航天信息网络集群网关关键技术研究

admin · 发表于 2022-8-2 10:49:46

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航天信息的网络集成化应用是未来空中交通管理、环境监测和灾害防治等国家基础领域以及军事作战的关键所在。航天信息网络涉及天基、空基和地基等不同层次、不同体制的自治网络，如何实现这些异构网络的有效互联和信息高效跨域传送是航天信息网络必须解决的基础题目。目前IP互联是异构网络互联的根本趋势，而边界网关协议（Border Gateway Protocol, BGP）是互联网络域间路由的事实标准，利用基于BGP的互联网关连接各异构网络是航天信息网络的可行方案。然而，现有互联方法在路由寻址开销和网络传输效率之间难以折衷，不能直接应用于航天信息网络；异构子网各成体系、自行发展，具有自治性、保密性和动态性等特点，使得BGP域间路由在稳定性、收敛性及安全性等多方面也存在新的题目。这些题目的研究和解决对于提高航天信息网络域间传输性能具有重要意义。本论文重点研究了航天信息网络在异构互联和域间路由这两个网络层次上的关键题目，包括异构互联体系结构、域间路由稳定性、域间路由收敛性和域间路由安全性等。主要研究工作和成果包括：(1) 分析了航天信息网络各子网的异构特性，设计了适合于航天信息网络的基于IP网关的异构互联体系结构。(2) 给出了基于更新链的路由振荡检测方法，使得任一子网仅根据本地路由信息就能快速检测到自身的路由振荡，充分保证了航天信息网络各子网路由策略的私密性。仿真和对比分析说明了该方法的可行性和有效性。(3) 给出了适合于航天信息网络的路由收敛性改进方法，使得各网关节点能够利用路由更新链中的ID信息更快速全面地排除本地所有无效路由，进而加快了BGP收敛。仿真和性能分析说明了该方法比现有方法开销更小，效率更高。(4) 给出了一种基于仲裁的BGP域间路由安全机制，通过分布请求和集中征询/仲裁的方式对路由更新通告的前缀和路径属性进行验证，可以有效地避免前缀劫持攻击和无效路由攻击。该机制不需要扩展或修改BGP协议，部署更简单，所需的存储、计算和传输开销相对更小，更适用于航天信息网络。评估分析说明了该机制的现实可行性。(5) 给出了适应非网络层、非IP网络层和IP网络层等三种不同类型接口特性的集群网关总体设计；建立了基于集群网关的航天信息网络软件仿真平台，为异构互联和BGP域间路由等关键技术的验证提供试验环境。

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