面向突发毁击事件的IP网络路由自愈方法研究

随着信息技术的不断发展以及对人类生活各个方面影响力的日益加深，网络基础设施已经成为关系国计民生的战略资源，网络快速自愈的重要性也日益凸现。提高网络快速自愈能力仍然面临两个方面的挑战：首先，如何在军事打击、恐怖袭击以及自然灾害等极端环境下提高网络的抗毁自愈能力；其次，如何应付平时环境下针对网络设备的恶意攻击和侵害所造成的网络节点设备毁坏。本课题研究的基本思路是在不改变现有网络基本路由架构以及路由协议的前提下，研究一种适用于网络遭受重大破坏或普通网络故障在路由收敛期间能够保证报文正常传输的新型路由机制- - 方向引导的路径选择机制；主要解决如何在军事打击、恐怖袭击、自然灾害和针对网络的大规模攻击等极端环境下以及网络平时故障下提高路由协议的故障快速自愈恢复能力。

以因特网（Internet）为代表的计算机互联网络已成为现代信息社会最重要的基础设施，渗透到社会生活的各个方面，成为日常生活、军事、经济和政治活动不可或缺的工具。因此，保障网络持续提供服务的能力具有重要意义，它关乎经济稳定、国家安全以及个人活动的顺利进行。近年来，人们努力推动网络技术向前发展，但是自然发生的系统组件故障、不可预料的意外事件和针对网络设备的大规模恶意攻击事件都严重影响网络系统的正常运行。本课题主要通过抗毁路由协议和安全路由机制的研究来提高网络的抗毁自愈能力，提高网络的可生存性。主要工作包含以下几个方面：.1）提出了一种基于主动策略的多可用下一跳路由生成算法，该算法通过建立全网的网络层次图，构建出到达各个目的节点的多可用多下一跳集合，采用局部收敛机制抑制更新报文的传输范围和报文的数量。在节点规模小于500的网络环境下，与现有的多径路由算法相比，该算法建立的可用下一跳数量更多，网路的资源利用率更高；在并发多故障网络环境下，其收敛速度快，通信开销小、故障修复概率高。.2）提出了一个在逐跳路由中的多路径负载均衡算法，该算法根据可行下一跳的排队延时选择下一跳转发当前到达节点的数据包，通过平衡同一个流的数据包在各节点的等待时间降低路径延时差异，减少因流量分配到不同的路径以后造成的乱序发生的次数，从而即很好的实现了网络的负载均衡，又提高了网络的传输效率，通过理论分析证明了-DDMM机制的正确性和有效性，仿真结果显示DDMM与基于包水平的负载均衡算法的经典算法相比，其乱序率非常低，接近于基于流水平的负载均衡经典算法，并且算法能很好的适应端到端延时和分配比例的动态变化。.3）提出了一种动态自适应链路质量感知方法，基于此方法节点可以动态感知链路质量的变化趋势，并依据对链路质量的评估结果动态地调整报文的探测发送周期，实现对链路故障的快速感知。仿真实验表明该方法能够快速地感知链路的状态变化，可为基于主动策略的快速自愈路由算法提供较准确的链路状态信息，从而加速网络故障的恢复。.4）提出了一种适用于距离矢量路由算法的新型信任模型，并给出了实现该模型相应的安全机制——消息真实性度量方法和消息安全验证机制，使用这些安全机制可以有效的验证邻居节点发送路由更新消息的完整性、新鲜性和真实性。与现有的安全机制相比本课题提出的安全机制具有更高的安全性，且对网络和节点增加的通信和和计算负载较小。