步引出异步编程和反应式编程,同时介绍异步编程与反应式编程的生态,最后以常见的Spring框架为例,比较了Spring框架反应式技术栈和传统技术栈的性能差异,得出了反应式技术栈相比于传统技术栈在处理高并发请求时有更好性能的结论。通过对反应式相关概念的研究,可为后续的信息系统建设提供一种新的思路。

基于Python的网络流量特征提取和图形化编程

研究开发了一个应用Python语言的图形化编程系统,旨在实现网络流量数据的特征提取,进而深化对网络流量行为的理解与分析。系统能够高效识别网络流量数据包,并将关键特征存储至.csv格式文件中,为后续的机器学习与深度学习研究提供数据支撑。另外,系统的图形化界面对代码执行过程进行可视化处理,简化了复杂操作的理解与执行过程。

基于熵权-离差最大化的BP神经网络编程能力评估方法

针对传统教学中编程能力难以评估的问题,本文提出一种使用反向传播(BP)神经网络评估学生编程能力的方法,组合熵权法和离差最大化法得出编程能力各指标权重并计算出学生编程能力综合得分,以优化评估模型的输入,通过调整隐含层个数增大模型输入空间,以减小评估模型输出误差。比较不同结构BP神经网络的评估效果,实验结果表明,隐含层个数为2时评估模型输出误差最小,模型预测准确率为90.91%,能够对学生的编程能力进行评估。

“可编程控制器”课程网络教学资源建设与应用

在“可编程控制器”课程网络教学资源建设与应用过程中,要深入分析课程教学内容结构,了解学生实际学习情况,以此利用网络技术获取教学资源,通过对网络教学资源进行整合与提炼,制作高质量的能够满足教师教学需求和学生学习需求的教学资料,发布在已建设的教学平台。在课程实践教学活动中,通过设计多样的教学方式引导学生应用教学平台进行学习,加强学生对教学内容的理解和掌握,提高学生学习效率,促进课程教学信息化发展。

Matlab神经网络工具箱编程和Delphi对其调用

针对电弧炉炼钢氧化期是一个复杂的物理化学反应过程，难以建立机理模型，利用Ｍａｔｌａｂ神经网工具箱建立ＢＰ神经网预测模型，并详细讨论该模型的编程设计问题。利用ＯＬＥ自动化，用Ｄｅｌｐｈｉ编写人机交互界面来指导冶炼生产。

BP网络监测模型的Matlab＆Delphi混合编程

结合Matlab和Delphi各自的优点,利用M文件的传输技术将Delphi和Matlab连接起来,开发出界面友好,功能强大的BP神经网络应用系统,并利用该系统建立了大坝变形监测模型。模型的实际应用表明,该系统具有建模方便、快捷、拟合预测精度较高的优点。

使用Delphi进行基于中间件TH—MT的网络编程

TH—MT清华信息传送系统是新一代应用开发平台,提供了安全可靠的远程通讯手段,允许应用系统跨越不同的网络平台、数据库和操作系统,成为构建大型分布式应用系统的基石。本文简要介绍中间件TH一MT及基于TH-MT的编程,并给出使用Delphi5实现基于TH-Mt的通讯监控系统实例。

基于片上系统的可配置卷积神经网络加速器的设计与实现

针对现阶段卷积神经网络(CNN)加速器的设计只能部署在单一现场可编程门阵列(FPGA)平台、不支持硬件平台升级迭代的问题,设计了一种基于片上系统(SoC)的可配置CNN加速器。该加速器具备以下2个特点:(1)在电路设计中将数据位宽、中间缓存空间大小、乘法器阵列(MAC)并行度作为一种可选配置参数,通过调整资源使用量,使得该加速器能够适配不同FPGA硬件;(2)提出了动态数据复用的策略,通过对比数据传输过程中不同复用方式下的总参数量差异,动态地选择复用方法,以减少数据传输的等待时间,提高乘法器阵列利用率。该方案在ZCU104板卡上进行了实验,实验结果表明,当数据位宽选择8、乘法器阵列并行度选择1024、核心运算模块工作在180 MHz时,卷积运算阵列峰值吞吐量为180 GOPs,功耗为3.75 W,能效比达到47.97 GOPs·W^(-1),对于VGG16网络,其卷积层的平均乘法器阵列利用率达到84.37%。

造纸机分布传动可编程控制器PCC系统的应用

PCC可编程控制器以其强大的数据处理能力、高运算速度和可靠网络连接等优势,在在造纸工业中得到广泛应用,充分发挥其优势有助于推进造纸机的智能化发展、提升造纸机的技术水平。对此,简述了PCC系统控制原理,设计了以PCC B&R 2005为主控制器、操作面板为人机界面、PROFIBUS现场总线为通信方式的造纸机分布传动控制系统,对系统中主要硬件选型与配置、系统通信方式、下位机软件设计等进行了详细说明,并基于组态王与PCC进行造纸机分布传动上位机监控界面的设计,以期提高造纸机分布传动控制系统的控制精度、实时性和稳定性。

基于计算机网络安全的系统软件编程运维策略研究

网络安全是互联网行业中的一大研究热点,同时也是大众所关注的焦点问题。随着计算机技术的飞速进步,我国已然迈入信息化时代,网络的覆盖面不断拓展,影响力不断加深。计算机网络技术推动了社会各行业的发展与变革,改变了人们的日常生活,保障网络应用的安全性具有极为重要的现实意义。计算机网络安全需依靠相对应的软件编程与系统运维来维系,笔者在研究软件编程时明确开发环境、探寻恰当的编程方法并合理规划编程流程,在研究系统运维时结合多元化的计算机网络基础来制定科学可行的运维方案,旨在为计算机网络安全提供可靠保障。

支持多个网络功能共存的可编程数据平面虚拟化

网络虚拟化允许多个虚拟网络在同一物理基础设施上共存,有利于未来网络技术的增量部署。然而,当前可编程数据平面提供独占的数据平面抽象难以同时支持多个网络功能,该文提出一种支持并行流水线的虚拟化可编程数据平面结构(Virtualized P4-based Programmable Data Plane architecture with Parallel Pipeline,VirtP6),允许在单个物理设备上运行多个相互隔离的网络功能。VirtP6改变了可编程数据平面的单一流水线结构,引入并行的多个数据包处理流水线,实现了可编程数据平面的虚拟化,并保证了不同虚拟网络功能之间的资源隔离、流量隔离和访问隔离。最后,针对VirtP6的虚拟化开销、隔离性、可扩展性、网络适用性能进行实验评估。实验结果显示,与HyperP4相比,VirtP6大大降低了虚拟化开销,将延迟减少了68%,吞吐量提高了75%,具有良好的隔离性和扩展性。

多模态网络可编程交换机的可配置限速机制研究

为满足多模态网络环境的底座设备对不同网络模态的业务处理需求,网络管理人员需要为不同网络模态的流量分配其所需的数据传输通道。本文基于软件定义网络(SDN)架构对新型网络模态的支持,为多模态网络环境底座设备的软件交换机提供可动态配置的流量控制模块,控制面扩展了南向协议(POF)中端口状态更新消息用于数据面上报实时流量状态信息,控制器根据网络拓扑状态下发指令更新消息配置各种流量的最大转发速率;同时在数据面交换机的输出侧设计并实现了一种基于信用量的流量整形器,对端口队列进行统一调度,确保流量以不超过指定阈值的速率输出,保障了网络带宽资源的高效利用。针对多个线程读写队列引发的读写一致性问题,本文引入了无锁化方案,使用DPDK的原子保证操作和无锁环形队列,避免了读写过程中频繁的加锁和解锁。实验结果显示,与朴素的基于共享内存和互斥锁的限速方案相比,本方案可以有效降低上限带宽传输时的速率抖动,当限速阈值为3 Gbit/s时,可降低限速抖动约54%。

基于可编程平台的标识网络移动性管理机制

标识网络的提出解决了传统TCP/IP网络中IP地址“二义性”带来的移动性问题,然而标识网络的颠覆式创新在现网中部署存在困难。随着协议无关的可编程平台技术不断发展,为解决标识网络部署困难带来可能,为标识网络的大规模推广带来便利条件。该文提出一种基于可编程平台的标识网络移动性管理机制,结合可编程平台数据与控制分离的特点,在数据平面设计一套报文处理与转发逻辑实现数据报的解析与转发,在控制平面设计包含四个模块的控制系统实现设备身份认证与映射注册、跨接入域通信的映射查询、移动终端跨接入域移动切换等网络功能。基于可编程平台搭建了标识网络原型实验系统,对基于可编程平台的标识网络移动性管理机制的功能和性能进行实验测试评估。结果表明,该机制能够支持标识分离映射、标识发布与查询、设备移动切换等功能,性能满足大部分实时应用需求。

EAGLE:一种内核态及用户态中基于遥测数据图的网络遥测方案

网络遥测是一种新型的网络测量技术,具有实时性强、准确性高、开销低的特点。现有网络遥测技术存在无法收集多粒度网络数据、无法有效存储大量原始网络数据、无法快速提取及生成网络遥测信息、无法利用内核态及用户态特性设计网络遥测方案等问题。为此,提出了一种融合内核态及用户态的、基于遥测数据图和同步控制块的多粒度、可扩展、覆盖全网的网络遥测机制(a nEtwork telemetry mechAnism based on telemetry data Graph in kerneL and usEr mode,EAGLE)。EAGLE设计了一种能够收集多粒度数据且数据平面上灵活可控的网络遥测数据包结构,用于获取上层应用所需的数据。此外,为快速存储、查询、统计、聚合网络状态数据,实现网络遥测数据包所需遥测数据的快速提取与生成,EAGLE提出了一种基于遥测数据图及同步控制块的网络遥测信息生成方法。在此基础上,为了最大化网络遥测机制中网络遥测数据包的处理效率,EAGLE提出了融合内核态及用户态特性的网络遥测信息嵌入架构。在Open vSwitch上实现了EAGLE方案并进行了测试,测试结果表明,EAGLE能够收集多粒度数据并快速提取与生成遥测数据,且仅增加极少量的处理时延及资源占用率。

基于真值表的函数自动生成的神经网络模型

作为目前最常见的程序综合问题,示例编程通过用户提供的输入/输出示例生成程序,为编程能力不足的开发者提供了便利。近年来,示例编程已经被应用于Microsoft Office Excel办公软件的自动编程,以及勘探、测井、航空航天等领域。鉴于目前示例编程鲜有关于二进制流的研究,本文针对基于真值表函数自动生成问题具有函数表达式的语法符号序列中各语法符号的关系与它们的距离大小无关、函数表达式的生成语义规则与布尔向量函数采样的结果长度无关的特点,设计了一种神经网络模型和算法,在程序综合、功能等价和序列匹配的指标上分别取得了70.56%、64.66%、0.6355的结果,分别优于现有最先进的程序综合模型55.07%、49.70%、0.5690。

基于DELPHI的网络视频编程

Delphi被称为第四代编程语言,它具有简单、高效、功能强大的特点。和VC、VC++等编程语言相比,Delphi更简单、更易于掌握,而在功能上却丝毫不逊色,集成了多种语言的特点,可以开发出灵活强大的程序。在各种聊天程序、聊天室中,常常用到网络视频技术,开发网络视频程序的工具有很多,Delphi是很多程序员喜爱的一种。本文就笔者开发的基于Delphi的网络视频编程进行分析阐述,并给出部分Delphi的相关代码。

一种状态可编程交换机的流量控制方案

随着网络应用的功能和服务需求的多样化,网络流量的类别也逐渐丰富,如何为不同类别的流量提供区分的QoS服务成为亟需解决的问题。该文为基于SDN网络的交换机增加了一种可编程的流量控制机制,控制面通过开放的编程接口配置交换机,使其为不同数据流提供带宽保障。提出并实现了一种针对优先级队列的调度算法,为流量构建其所需容量的数据传输通道,保障了网络资源的高效利用。实验结果显示,各类流量可以按照指定的带宽执行转发,其他流量发生变化时,给定流量的带宽波动不超过2%;且在长度为78 Bytes的小包情况下,高优先级的流量丢包率控制在1%以下。