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流量工程引起了很多研究關(guān)注，尤其是近年來隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和復(fù)雜性的增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商越來越需要更好的方法來管理流經(jīng)其網(wǎng)絡(luò)的大量數(shù)據(jù)。一組研究人員提出了一種用于流量工程的智能路由方案，該方案以有限的控制開銷實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。

他們的研究發(fā)表在《大數(shù)據(jù)挖掘與分析》雜志上。

傳統(tǒng)上，研究人員研究與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的流量工程，重點(diǎn)關(guān)注IP路由協(xié)議、路由優(yōu)化問題和IP網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋。隨著軟件定義網(wǎng)絡(luò)的到來，研究人員開始更多地關(guān)注流量工程問題，包括流量拆分和協(xié)議設(shè)計(jì)。

(資料圖)

在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中，可以使用軟件應(yīng)用程序集中控制網(wǎng)絡(luò)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)使研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的網(wǎng)絡(luò)管理，解決了一些傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以管理的海量流量工程問題。

然而，即使使用軟件定義的網(wǎng)絡(luò)，研究人員也在努力解決可擴(kuò)展性問題。因此，研究人員將注意力轉(zhuǎn)向了分段路由。分段路由是一種允許研究人員通過組織稱為數(shù)據(jù)包的信息集合來簡(jiǎn)化跨網(wǎng)絡(luò)域的流量工程的技術(shù)。

研究人員意識(shí)到，通過將分段路由與軟件定義網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，他們能夠解決軟件定義網(wǎng)絡(luò)中的一些挑戰(zhàn)。但是，仍然存在一些未解決的問題，因?yàn)榉侄温酚蓵?huì)帶來控制開銷，這意味著必須插入額外的數(shù)據(jù)包標(biāo)頭。當(dāng)段頭變得太長(zhǎng)時(shí)，開銷會(huì)大大降低大型網(wǎng)絡(luò)的效率。

“分段路由一直是流量工程的一種新穎架構(gòu)，但它也帶來了控制開銷，降低了轉(zhuǎn)發(fā)效率。因此我們著重研究如何基于分段路由以有限的控制開銷優(yōu)化鏈路負(fù)載均衡性能，”李來中說。深圳大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程學(xué)院教授。

為了克服這些挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種用于交通工程的智能路由方案。這允許以有限的控制開銷實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。該團(tuán)隊(duì)首先將問題表述為映射問題，將不同的流量映射到關(guān)鍵分流點(diǎn)。接下來，他們證明了問題是非確定性多項(xiàng)式難題，這是計(jì)算復(fù)雜性理論中定義問題的一種方式。

然后為了解決這個(gè)問題，他們開發(fā)了一種改進(jìn)的蟻群優(yōu)化算法。蟻群優(yōu)化是一種使用概率來解決網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題的技術(shù)。他們還設(shè)計(jì)了第二種算法，即負(fù)載均衡算法，并分析了其理論性能。

“我們提出了兩種算法來實(shí)現(xiàn)我們的負(fù)載均衡目標(biāo)并避免轉(zhuǎn)發(fā)過載。蟻群優(yōu)化和線性規(guī)劃理論為算法提供了思路和方向，”崔來中說。

該團(tuán)隊(duì)評(píng)估了他們?cè)诓煌F(xiàn)實(shí)世界拓?fù)渲械牧髁抗こ讨悄苈酚煞桨?。拓?fù)涿枋隽司W(wǎng)絡(luò)元素的排列和連接方式。該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果表明，他們的算法優(yōu)于傳統(tǒng)算法。憑借其用于流量工程的智能路由方案，在加拿大貝爾網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖线M(jìn)行評(píng)估時(shí)，最大帶寬比傳統(tǒng)算法低24.6%。

展望未來的研究，團(tuán)隊(duì)正準(zhǔn)備在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中測(cè)試和優(yōu)化他們的算法。他們還計(jì)劃通過在軟件定義的廣域網(wǎng)中添加人工智能的方法來進(jìn)一步開發(fā)他們的方案。“我們的最終目標(biāo)是開發(fā)我們的解決方案并將其應(yīng)用于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，”崔說。