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随着现代通信技术和网络的高速发展,传统网络机制已经不能够满足新型网络应用的需求。传统网络的交换设备只能进行简单的报头处理和被动的数据转发,路由协议及交换方式相对固定,无法根据应用的特殊需求而加以定制,也无法及时更新以适应层出不穷的新应用的需要。用户无法参与报文和数据的转发过程,对报文穿越网络的路径和此路径沿途的服务质量更是无法加以控制。因此,研究人员提出主动网的概念,以此来解决现有网络中存在的这些固有的问题。主动网中的节点被称作主动节点,主动网中的数据报文被称作主动包;主动节点不仅进行主动包的存储—转发,更提供了主动包中用户代码的执行环境。 论文以江苏省自然科学基金项目“高性能网络路由器交换系统的算法与协议”为背景,主要研究了主动网对具有QoS保障的主动路由机制的支持,以及如何利用主动网来实现端用户可定制的主动路由。通过比较主动网与传统网络在路由选择上的异同,本文探讨了在主动网环境下实现主动路由的可行性和实施方案;通过对主动网工具包ANTS的扩展,在其框架中增加主动路由定制模块和用户调用的统一接口,使之支持具有QoS选路特性的主动路由;通过在该环境(QCAR)中主动路由应用的实现和部署,验证了新框架的合理性和可行性。 论文的研究工作和主要成果包括以下几个方面: (1) 研究主动网与传统网络的在路由机制上的异同,并指出利用主动网来实现可定制路由的可行性和优势,并分析可能的实施方案。 (2) 研究分析多种主动网系统的设计,通过对安全性、性能、可移植性、二次开发支持等多个指标的综合考察,确定采用ANTS为论文中主动路由系统开发的基础。 (3) 研究传统网络的服务质量特征参数,选择合适的度量参数以反映网络的主要特征和网络流量的QoS需求,并将QoS选路问题抽象成一个多约束条件下的选路问题。 (4) 研究分析主动网工具集ANTS的基本工作机制,针对其在主动路由支持上的不足提出改进方案——QCAR系统。 (5) 通过将QoS参数扩充进系统状态数据库,增加主动路由模块,并向用户提供支持QoS需求的统一接口,完成了面向单播应用、具有QoS主动路由功能的QCAR系统,该系统支持多种QoS定制模式。 (6) 在完成QCAR系统的基础上,实现并部署了端用户可定制的QoS主动路由应用程序TraceRtApplication。 (7) 在TraceRtApplication程序的基础上,通过对多种网络拓扑环境和多种QoS需求数据流的运行检测,完成了QCAR系统的功能测试,证明了它对QoS主动路由支持的正确性和可行性。 (8) 完成了AntsManager软件,实现对QCAR系统的图形化界面封装,改变了以往ANTS纯文本命令行的操作方式。应用AntsManager软件,用户可以设置或者修改实验的拓扑结构、各链路参数的取值,以及报文传输过程中的QoS需求;系统将根据这些设置自动生成配置文件和脚本文件、启动相应的主动路由应用程序,并以动画形式将主动包的选路结果直观地呈现给用户。