因特网的快速发展给人类社会带来了跨时代的改变,其在社会活动、日常生活等方面发挥的作用也日趋重要。一旦发生网络故障,将给人们的生活带来极大的不便,甚至可能使整个社会陷入瘫痪。网络的生存性体现在网络的容错容侵方面,具体是指网络在遭受攻击、出现故障或重大意外事故时,仍能够及时完成任务的能力,包括故障检测、故障定位、故障通知和故障恢复四个方面。网络的分层特性,决定了网络的生存性尤其是多层网络的生存性成为急需发展的关键技术。Overlay网络是架构在IP网络之上,利用网络分层特性来提高网络生存性的典型范例,被认为是解决IP网络异常的一种有效替代方法。Overlay网络大致可以分为两类,Routing Overlay和Storage and Lookup Overlay,Routing Overlay节点具有路由功能,例如RON网络;Storage and Lookup Overlay用在分布式系统中,例如P2P网络(本文所研究的Overlay网络如不做说明,都是指Routing Overlay)。该论文详细介绍了Overlay网络的平台类型、拓扑结构、安全机制和路由算法,并对网络的失效检测协议做了详细的分析,包括OSPF协议中的Hello协议和双向转发检测机制。在此基础上,本文对Overlay网络的链路故障检测模型、节点故障和链路故障的区分方法和双重路由协调恢复机制三个方面做了详细的研究。本文主要工作与创新:1.详细分析了Overlray网络的链路故障,包括链路中断、链路拥塞。在分析现有Overlay网络链路故障检测模型的基础上,针对该模型的不足,提出了一种改进的Overlay网络链路故障检测模型,经仿真验证该模型可以有效减少探测包的发送数量,同时使得检测到的链路故障数更接近真实的链路故障数。采用该链路故障检测模型后,可以降低网络的拥塞,提高链路故障恢复的准确率。2.Overlay网络故障可分为链路故障和节点故障,详细分析了不同故障对网络造成的不同影响,指出应当合理区分节点故障和链路故障,从而可以采取合理的恢复方法。本文提出了一种Overlay网络节点故障和链路故障的区分方法,该方法可以有效的区分两种故障,并指出对于链路故障应当采用重路由机制恢复;而对于节点故障,最好在网络上进行广播通告,使得其他节点停止向该节点发送数据包,这样可以降低网络拥塞,加快网络收敛。3.分析了Overlay网络和IP网络双重路由(Dual Rerouting)恢复链路故障的问题。当IP网络发生链路故障时,Overlay网络和IP网络都会检测到该故障,并都试图采用各自的重路由机制独立恢复故障;如果不采取相应的协调方法,任由两种恢复机制独立运行,将会产生恢复的冲突和网络资源的浪费。本文在分析现有双重路由协调机制的基础上,针对现有机制的不足,提出了一种基于不同自治域的双重路由协调机制。所提出的机制可以不用考虑先检测到故障的网络层次,从而可以采用统一的协调恢复机制对网络链路故障进行恢复处理。由于Overlay网络本身具有恢复自治域间故障的优势,所以自治域间的故障最好使用Overlay网络的重路由恢复机制;而对于自治域内的故障,IP网络一般都能找到更加合理的替代路由。通过仿真可以看出,本文所提出的双重路由协调恢复机制在路由选路代价上要优于采用IP网络的重路由恢复机制,从而可以节省了网络的开销,提高网络资源的利用率。