大规模、可扩展的天地一体化信息网络域间协议试验平台

【作者】 杨增印； 李贺武； 吴茜； 吴建平； 刘君；

【机构】 清华大学； 清华大学北京信息科学与技术国家研究中心； 清华大学网络科学与网络空间研究院；

【摘要】 天地一体化信息网络已成为我国全球化进程的重要支撑项目。域间协议是地面互联网互联多种异构网络的核心协议,也是快速实现天地一体化信息网络中各类卫星系统及天地异构网络间互联的关键。然而,天地一体化化信息网络具有空间卫星网络拓扑频繁变化、地面互联网规模庞大等特点,使得直接部署现有互联网域间协议可能面临各种性能问题。为测试现有互联网域间协议的工作性能,本文提出一种大规模、可扩展的天地一体化信息网络域间协议验证平台,高效模拟包含数百个动态卫星节点的空间网络以及现有地面网络。首先,本文利用卫星运动可预测性对空间网络动态性进行抽象建模,刻画出空间网络拓扑变化的关键特征,包括动态链路连接关系和时变链路质量;然后,利用虚拟网络技术创建包含各类互联网协议的大量虚拟网络设备,并根据空间网络关键特征实时改变虚拟网络设备之间的网络结构,实现高动态空间网络的模拟。最后,本文针对现有互联网中广泛使用的域间路由协议及其所依赖网络协议的进行试验验证。试验发现,随着空间网络规模的增加,现有域间协议在空间网络中的开销越来越大,甚至引起地面网络的不稳定;同样,现有地面互联网的大规模路由表和频繁变化路由信息严重损耗空间网络的性能,使得天、地网络间的互联效率低下。更多还原