智融标识网络的多路径传输自适应调度机制设计与实现

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随着互联网在金融、通信等领域发展,亟需数据包传输具备强安全与高带宽能力。单一路径的传输机制难以满足上述需求,而智融标识网络的提出为协同并存多种异构网络奠定基础,其多路径传输为实现强安全、高带宽提供可能。如何在多路径传输中进行数据包调度成为至关重要部分。高带宽调度以流粒度分配路径,存在安全窃听隐患,而强安全调度以包粒度分配路径,存在乱序并导致带宽骤降问题。目前调度机制未兼顾数据包传输的安全性与高带宽性。因此,本文提出智融标识网络的多路径传输自适应调度机制,自适应提升数据包多路径传输的强安全性与高带宽性。首先,针对数据包多路径强安全传输,本文设计实现自适应安全调度算法与传输加密算法。具体而言,自适应安全调度算法按包粒度将所有数据包通过多路径跨协议传输,保证数据包传输路径协议的多样性,以降低所有数据包被窃取概率。传输加密算法通过S盒生成混淆置换矩阵,并基于该矩阵混淆数据包序列号等关键字段,以防止攻击者按序还原数据包,进而提升数据包语义内容破解难度。通过上述算法的协同工作,提升传输安全防窃听能力。其次,针对数据包多路径高带宽传输,本文设计实现路径号选择算法、自适应包粒度调度算法与网络状态带内感知方法。具体而言,首先分析多路径传输影响带宽聚合的数据包接收端乱序问题。其次通过网络状态带内感知方法周期性实时感知每条传输路径的时延与吞吐量。路径号选择算法基于感知的时延参数,周期性选择多路径传输的路径号。自适应包粒度调度算法基于感知的时延与吞吐量参数,周期性决定每条被选中路径的发包数目。通过上述算法协同工作缓解多路径传输数据包乱序问题,进而提升传输带宽。最后,综合上述算法实现多路径传输自适应调度机制,基于可编程数据平面搭建原型系统,并对该机制与系统进行功能验证与性能评估。结果表明,在功能测试方面,验证系统多路径跨协议转发功能,并通过模拟攻击者窃听网络路径验证本文机制的安全防窃听能力。在性能测试方面,本文机制比传统轮询机制带宽提升75%,重传率降低42%,乱序率降低47%。此外,当网络路径因突发情况中断时,传统机制带宽骤降并难以恢复,而本文机制带宽经短暂波动,性能重新恢复至接近中断前的水平。
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