塑堊查蘭堡主堂垡望苧 本文第四章從實現(xiàn)的角度出發(fā)，對基于名字的c d n 路由系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計。 首先，給出了路由系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。對其中的主模塊進(jìn)行功能說明：然后，我們 介紹了路由主進(jìn)程和與其交互的系統(tǒng)消息，分析了涉及的路由模塊；我們分別給 出了i n r p 和n b r p 的功能框圖。為了便于理解，我們還給出了i n r p 和n b r p 的主 要報文處理流程圖，以及i n r p 和n b r p 交互的流程圖。 r ( 最后給出了結(jié)論和展望，簡要總結(jié)了本文的主要工作，指出了c d n 的名字路 由系統(tǒng)有待于進(jìn)一步深入研究的幾個方面一 關(guān)鍵詞t 內(nèi)容傳送網(wǎng)絡(luò)? 基于名字路由? 域名解析協(xié)議，、基于名字的路 由協(xié)袋鄰居網(wǎng)關(guān)協(xié)議? 寬帶接入技術(shù)。 塑堊查堂堡主蘭壘笙壅 r e s e a r c ho nd i s t r i b u t e dr o u t et e c h n o l o g i e s f o rt h ec d nn e t w o r k s - _ _ - r e s e a r c ho nn a m e b a s e dr o u t e t e c h n o l o g i e s a b s t r a c t d e s p i t et h ea l l u r i n gp r o m i s eo ft h ei n t e m e ta s t h e c o n v e r g e n c e c h a n n e lf o r d e l i v e r yo fa 1 1t y p e so fm e d i 釓i ti so b v i o u st h a tt h e r ea r em a n yc h a l l e n g e st h a tm u s t b ea d d r e s s e dt oe n s u r ec o n s i s t e n td e l i v e r yt ot h ee n d - u s e r n e wt y p e so fn e t w o r k sa r e b e i n gb u i l tt os p e c i f i c a l l ya d d r e s st h e s en e e d s c o n t e n td e l i v e r yn e t w o r k ( c d n ) t h er e s e a r c hs u b j e c to f t h ed i s s e r t a t i o ni st h ek e yf u n c t i o nl a y e ro f t h ec d nn e t w o r k - 一r o u t el a y e r f r o mt h ep o i n to f t h e t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dt h ec o m p u t e rs i m u l a t i o n ， t h en a m e b a s e dr o u t et e c h n o l o g yo f t h ec d nr o u t es y s t e mi st h o r o u g h l ys t u d i e d c h a p t e r 1o ft h ed i s s e r t a t i o ni sa ni n t r o d u c t i o n t h eb a c k g r o u n da n ds y s t e m a r c h i t e c t u r eo ft h ec d nn e t w o r ka r eg i v e n t h es i g n i f i c a n c eo ft h ei n v e s t i g a t i o na n d t h em a i nt o p i c so ft h ed i s s e r t a t i o na r ed e s c r i b e d t h es k e l e t o no ft h ep a p e ri sa l s o i n t r o d u c e d i nc h a p t e r2 t h em a i nf u n c t i o nu n i t so ft h ei n i 沖p r o t o c o lf o rt h ec d n r o u t i n g s y s t e mb a s e do nc o n t e n tn a m e a r es u m m a r i z e d t h e ns e v e r a lu n i t sa d e e p l ys t u d i e d f i r s t ，t h eu s 髓a c c e s sf l o wo fi n r pp r o t o c o li s 淑u s s e x l s e c o n d ，t h ef r a m e a r c h i t e c t u r eo fi n r pi si n t r o d u c e d n l 砒p a c k e tp r o c e s si st h ek e r n e lp r o c e s so f i n i 沖a n dt h et a gw h i c hd i f f e r sf r o md n s p r o t o c o l ，t h ed i s s e r t a t i o nh a sad e e p l y d i s c u s s i o nh e r e f o r t h ，t h et a b l e d r i v e nr o u t ea l g o r i t h mi sd i s c u s s e d ，t h el o n g e s t - s u m x m a t c hm o d ei sp r o p o s e d f i i l l h , l o o k u pl a t e n c yi so n el a r g ep o r t i o no f t o t a li n r pr o u t e t i m e ，s e v e r a ll o o k u pa l g o r i t h m sa r ca n a l y z e d ，af e wp e r f o r m a n c es i m u l a t i o nr e s u l t s ，a r ea l s og i v e n o n ei m p r o v e di n r p r o u t es i m u l a t i o na l g o r i t h mi sp r o p o s e da n dt h e r e s u l t sa r eg i v e n t h en a m e - b a s er o u t i n gp r o t o c o lp e r f o r m sd y n a m i cm u t i n go nc o n t e n tn a m e s i t i s r e s p o n s i b l ef o rr o u t et a b l e sc r e a t i o na n du p d a t i n g c h a p t e r3 c o v e r sn b r p p r o t o c o lr e l a t e dp r o b l e m s f i r s t ，t h ep r o p e r t i e so f n b r pa l ei n t r o d u c e d ，t h ef u n c t i o n o fn b r pi nr o u t et a b l e sc r e a t i o na n du p d a t h a gi sa i s oi n t r o d u c e d s e c o n d 。t h ef r a m e a r c h i t e c t u r ea n df s mo fn b r pa r ed i s c u s s e d t h i r d ，t h ed i s s e r t a t i o ns h o w sr o u t e t h e o r yo fn b r p , t h en b r pr o u t ep r o c e s sb a s e do nr o u t et h e o r ya n dp r o t o c 0 1i s d e t a i l e dd i s c u s s e d f o r t h h o wt oi m p r o v et h en b i 心p e r f o r m a n c ei so u rr e s e a r c h o b j e c t ，t h er o u t es t a b i l i t ya n ds e c u r i t ya r ea n a l y z e d 1 1 1 - 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 i nc h a p t e r4 ，w ed i s c u s st h es y s t e md e s i g no fn i l f l l e b a s e dr o u t i n gs y s t e m f i r s t ， t h es y s t e ma r c h i t e c t u r ei sg i v e n s e c o n d ，t h em a i n r o u t i n gt a s ki sd i s c u s s e da n dw e l i s t t h es y s t e mm e s s a g e s t h i r d ，t h ef u n c t i o nd i a g r a m so f n b r pa n di n r pa l ea l s og i v e n w ea l s og i v et h es e q u e n c ed i a g r a mo f t h em a i n p r o t o c o lm e s s a g e f i n a l l y , t h ec o n c l u s i o na n de p i l o g u ea l eg i v e n t h em a i nw o r ko f t h ed i s s e r t a t i o n i sc o n c l u d e d t h ef i e l d so ft h ec d n r o u t es y s t e m ，w h i c hn e e dt ob es t u d i e dd e e p l y ， a l em e n t i o n e d k e yw o r d s ：c o n t e n t d e l i v e r yn e t w o r k ，i n t e r n e tn a m er e s o l u t i o n p r o t o c o l ，n a m e b a s e dr o u t i n gp r o t o c o l ，d o m a i nn a m es y s t e m ，b o r d e r g a t e w a y p r o t o c 0 1 。i v 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 $ 1 1c d n 網(wǎng)絡(luò)背景技術(shù)介紹 1 1 1c d n 的出現(xiàn) 遍及全球的互聯(lián)網(wǎng)正在使人類的信息傳遞發(fā)生革命性的變化。然而，網(wǎng)絡(luò)信息傳遞性能 的目益惡化卻日漸成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一大瓶頸。 網(wǎng)站訪問響應(yīng)速度取決于許多因素，如網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸、傳輸途中的路由阻塞和延遲、 網(wǎng)站服務(wù)器的處理能力等。多數(shù)情況下，網(wǎng)站響應(yīng)速度和訪問者與網(wǎng)站服務(wù)器之間的距離有 密切的關(guān)系。盡管中國電信計劃將骨干網(wǎng)絡(luò)提速8 倍，并且增加帶寬，但是如果訪問者和網(wǎng) 站之間的距離較遠(yuǎn)，它們之間的通信一樣需要經(jīng)過重重的路由轉(zhuǎn)發(fā)和處理，網(wǎng)絡(luò)延誤不可避 免。 在一片改善互聯(lián)網(wǎng)性能的呼聲中，c d n ( 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)) 概念應(yīng)運而生，并在短短幾年內(nèi) 迅速發(fā)展。有別于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)性能改善方案( 如增加接入帶寬，升級軟硬件和建立多個鏡 象站點) ，c d n 提出“讓內(nèi)容離用戶更近”的全新思路。 1 1 2 c d n 的概念介紹 c d n 全名為“內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”( c o n t e n t d e l i v e r y n e t w o r k ) ，它通過實現(xiàn)用戶對網(wǎng)站服務(wù) 器的就近訪問及網(wǎng)絡(luò)流量智能分流，從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng) 點分布不均等對用戶訪問效果的影響，大大提高網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度。 c d n 的技術(shù)原理是在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中建立一個完善的中間層，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到 最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”，使用戶能以最快的速度、從最接近用戶的地方獲得所需的信息。 由于這種技術(shù)極大地緩解了互聯(lián)網(wǎng)的擁塞情況，所以網(wǎng)站有能力提供更多類似視頻節(jié)目、歌 曲點播等數(shù)據(jù)流量巨大的內(nèi)容服務(wù)，在線交易、網(wǎng)上銀行等多種業(yè)務(wù)的可靠性也得到了有效 保障。c d n 的網(wǎng)絡(luò)層次圖如下圖1 1 所示。 圖1 1c d n 網(wǎng)絡(luò)層次圖 通常的內(nèi)容分發(fā)方法包括配置內(nèi)容服務(wù)器節(jié)點于遍布世界的主要網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)接入點，和利 h i 一個特殊路由機(jī)制重定向一個內(nèi)容請求到最接近的內(nèi)容服務(wù)器。例如，當(dāng)w e b 用戶點擊 一個可以內(nèi)容分發(fā)的u r l ，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實時的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點的連接、負(fù)載狀況 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 $ 1 1c d n 網(wǎng)絡(luò)背景技術(shù)介紹 1 1 1 c d n 的出現(xiàn) 遍及全球的互聯(lián)網(wǎng)正在使人類的信息傳遞發(fā)生革命性的變化。然而，網(wǎng)絡(luò)信息傳遞性能 的目益惡化卻日漸成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一大瓶頸。 網(wǎng)站訪問響應(yīng)速度取決于許多因素，如網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸、傳輸途中的路由阻塞和延遲、 網(wǎng)站服務(wù)器的處理能力等。多數(shù)情況下，網(wǎng)站響應(yīng)速度和訪問者與網(wǎng)站服務(wù)器之間的距離有 密切的關(guān)系。盡管中國電信計劃將骨干網(wǎng)絡(luò)提速8 倍，并且增加帶寬，但是如果訪問者和網(wǎng) 站之間的距離較遠(yuǎn)，它們之間的通信一樣需要經(jīng)過重重的路由轉(zhuǎn)發(fā)和處理，網(wǎng)絡(luò)延誤不可避 免。 在一片改善互聯(lián)網(wǎng)性能的呼聲中，c d n ( 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)) 概念應(yīng)運而生，并在短短幾年內(nèi) 迅速發(fā)展。有別于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)性能改善方案( 如增加接入帶寬，升級軟硬件和建立多個鏡 象站點) ，c d n 提出“讓內(nèi)容離用戶更近”的全新思路。 1 1 2c d n 的概念介紹 c d n 全名為“內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”( c o n t e n t d e l i v e r y n e t w o r k ) ，它通過實現(xiàn)用戶對網(wǎng)站服務(wù) 器的就近訪問及網(wǎng)絡(luò)流量智能分流，從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng) 點分布不均等對用戶訪問效果的影響，大大提高網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度。 c d n 的技術(shù)原理是在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中建立一個完善的中間層，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到 最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”，使用戶能以最快的速度、從最接近用戶的地方獲得所需的信息。 由于這種技術(shù)極大地緩解了互聯(lián)網(wǎng)的擁塞情況，所以網(wǎng)站有能力提供更多類似視頻節(jié)目、歌 曲點播等數(shù)據(jù)流量巨大的內(nèi)容服務(wù)，在線交易、網(wǎng)上銀行等多種業(yè)務(wù)的可靠性也得到了有效 保障。c d n 的網(wǎng)絡(luò)層次圖如下圖1 1 所示。 圖1 1c d n 網(wǎng)絡(luò)層次圖 通常的內(nèi)容分發(fā)方法包括配置內(nèi)容服務(wù)器節(jié)點于遍布世界的主要網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)接入點，和利 h i 一個特殊路由機(jī)制重定向一個內(nèi)容請求到最接近的內(nèi)容服務(wù)器。例如，當(dāng)w e b 用戶點擊 一個可以內(nèi)容分發(fā)的u r l ，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實時的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點的連接、負(fù)載狀況 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 以及到用戶的距離和響應(yīng)時間等信息，將用戶請求重定向到離用戶最近的內(nèi)容服務(wù)器，大大 提高了網(wǎng)絡(luò)的訪問速度。 1 1 3c d n 的系統(tǒng)架構(gòu) 圖1 2 典型的c d n 網(wǎng)絡(luò) 典型的c d n 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1 2 所示。c d n 網(wǎng)絡(luò)由內(nèi)容服務(wù)器( 內(nèi)容緩存設(shè)備) 、內(nèi)容 交換機(jī)、內(nèi)容路由器、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)和內(nèi)容管理五部分組成。它們的具體作用如下表1 1 所 不。 內(nèi)容服務(wù)器( 內(nèi)容位于接入點或多點i d c 中，可緩存靜態(tài)的w e b 內(nèi)容和流媒體內(nèi) i 緩存設(shè)備) 容 f 內(nèi)容交互機(jī)對內(nèi)容緩存負(fù)載平衡及訪問控制 內(nèi)容路由器負(fù)載為用戶的請求選擇最佳的訪問站點 內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)內(nèi)容緩存只可緩存靜態(tài)內(nèi)容。而對于一些要求對其所有分布站點 的內(nèi)容作鏡像的用戶，我們需要一個內(nèi)容鏡像系統(tǒng)，這就是內(nèi)容分 發(fā)系統(tǒng) c d n 管理系統(tǒng)由于c d n 系統(tǒng)是提供給多個用戶共享，所以需要一個中心管理系 統(tǒng)作為c d n 的集中管理 表1 1c d n 構(gòu)成和功能 一套完整的c d n 系統(tǒng)包括服務(wù)器負(fù)載均衡、動態(tài)內(nèi)容路由、高速緩存機(jī)制、動態(tài)內(nèi)容 分發(fā)與復(fù)制、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制等多項技術(shù)本文主要研究的是c d n 的動態(tài)路由技術(shù)。 1 1 5 c d n 的發(fā)展 c d n 是下一代網(wǎng)絡(luò)( n g n ) 的重要組成部分。目前，c d n 技術(shù)獲得了蓬勃的發(fā)展。 c d n 是研究的一個熱點，國家“十五”8 6 3 基金已經(jīng)對c d n 立項，浙江大學(xué)通信與信息系 統(tǒng)研究所已經(jīng)申請到了該課題項目，對該課題展開研究。 目前，國內(nèi)已經(jīng)有了c d n 的初步應(yīng)用。從2 0 0 0 年8 月取得信息產(chǎn)業(yè)都的”關(guān)于同意開 展互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容快遞業(yè)務(wù)實驗的批復(fù)”( 信電 2 0 0 0 1 4 6 號) 后，c d n 運營商北京藍(lán)訊公司與 中國電信各省的電信公司以及嗣內(nèi)主要的網(wǎng)絡(luò)運營商合作，在備主要城市設(shè)立c h i n a c a c h e 節(jié)點，并迅速在全國范匿內(nèi)提供了c h i n a c b c h e c d n 加速服務(wù)，節(jié)點數(shù)量不斷增加，截止到 2 0 0 1 年3 月3 1 日，c d n 共完成了1 3 個節(jié)點的安裝工作。詳細(xì)情況見下表1 2 。 - 2 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 以及到用戶的距離和響應(yīng)時間等信息，將用戶請求重定向到離用戶最近的內(nèi)容服務(wù)器，大大 提高了網(wǎng)絡(luò)的訪問速度。 1 1 3c d n 的系統(tǒng)架構(gòu) 圖1 2 典型的c d n 網(wǎng)絡(luò) 典型的c d n 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1 2 所示。c d n 網(wǎng)絡(luò)由內(nèi)容服務(wù)器( 內(nèi)容緩存設(shè)備) 、內(nèi)容 交換機(jī)、內(nèi)容路由器、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)和內(nèi)容管理五部分組成。它們的具體作用如下表1 1 所 不。 內(nèi)容服務(wù)器( 內(nèi)容位于接入點或多點i d c 中，可緩存靜態(tài)的w e b 內(nèi)容和流媒體內(nèi) i 緩存設(shè)備) 容 f 內(nèi)容交互機(jī)對內(nèi)容緩存負(fù)載平衡及訪問控制 內(nèi)容路由器負(fù)載為用戶的請求選擇最佳的訪問站點 內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)內(nèi)容緩存只可緩存靜態(tài)內(nèi)容。而對于一些要求對其所有分布站點 的內(nèi)容作鏡像的用戶，我們需要一個內(nèi)容鏡像系統(tǒng)，這就是內(nèi)容分 發(fā)系統(tǒng) c d n 管理系統(tǒng)由于c d n 系統(tǒng)是提供給多個用戶共享，所以需要一個中心管理系 統(tǒng)作為c d n 的集中管理 表1 1c d n 構(gòu)成和功能 一套完整的c d n 系統(tǒng)包括服務(wù)器負(fù)載均衡、動態(tài)內(nèi)容路由、高速緩存機(jī)制、動態(tài)內(nèi)容 分發(fā)與復(fù)制、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制等多項技術(shù)本文主要研究的是c d n 的動態(tài)路由技術(shù)。 1 1 5 c d n 的發(fā)展 c d n 是下一代網(wǎng)絡(luò)( n g n ) 的重要組成部分。目前，c d n 技術(shù)獲得了蓬勃的發(fā)展。 c d n 是研究的一個熱點，國家“十五”8 6 3 基金已經(jīng)對c d n 立項，浙江大學(xué)通信與信息系 統(tǒng)研究所已經(jīng)申請到了該課題項目，對該課題展開研究。 目前，國內(nèi)已經(jīng)有了c d n 的初步應(yīng)用。從2 0 0 0 年8 月取得信息產(chǎn)業(yè)都的”關(guān)于同意開 展互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容快遞業(yè)務(wù)實驗的批復(fù)”( 信電 2 0 0 0 1 4 6 號) 后，c d n 運營商北京藍(lán)訊公司與 中國電信各省的電信公司以及嗣內(nèi)主要的網(wǎng)絡(luò)運營商合作，在備主要城市設(shè)立c h i n a c a c h e 節(jié)點，并迅速在全國范匿內(nèi)提供了c h i n a c b c h e c d n 加速服務(wù)，節(jié)點數(shù)量不斷增加，截止到 2 0 0 1 年3 月3 1 日，c d n 共完成了1 3 個節(jié)點的安裝工作。詳細(xì)情況見下表1 2 。 - 2 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 以及到用戶的距離和響應(yīng)時間等信息，將用戶請求重定向到離用戶最近的內(nèi)容服務(wù)器，大大 提高了網(wǎng)絡(luò)的訪問速度。 1 1 3c d n 的系統(tǒng)架構(gòu) 圖1 2 典型的c d n 網(wǎng)絡(luò) 典型的c d n 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1 2 所示。c d n 網(wǎng)絡(luò)由內(nèi)容服務(wù)器( 內(nèi)容緩存設(shè)備) 、內(nèi)容 交換機(jī)、內(nèi)容路由器、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)和內(nèi)容管理五部分組成。它們的具體作用如下表1 1 所 不。 內(nèi)容服務(wù)器( 內(nèi)容位于接入點或多點i d c 中，可緩存靜態(tài)的w e b 內(nèi)容和流媒體內(nèi) i 緩存設(shè)備) 容 f 內(nèi)容交互機(jī)對內(nèi)容緩存負(fù)載平衡及訪問控制 內(nèi)容路由器負(fù)載為用戶的請求選擇最佳的訪問站點 內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)內(nèi)容緩存只可緩存靜態(tài)內(nèi)容。而對于一些要求對其所有分布站點 的內(nèi)容作鏡像的用戶，我們需要一個內(nèi)容鏡像系統(tǒng)，這就是內(nèi)容分 發(fā)系統(tǒng) c d n 管理系統(tǒng)由于c d n 系統(tǒng)是提供給多個用戶共享，所以需要一個中心管理系 統(tǒng)作為c d n 的集中管理 表1 1c d n 構(gòu)成和功能 一套完整的c d n 系統(tǒng)包括服務(wù)器負(fù)載均衡、動態(tài)內(nèi)容路由、高速緩存機(jī)制、動態(tài)內(nèi)容 分發(fā)與復(fù)制、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制等多項技術(shù)本文主要研究的是c d n 的動態(tài)路由技術(shù)。 1 1 5 c d n 的發(fā)展 c d n 是下一代網(wǎng)絡(luò)( n g n ) 的重要組成部分。目前，c d n 技術(shù)獲得了蓬勃的發(fā)展。 c d n 是研究的一個熱點，國家“十五”8 6 3 基金已經(jīng)對c d n 立項，浙江大學(xué)通信與信息系 統(tǒng)研究所已經(jīng)申請到了該課題項目，對該課題展開研究。 目前，國內(nèi)已經(jīng)有了c d n 的初步應(yīng)用。從2 0 0 0 年8 月取得信息產(chǎn)業(yè)都的”關(guān)于同意開 展互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容快遞業(yè)務(wù)實驗的批復(fù)”( 信電 2 0 0 0 1 4 6 號) 后，c d n 運營商北京藍(lán)訊公司與 中國電信各省的電信公司以及嗣內(nèi)主要的網(wǎng)絡(luò)運營商合作，在備主要城市設(shè)立c h i n a c a c h e 節(jié)點，并迅速在全國范匿內(nèi)提供了c h i n a c b c h e c d n 加速服務(wù)，節(jié)點數(shù)量不斷增加，截止到 2 0 0 1 年3 月3 1 日，c d n 共完成了1 3 個節(jié)點的安裝工作。詳細(xì)情況見下表1 2 。 - 2 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 表1 2c d n 節(jié)點分布表 各城市中的c h i n a c a c h e 節(jié)點直接與c h i n a n e t 的省骨干路由器或相應(yīng)的交換機(jī)相連， 主要為本省和同一大區(qū)的i n t e r a c t 用戶服務(wù)。從上表可以看出，目前c d n 的節(jié)點分布在全 國十個主要城市，基本覆蓋了1 6 3 骨干網(wǎng)8 大區(qū)中7 個。 1 1 5 與c d n 相關(guān)的國際組織 c d n 已經(jīng)提出就受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛重視，些國際研究組織紛紛成立，正在制 定c d n 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 c o n t e n ta l l i e a n c e 由c i s c o 等6 2 家公司與2 0 0 0 年8 月成立，正在對c d n 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 c o n t e n tb r i d g ea l l i a n c e 由a d e r oi n c 和i n k t o m ic o r d 等1 0 家公司與2 0 0 0 年8 月成立，該聯(lián)盟目前正在通過建立一個小規(guī)模的多供應(yīng)商的c d n 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，以決定那些技術(shù) 需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 i g r fc d r | o r k g r o u p 該工作組的主要任務(wù)是制定c d n 的相關(guān)規(guī)范 斯坦福大學(xué)d s g 研究組d s g ( d i s t r i b u t e ds y s t e m sg r o u p ) 研究組的重要對象是 t r i a d ( t r a n s l a t i n gr e l a y i n gi n t e r n e ta r c h i t e c t u r ei n t e g r a t i n ga c t i v ed i r e c t o r i e s ) 技術(shù)c d n 是其t r i a d 的重要一員。目前，基于名字的路由( n a m eb a s e dr o u t i n g ) 是該研 究組的研究重點。 $ 1 2c d n 路由 i 2 i c d n 路由l 扮概念 c d n 路由又稱為“內(nèi)容路由”，指的是把用戶的內(nèi)容請求重定向，或者說，“路由”到 離用戶最近的內(nèi)容服務(wù)器。 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 表1 2c d n 節(jié)點分布表 各城市中的c h i n a c a c h e 節(jié)點直接與c h i n a n e t 的省骨干路由器或相應(yīng)的交換機(jī)相連， 主要為本省和同一大區(qū)的i n t e r a c t 用戶服務(wù)。從上表可以看出，目前c d n 的節(jié)點分布在全 國十個主要城市，基本覆蓋了1 6 3 骨干網(wǎng)8 大區(qū)中7 個。 1 1 5 與c d n 相關(guān)的國際組織 c d n 已經(jīng)提出就受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛重視，些國際研究組織紛紛成立，正在制 定c d n 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 c o n t e n ta l l i e a n c e 由c i s c o 等6 2 家公司與2 0 0 0 年8 月成立，正在對c d n 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 c o n t e n tb r i d g ea l l i a n c e 由a d e r oi n c 和i n k t o m ic o r d 等1 0 家公司與2 0 0 0 年8 月成立，該聯(lián)盟目前正在通過建立一個小規(guī)模的多供應(yīng)商的c d n 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，以決定那些技術(shù) 需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 i g r fc d r | o r k g r o u p 該工作組的主要任務(wù)是制定c d n 的相關(guān)規(guī)范 斯坦福大學(xué)d s g 研究組d s g ( d i s t r i b u t e ds y s t e m sg r o u p ) 研究組的重要對象是 t r i a d ( t r a n s l a t i n gr e l a y i n gi n t e r n e ta r c h i t e c t u r ei n t e g r a t i n ga c t i v ed i r e c t o r i e s ) 技術(shù)c d n 是其t r i a d 的重要一員。目前，基于名字的路由( n a m eb a s e dr o u t i n g ) 是該研 究組的研究重點。 $ 1 2c d n 路由 i 2 i c d n 路由l 扮概念 c d n 路由又稱為“內(nèi)容路由”，指的是把用戶的內(nèi)容請求重定向，或者說，“路由”到 離用戶最近的內(nèi)容服務(wù)器。 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 表1 2c d n 節(jié)點分布表 各城市中的c h i n a c a c h e 節(jié)點直接與c h i n a n e t 的省骨干路由器或相應(yīng)的交換機(jī)相連， 主要為本省和同一大區(qū)的i n t e r a c t 用戶服務(wù)。從上表可以看出，目前c d n 的節(jié)點分布在全 國十個主要城市，基本覆蓋了1 6 3 骨干網(wǎng)8 大區(qū)中7 個。 1 1 5 與c d n 相關(guān)的目際組織 c d n 已經(jīng)提出就受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛重視，些國際研究組織紛紛成立，正在制 定c d n 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 c o n t e n ta l l i e a n c e 由c i s c o 等6 2 家公司與2 0 0 0 年8 月成立，正在對c d n 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 c o n t e n tb r i d g ea l l i a n c e 由a d e r oi n c 和i n k t o m ic o r d 等1 0 家公司與2 0 0 0 年8 月成立，該聯(lián)盟目前正在通過建立一個小規(guī)模的多供應(yīng)商的c d n 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，以決定那些技術(shù) 需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 i g r fc d n | o r k g r o u p 該工作組的主要任務(wù)是制定c d n 的相關(guān)規(guī)范 斯坦福大學(xué)d s g 研究組d s g ( d i s t r i b u t e ds y s t e m sg r o u p ) 研究組的重要對象是 t r i a d ( t r a n s l a t i n gr e l a y i n gi n t e r n e ta r c h i t e c t u r ei n t e g r a t i n ga c t i v ed i r e c t o r i e s ) 技術(shù)c d n 是其t r i a d 的重要一員。目前，基于名字的路由( n a m e _ b a s e dr o u t i n g ) 是該研 究組的研究重點。 $ 1 2c d n 路由 i 2 i c d n 路由i 扮概念 c d n 路由又稱為“內(nèi)容路由”，指的是把用戶的內(nèi)容請求重定向，或者說，“路由”到 離用戶最近的內(nèi)容服務(wù)器。 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 c d n 內(nèi)容路由器負(fù)責(zé)內(nèi)容路由，為用戶的請求選擇最佳的訪問站點。 c d n 路由以現(xiàn)有的妒網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，支撐點依然是現(xiàn)有i p 路由機(jī)制。圖1 3 表明了c d n 路由、i p 路由和用戶內(nèi)容請求的層次關(guān)系。我們把c d n 路由所處的層次形象的稱為“內(nèi)容 層”。內(nèi)容層充分利用現(xiàn)有的i p 核心路由網(wǎng)絡(luò)，通過特定的內(nèi)容路由策略，為用戶的內(nèi)容請 求選擇晟佳的內(nèi)容服務(wù)器，完成內(nèi)容的重定向。 c d n 的路由技術(shù)的策略c d n 路由技術(shù)可以分為兩類： 基于d i n s 的路由 基于名字的路由 基于d n s 的路由是中心服務(wù)器體系的路由方式，基于名字的路由采用分布式體系。 圖1 3 內(nèi)容路由層次圖 1 2 2 基于d n s 的路由 。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 基于d n s 的路由機(jī)制采用中心服務(wù)器體系的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。圖1 5 是整個路由體系的網(wǎng)絡(luò) 架構(gòu)圖。d n s 內(nèi)容路由主要由重定向d n s 服務(wù)器和內(nèi)容服務(wù)器節(jié)點所組成。其中，重定向 d n s 服務(wù)器是整個路由機(jī)制的核心。 北京倫敦妞約 圖1 4基于d n s 重定向路由的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 4 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 c d n 內(nèi)容路由器負(fù)責(zé)內(nèi)容路由，為用戶的請求選擇最佳的訪問站點。 c d n 路由以現(xiàn)有的妒網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，支撐點依然是現(xiàn)有i p 路由機(jī)制。圖1 3 表明了c d n 路由、i p 路由和用戶內(nèi)容請求的層次關(guān)系。我們把c d n 路由所處的層次形象的稱為“內(nèi)容 層”。內(nèi)容層充分利用現(xiàn)有的i p 核心路由網(wǎng)絡(luò)，通過特定的內(nèi)容路由策略，為用戶的內(nèi)容請 求選擇晟佳的內(nèi)容服務(wù)器，完成內(nèi)容的重定向。 c d n 的路由技術(shù)的策略c d n 路由技術(shù)可以分為兩類： 基于d i n s 的路由 基于名字的路由 基于d n s 的路由是中心服務(wù)器體系的路由方式，基于名字的路由采用分布式體系。 圖1 3 內(nèi)容路由層次圖 1 2 2 基于d n s 的路由 。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 基于d n s 的路由機(jī)制采用中心服務(wù)器體系的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。圖1 5 是整個路由體系的網(wǎng)絡(luò) 架構(gòu)圖。d n s 內(nèi)容路由主要由重定向d n s 服務(wù)器和內(nèi)容服務(wù)器節(jié)點所組成。其中，重定向 d n s 服務(wù)器是整個路由機(jī)制的核心。 北京倫敦妞約 圖1 4基于d n s 重定向路由的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 4 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 a 重定向d n s 服務(wù)器 重定向d n s 是一個在多個地點之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交通優(yōu)化、全球負(fù)載均衡、訪闖重定向的 內(nèi)容服務(wù)器。它與標(biāo)準(zhǔn)的d n s 協(xié)議相兼容。可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度客戶的地理分布以及服 務(wù)器的狀態(tài)來選擇最佳的服務(wù)器來回應(yīng)顧客的d n s 請求。 b 動態(tài)內(nèi)容路由 內(nèi)容路由是重定向服務(wù)器最基本也是最重要的功能。當(dāng)用戶訪問加入c d n 服務(wù)的網(wǎng)站 時，域名解析請求將最終由重定向d n s 負(fù)責(zé)處理。通過一組預(yù)先定義好的策略( 如內(nèi)容類 型、地理區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況等) ，將當(dāng)時最“接近”用戶的節(jié)點地址提供給用戶，使用戶 得到快速的服務(wù)。 c 網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度測量 重定向根據(jù)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度進(jìn)行流量分配的動態(tài)負(fù)載均衡。它通過不斷與內(nèi)容服務(wù)器組進(jìn) 行通訊來獲得網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度通告內(nèi)容服務(wù)器的支持，可以測出在同一網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容服務(wù)器 與客戶機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)性能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度等因素可以選擇出對客戶機(jī)回應(yīng)最快的內(nèi)容服 務(wù)器 d 地理位置就近訪問 收到一個d n s 域名解析請求時。重定向d n s 將會把客戶機(jī)的i p 地址與它的數(shù)據(jù)庫中地 理位置數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，識別出客戶機(jī)所處地區(qū)，并將客戶機(jī)訪問重定向到同一地區(qū)的內(nèi)容 服務(wù)器。就近訪問將大大減少網(wǎng)絡(luò)訪問的延遲 e 服務(wù)器的狀態(tài)檢測 重定向不停地監(jiān)控所有服務(wù)囂的工作負(fù)荷與健康狀態(tài)這使得重定向d n s 能將客戶的訪 問請求重定向到負(fù)荷最輕的服務(wù)器上，而且不會將客戶的訪問請求導(dǎo)向到不能正常工作的服 務(wù)器上。從而提高的客戶的網(wǎng)絡(luò)訪問響應(yīng)速度，同時也提高了服務(wù)質(zhì)量 o 工作原理 當(dāng)用戶訪問已經(jīng)加入c d n 服務(wù)的網(wǎng)站時，首先通過d n $ 重定向確定量接近用戶的 c d n 內(nèi)容服務(wù)器節(jié)點，同時將用戶的請求指向該節(jié)點當(dāng)用戶的請求到達(dá)指定節(jié)點時，c d n 的內(nèi)容服務(wù)器負(fù)責(zé)將用戶請求的內(nèi)容提供給用戶下圖1 5 闡遮了用戶訪問流程 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 吳圈匣璺匿 f y - d n s 請求，i d n s 請求、 。n s 請柬 。lf川l i ，定離用戶最揮的內(nèi)容路由囂，：i 解析的結(jié)粟( f 掣電址) 發(fā)給用戶 、 u向給定的c d n 7 節(jié)- 點請求內(nèi)窯 響應(yīng)用戶的請求，：提供所需的內(nèi)剖 7 【 圖1 5用戶訪問流程 由用戶訪問流程，我們推算出用戶獲取內(nèi)容的r t t ( r o u n d - t r i pt i m e ) 公式( 式1 1 ) 獲取內(nèi)容的r t t = d n s 重定向的r t t + 內(nèi)容服務(wù)器提供內(nèi)容的r t t ( 式1 _ i ) ； 其中 d n s 重定向的r t t = 用戶d n s 請求到達(dá)重定向d n s 的時間耗費+ 重定向d n s 選擇 內(nèi)容服務(wù)器的時間耗費+ d n s 響應(yīng)返回用戶的時間耗費；( 式1 2 ) d n s 重定向的r t t 又稱為內(nèi)容路由的r t t 。 o 硼s 重定向的缺陷 這一種路由解決方案，由充分利用了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，因而被人們認(rèn)為是一 種有效的技術(shù)，是現(xiàn)階段c d n 應(yīng)用中主要采用的路由技術(shù)。但是，它的性能瓶頸非常突出。 f 1 d n s 重定向的i 玎t 遠(yuǎn)大于內(nèi)容服務(wù)器提供內(nèi)容的r 兀1 。需要花較長的往返時間去 定位離用戶非常近的內(nèi)容服務(wù)器重定向的過程包括了訪闖遠(yuǎn)端根d n s 、重定向d n s 服務(wù) 器的過程( 圖1 5 ) 。相反，最后訪問的內(nèi)容服務(wù)囂離用戶卻糧近。顯而易見，d n s 重定向 耗費的r t t 遠(yuǎn)大于用戶訪問內(nèi)容服務(wù)器的r t t ( 見圖i 5 ) r t l 成了a ) n 性能提高的瓶 頸之。 b 當(dāng)我們提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，縮短了用戶請求到達(dá)根d n s 、重定向服務(wù)囂的時間。d n s 海量數(shù)據(jù)的查詢、重定向d n s 復(fù)雜的定位選擇過程的延遲，無形中造成了網(wǎng)絡(luò)性能提高的 又一瓶頸。 c c d n 是分布式的，而重定向d n s 技術(shù)卻是中心服務(wù)器式的由于對根d n s 和重定 向d n s 的集中訪問形成了嘲絡(luò)擁塞點，而c d n 的設(shè)計目標(biāo)之一就是避免網(wǎng)絡(luò)擁塞點，這 就形成了矛盾。對服務(wù)器的集中訪問無疑加重了服務(wù)器的負(fù)載，迸一步導(dǎo)致了數(shù)據(jù)查詢和處 理延遲。另外，由于采用中心服務(wù)器方式。重定向d n s 技術(shù)存在不可靠性如果通往中心 d n s 的鏈路嚴(yán)重?fù)砣踔翑嚅_。用戶就不能訪問與它近鄰的內(nèi)容服務(wù)囂 1 2 3 基于名字的c d n 路由 重定向d n s 的缺陷促使人們?nèi)ラ_發(fā)新的內(nèi)容路由技術(shù)斯坦福大學(xué)提出了基于名字的 - 6 - 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 吳圈匣璺匿 f y - d n s 請求，i d n s 請求、 。n s 請柬 。lf川l i ，定離用戶最揮的內(nèi)容路由囂，：i 解析的結(jié)粟( f 掣電址) 發(fā)給用戶 、 u向給定的c d n 7 節(jié)- 點請求內(nèi)窯 響應(yīng)用戶的請求，：提供所需的內(nèi)剖 7 【 圖1 5用戶訪問流程 由用戶訪問流程，我們推算出用戶獲取內(nèi)容的r t t ( r o u n d - t r i pt i m e ) 公式( 式1 1 ) 獲取內(nèi)容的r t t = d n s 重定向的r t t + 內(nèi)容服務(wù)器提供內(nèi)容的r t t ( 式1 _ i ) ； 其中 d n s 重定向的r t t = 用戶d n s 請求到達(dá)重定向d n s 的時間耗費+ 重定向d n s 選擇 內(nèi)容服務(wù)器的時間耗費+ d n s 響應(yīng)返回用戶的時間耗費；( 式1 2 ) d n s 重定向的r t t 又稱為內(nèi)容路由的r t t 。 o 硼s 重定向的缺陷 這一種路由解決方案，由充分利用了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，因而被人們認(rèn)為是一 種有效的技術(shù)，是現(xiàn)階段c d n 應(yīng)用中主要采用的路由技術(shù)。但是，它的性能瓶頸非常突出。 f 1 d n s 重定向的i 玎t 遠(yuǎn)大于內(nèi)容服務(wù)器提供內(nèi)容的r 兀1 。需要花較長的往返時間去 定位離用戶非常近的內(nèi)容服務(wù)器重定向的過程包括了訪闖遠(yuǎn)端根d n s 、重定向d n s 服務(wù) 器的過程( 圖1 5 ) 。相反，最后訪問的內(nèi)容服務(wù)囂離用戶卻糧近。顯而易見，d n s 重定向 耗費的r t t 遠(yuǎn)大于用戶訪問內(nèi)容服務(wù)器的r t t ( 見圖i 5 ) r t l 成了a ) n 性能提高的瓶 頸之。 b 當(dāng)我們提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，縮短了用戶請求到達(dá)根d n s 、重定向服務(wù)囂的時間。d n s 海量數(shù)據(jù)的查詢、重定向d n s 復(fù)雜的定位選擇過程的延遲，無形中造成了網(wǎng)絡(luò)性能提高的 又一瓶頸。 c c d n 是分布式的，而重定向d n s 技術(shù)卻是中心服務(wù)器式的由于對根d n s 和重定 向d n s 的集中訪問形成了嘲絡(luò)擁塞點，而c d n 的設(shè)計目標(biāo)之一就是避免網(wǎng)絡(luò)擁塞點，這 就形成了矛盾。對服務(wù)器的集中訪問無疑加重了服務(wù)器的負(fù)載，迸一步導(dǎo)致了數(shù)據(jù)查詢和處 理延遲。另外，由于采用中心服務(wù)器方式。重定向d n s 技術(shù)存在不可靠性如果通往中心 d n s 的鏈路嚴(yán)重?fù)砣踔翑嚅_。用戶就不能訪問與它近鄰的內(nèi)容服務(wù)囂 1 2 3 基于名字的c d n 路由 重定向d n s 的缺陷促使人們?nèi)ラ_發(fā)新的內(nèi)容路由技術(shù)斯坦福大學(xué)提出了基于名字的 - 6 - 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 路由( n a m eb a s e dr o u t i n g ) 思想。它不同于傳統(tǒng)的基于i p 地址的路由思想，而是基于用 戶需求的內(nèi)容的名字( 通常是一個u r l ) 進(jìn)行路由?；诿值穆酚杉夹g(shù)引起了人們的廣 泛注意，開始對它展開進(jìn)一步的研究。無論在國內(nèi)和國外，它都是一項嶄新的技術(shù)。浙江大 學(xué)的c d n 實驗室項目前期的一個重要工作之一就是基于名字的路由技術(shù)的研究。本文就是 圍繞名字路由而展開的。 名字路由的思想 按照斯坦福的描述，在下一代網(wǎng)絡(luò)里，用戶想要連接的不是一個特定的服務(wù)器或者一 個i p 地址，而是以名字( 例如u r l ) 標(biāo)志的內(nèi)容，如圖1 6 。 cs一-conten5erver，,crc o n t e n tr o u t e r2 喜囂巷囂 一，內(nèi)容路由器 l 一 l n b m e n e x t h o p p a t hs e r v e r 每 二 f c n n c o r n4 3 2 11 0 m s5 m s - ic n n c o r n5 6 7 86 5 m s1 0 m s c s 表1 3c r 路由表圖1 6斯坦?；诿致酚伤枷?i p 地址在名字路由的模式下，已經(jīng)不再標(biāo)志一個網(wǎng)絡(luò)終端取而代之的是含義具體的 象u r l 這樣的內(nèi)容名字因特網(wǎng)上傳播的路由信息除了b g p 的i p 地址翦綴表示的路由信 息，就是以名字后綴表示的內(nèi)容路由信息。在這里，c s 已經(jīng)不是個單純的負(fù)責(zé)內(nèi)容分發(fā) 的服務(wù)器，它被看成特殊的c r 。用戶可以通過舞供相問內(nèi)容服務(wù)的不同c s 獲取同樣的內(nèi) 容( 圖1 6 ) 。這讓人容易聯(lián)想到坤路由的多條路由路徑的選擇問題。 根據(jù)名字路由的思想，斯坦福公布了c r 路由衷設(shè)計( 見衷i 3 ) n a m e 一般代表c s 的域名。n e x t h o p 表示的是下一個對等體c r ( 包括c s ) 的糟地址p 畹和s 尉髓項集 中代表了從當(dāng)前c r 到達(dá)目的內(nèi)容的時間耗費，見下面的公式( 式1 3 ) ： 到達(dá)內(nèi)容的時間耗費= 到達(dá)c s 的時問耗費+ c s 查詢內(nèi)容的時闖耗費；( 式 1 3 ) 其中p a t h 項代表了到達(dá)c s 的時間耗費，s e r v e r 項表示了c s 查詢內(nèi)容的時聞耗費。c r 根據(jù)最長后綴匹配原則，篩選出與用戶請求的內(nèi)容名一致的路由項。然后根據(jù)最小的時間耗 ，費( p a t h + s e r v e r ) 選擇下一個對等體c r ( 或者c s ) 兩個協(xié)議 支撐名字路由體系的是兩個核心協(xié)議：i n r p 、n b r p 它們組成了內(nèi)容路由層 1 1 腳( i n t e m e tn a m er e m l u t i o np r o t o c 0 1 ) i n i 沖與d n s 協(xié)議兼容，i n i t p 的報文格式與d n s 報文相同，但是有不同的含義。i n r p 的作用： a 根據(jù)用