未来互联网体系结构与协议

前言

本书结构

致谢

第一部分使能技术

第1章T比特分组交换机的光学交换结构3

1.1光学交换结构4

1.1.1波长选择架构6

1.1.2波长路由架构7

1.1.3平面交换架构9

1.2光学设备建模9

1.2.1物理模型10

1.2.2设备特征化11

1.2.3多平面的具体问题13

1.3可扩展性分析14

1.4成本分析16

1.5结果19

1.5.1总交换带宽的可扩展性19

1.5.2CAPEX估计20

1.6结论21

参考文献22

第2章宽带接入网络：现在和未来的方向24

2.1引言24

2.1.1当前的宽带接入方案24

2.1.2无源光网络25

2.1.3扩展范围：LR-PON27

2.2技术和演示28

2.2.1使能技术28

2.2.2LR-PON的演示29

2.3LR-PON研究的挑战30

2.3.1低成本器件：无色ONU30

2.3.2资源分配：多线程轮询的动态带宽分配30

2.3.3流量控制：行为感知的用户指定31

2.4到达终端用户：无线光学宽带接入网络32

2.4.1WOBAN体系结构32

2.4.2WOBAN的动机33

2.4.3WOBAN研究的挑战34

2.5结论35

参考文献35

第3章IP/WDM网络的光学控制平面和一种新型统一控制平面架构38

3.1引言38

3.2光学控制平面设计概述39

3.2.1链路管理协议39

3.2.2GMPLS路由协议40

3.2.3GMPLS信令协议41

3.3IP-over-WDM组网体系结构42

3.3.1叠加覆盖模型43

3.3.2点和增广模型43

3.4光学控制平面设计的一种新方法：一种光学层结构统一的控制平面架构44

3.4.1统一控制平面的节点架构44

3.4.2光学层结构配置45

3.5结论59

参考文献60

第4章认知路由协议及体系结构64

4.1引言64

4.2移动感知路由协议65

4.2.1背景65

4.2.2方法66

4.2.3好处68

4.2.4协议架构69

4.3频谱感知路由协议70

4.3.1背景70

4.3.2方法71

4.3.3好处73

4.3.4协议架构74

4.4结论75

参考文献75

第5章网格组网78

5.1引言78

5.2网格78

5.2.1网格计算79

5.2.2Lambda Grid网络80

5.3云计算80

5.4资源81

5.4.1网格网络资源81

5.4.2光网络试验床和项目81

5.4.3计算资源83

5.4.4其他资源84

5.5调度84

5.6光电路交换和光突发交换86

5.6.1对基于OCS的网格的研究86

5.6.2对基于OBS的网格的研究88

5.7结论89

参考文献89

第二部分网 络 架 构

第6章主机标识协议概览95

6.1介绍95

6.2当前互联网的主要问题96

6.2.1通用连接的断开96

6.2.2对移动和多宿主支持不佳96

6.2.3不必要的流量97

6.2.4缺乏验证、隐私和可靠性97

6.3HIP架构和基础交换98

6.3.1基础98

6.3.2HITs和LSIs99

6.3.3协议和包格式100

6.3.4详细的分层103

6.3.5功能模型104

6.3.6潜在弊端105

6.4移动性、多宿主和连接106

6.4.1基于HIP的基本移动性和多宿主106

6.4.2促进网络交汇107

6.4.3寻址领域间的移动性107

6.4.4子网移动性108

6.4.5应用级的移动性109

6.5隐私、可靠性和不必要流量110

6.5.1隐私和可靠性110

6.5.2减少不必要的流量111

6.6HIP现状112

6.7总结114

致谢114

参考文献114

第7章合约交换：管理跨域动态118

7.1合约交换格式119

7.2架构因素120

7.2.1对等点间的动态合约120

7.2.2合约路由120

7.3合约链接：救助和远期124

7.3.1救助远期合约（BFC）125

7.3.2正式化BFC的定价125

7.3.3BFC性能评估127

7.4总结132

参考文献132

第8章PHAROS：下一代核心光纤网络架构134

8.1引言134

8.2背景136

8.3PHAROS架构：概述137

8.4资源分配140

8.4.1资源管理策略140

8.4.2保护142

8.4.3剧本144

8.4.4子拉姆达疏导146

8.5信令系统146

8.5.1控制平面操作148

8.5.2故障通知149

8.6核心节点实现150

8.7性能分析152

8.8结论153

参考文献153

第9章网络服务的定制化155

9.1背景155

9.1.1互联网架构155

9.1.2下一代互联网155

9.1.3数据路径可编程性156

9.1.4技术挑战156

9.1.5网络内处理方案157

9.2网络服务157

9.2.1概念157

9.2.2系统架构159

9.3终端系统接口和服务规范160

9.3.1服务管道160

9.3.2服务组合161

9.4路由选择和服务安置162

9.4.1问题陈述162

9.4.2集中式的路由寻址和安置163

9.4.3分布式选路和安置164

9.5运行时资源管理164

9.5.1工作负载和系统模型165

9.5.2资源管理问题165

9.5.3任务复制165

9.5.4任务匹配/映射166

9.6总结166

参考文献167

第10章支持互联网创新和演变的架构170

10.1面向一个新的互联网框架170

10.2当前架构的问题172

10.3SILO架构：为改变而设计173

10.4之前相关的工作176

10.5建模和案例研究177

10.6未来工作：SDO、未定、虚拟、silo镜像178

10.6.1虚拟化178

10.6.2SDO：“软件定义的光学器件”181

10.6.3其他开放性问题182

10.7用例研究182

参考文献183

第三部分协议与实践

第11章网络层中的分离路由策略187

11.1引言187

11.2后现代互联网架构项目的设计目标188

11.3架构概述189

11.3.1PFRI网络结构和寻址189

11.3.2PFRI转发190

11.3.3PFRI路由策略192

11.3.4PFRI数据包头机制193

11.4PFRI架构的扩展性193

11.5讨论196

11.6实验评价198

11.7其他新的方法199

致谢201

参考文献201

第12章多路径边界网关协议：动机和解决方案203

12.1引言203

12.2Trilogy项目204

12.2.1目标204

12.2.2Trilogy技术204

12.3多路径路由205

12.3.1更高的网络容量206

12.3.2可扩展的流量工程能力206

12.3.3改进的路径变化响应206

12.3.4增强安全207

12.3.5提高市场透明度207

12.4多路径BGP207

12.4.1域内多路径路由208

12.4.2域间多路径路由209

12.4.3其他解决方案的动机210

12.4.4mBGP和MpASS211

12.5总结和下一步工作215

参考文献216

第13章显式拥塞控制：命令、公平和准入管理218

13.1公平219

13.2比例公平的速率控制协议221

13.2.1局部稳定性的充分条件223

13.2.2说明性的仿真223

13.2.3两种形式的反馈224

13.2.4均衡调整225

13.3准入管理225

13.3.1阶梯式算法225

13.3.2阶梯式算法的鲁棒性226

13.3.3网络管理指南227

13.3.4阐述利用率和鲁棒性的权衡228

13.3.5缓冲区大小和阶梯算法230

13.4结束语231

致谢232

参考文献232

第14章KanseiGenie：用于无线传感器网络结构的资源管理和可编程性的软件基础设施234

14.1引言234

14.2传感结构的特征236

14.2.1通用服务237

14.2.2特定领域服务240

14.3KanseiGenie架构241

14.3.1结构模型241

14.3.2KanseiGenie架构242

14.3.3GENI扩展KanseiGenie244

14.3.4KanseiGenie的实现244

14.3.5KanseiGenie联合246

14.4KanseiGenie的定制和使用249

14.4.1如何定制KanseiGenie249

14.4.2垂直API和定制中的角色249

14.4.3KanseiGenie用法的逐步浏览250

14.5下一代网络中进化研究问题250

14.5.1传感器结构的资源规范250

14.5.2资源发现251

14.5.3资源分配251

14.5.4数据作为资源252

14.5.5网络虚拟化253

14.6结论253

参考文献253

第四部分理论和模型

第15章互联网交换机的缓存和调度理论257

15.1引言257

15.2缓存大小和端到端拥塞控制258

15.2.1缓存大小的四个启发性争论258

15.2.2流量往返模型和排队模型260

15.2.3排队延迟、利用率和同步262

15.2.4流量颠簸264

15.3交换机排队调度理论265

15.3.1交换网络模型266

15.3.2容量区域和虚拟队列267

15.3.3性能分析267

15.4报文级架构提议271

参考文献273

第16章随机网络效用最大化和无线调度275

16.1引言275

16.2LAD（作为优化分解的分层）276

16.2.1背景276

16.2.2关键思想和程序277

16.3随机NUM（网络效用最大化）278

16.3.1会话层动力学278

16.3.2数据包级动力学282

16.3.3约束层动力学283

16.3.4多个动力学的组合285

16.4无线调度286

16.4.1无冲突算法287

16.4.2基于冲突的算法290

16.4.3性能复杂度的权衡294

16.4.4下一步的研究方向297

致谢297

参考文献297

第17章双向网络和对等网络中的网络编码306

17.1网络编码背景306

17.2双向网络中的网络编码307

17.2.1无向网络中的单一多播308

17.2.2线性规划视角311

17.2.3类似互联网的双向网络中的单一多播312

17.2.4更严格的界限313

17.2.5多个通信会话313

17.2.6多播的源自主属性314

17.3对等网络中的网络编码314

17.3.1网络编码下的节点辅助内容分发315

17.3.2网络编码下的节点辅助流媒体316

17.4总结318

参考文献319

第18章网络经济：中立性、竞争和服务差异化322

18.1中立性324

18.1.1模型325

18.1.2单边和双边定价的分析326

18.1.3用户福利和社会福利328

18.1.4比较328

18.1.5结论331

18.2竞争332

18.2.1模型333

18.2.2电路类比334

18.3服务差异化339

致谢340

参考文献340

索引343