面向下一代网络的端到端多路径传输层架构

作者:薛淼;高德云;张思东;张宏科 刊名:通信学报 上传者:吴文霞

【摘要】为了解决传统网络无法有效同时使用多家乡终端的多个接口传输数据的问题,提出了一种面向下一代网络的端到端多路径传输层架构—E2EMP。E2EMP通过自适应的根据路径特性分发数据,采用双层序列空间,实施灵活的端到端路径管理,提高了多家乡终端的传输性能。实验仿真表明,E2EMP能够有效地聚合终端多家乡的出口带宽,同时提高了数据传输的安全性和可靠性。

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1引言在过去的30年里,Internet秉承其开放性的设计理念,通过承载分布式应用和互联异构网络,取得了公认的巨大成功,并成为推动经济发展和社会进步的主要引擎之一。Internet是一个基于分组交换的网络,采用端到端的原则在网络终端间传输数据。由于设计之初价格因素和设计理念的影响,终端通常只配置一块网络接口卡(NIC),并且相应只配置一个网络层地址,端到端的数据传输在此基础上也只能建立单一的传输层连接传输数据。随着网络技术的发展,一方面网络接入技术不断多样化,包括广域网、局域网和个域网接入技术,有线和无线接入技术都不断成熟并且商用,例如xDSL、xPON、3G、WLAN、WiMAX、Bluetooth等;另一方面,接入设备的成本不断降低,越来越多的终端开始配置多个网络适配器,例如移动终端laptop通常配有LAN接口和WLAN接口,也可以支持3G无线接入;而一般PDA都支持WLAN和3G接入;一些固定终端也同时支持LAN和ADSL接入。各种集成了USB接口的网络适配器也使得终端在选择接入方式上变得更加灵活。下一代网络结构的演化,使得终端能够配置多个网络层接入地址。IPv6的初步部署使得网络层地址更为丰富,终端可以配置多个IPv6地址或者同时配置IPv6地址和IPv4地址,以接入不同子网;而网络虚拟化[1,2]可以使由不同种类的网络层地址、不同的路由机制构成的虚拟网络部署在相同的基础设施上,终端可以同时选择IP或者其他虚拟网络层地址,例如平面标识,接入网络。尽管基于多种接入技术和多个网络地址的多家乡终端正在成为下一代互联网的主要特征,但是传统的端到端传输协议,例如TCP、UDP仍然只能基于一个NIC的网络地址建立连接,在端到端单路径上传输数据,无法充分发挥多个NIC的特性。由于现有协议的不足,端到端多路径的研究逐渐成为关注的焦点。欧洲的Trilogy[3]计划将端到端的多路径传输作为其资源池(resourcepooling)概念的一部分;文献[46]中描述的一体化网络架构提出的多连接多路径[7](MCMP,multi-connectionmulti-path)也将端到端多路径作为新网络体系研究的一个方面。为了充分使用终端的多家乡特性进行数据传输,适应下一代网络终端多家乡化的趋势,提出了一种基于传输层的端到端多路径架构(E2EMP,end-to-endmultipath),在传输协议SCTP(streamcontroltransmissionprotocol)[8]上实现了E2EMP,并对其进行性能评估。本文第2节介绍了与E2EMP相关的工作;第3节描述端到端多路径的优点和E2EMP的设计目标;第4节描述了E2EMP的架构设计;第5节对其性能进行评估;第6节是结束语。2相关工作近年来,很多研究尝试在各个层面使用多家乡终端的多个接口并行传输数据。本文根据其实现的层次将这些研究分为3类。2.1应用层实现MuniSocket[9]是一个在用户空间实现的socket中间件,它通过在多个网络接口上建立多个TCP连接分发数据,从而达到聚合带宽和提高可靠性的目的。但其实现需要手动配置将要建立的TCP连接地址对和端口号,可扩展性不强。SmartSockets[10]能够为多家乡主机智能的选择建立连接的地址和端口,但其建立的连接是基于端到端单路径进行数据传输的,需要在内存中开辟新的存储空间用于缓存不同路径到来的乱序数据分组,因此内存的利用率不高。2.2传输层实现通过传输层实现端到端多路径传输主要包括基于TCP的实现和基于SCTP的实现。pTCP[11]通过在传输层为多

参考文献

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