CN105049419A - 基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，包含逐级交换的基本处理元件模块层、虚拟构件模块层、运行组件模块层、及运行平台，各个层级之间采用数据包驱动，并通过交换部件互联通信，每个层级内部数据之间的交互采用数据包驱动进行。本发明通过“构件-组件-平台-系统”四级的逐级交换，实现平台功能与资源动态重构，进而完成异构多样功能等价单元之间的无缝切换，实现斩断和扰乱针对路由装置的攻击行为，实现了节点内部功能单元构件的灵活重构，以及异构多样等价单元之间的无缝切换，提高路由装置的可扩展性和安全性。

Description

基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统
技术领域
本发明涉及计算机网络安全领域，特别涉及一种基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统。
背景技术
传统的网络技术体系框架下，依靠提高设备处理速度，增大设备处理容量，增加复杂控制算法和协议等系列技术，不仅难以满足特性差异日益扩大的用户业务管理需求，而且付出了控制复杂度快速提高和效率明显降低的代价，面对大量差异化用户业务需求，网络路由设备无法灵活支撑的问题日趋凸现。根本原因在于网络设备的体系结构是封闭的，设备的升级和扩展只能由原提供商实施，无法实现开放。因此，我们需要摆脱传统网络设备结构设计的束缚，将刚性体系改变为柔性异构的新型体系，增强网络管理设备的可扩展性，从而满足大量差异化用户业务管理需求。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，通过“构件-组件-平台-系统”四级的逐级交换，实现平台功能与资源动态重构，进而完成异构多样功能等价单元之间的无缝切换，实现斩断和扰乱针对路由装置的攻击行为，实现节点内部功能单元构件的灵活重构，以及异构多样等价单元之间的无缝切换，提高路由装置的可扩展性和安全性。
按照本发明所提供的设计方案，一种基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，包含逐级交换的基本处理元件模块层、虚拟构件模块层、运行组件模块层、及运行平台，各个层级之间采用数据包驱动，并通过交换部件互联通信，每个层级内部数据之间的交互采用数据包驱动进行；
基本处理元件模块层，实现对网络数据流量的直接处理，包含在不同OS环境构件中处理能力等价的协议处理元件和仲裁元件；
虚拟构件模块层，为基本处理元件模块层的协议处理元件和仲裁元件提供异构多样的运行环境；
运行组件模块层，对网络数据进行处理，包含数据预处理组件、多态转发组件、数据后处理组件及控制组件；
运行平台，实现平台接口的输入任务，并为运行组件模块层提供异构多样的运行环境。
上述的，所述虚拟构件模块层还包含容错式仲裁模块，容错式仲裁模块对仲裁元件处理结果进行仲裁。
优选的，容错式仲裁模块对仲裁元件处理结果进行仲裁具体包含：仲裁元件将接收到的协议报文数据同时发送到多个处理能力等价的协议处理元件中，仲裁元件接收各协议处理元件返回的处理结果，进行容错式仲裁；若发现协议处理元件返回的结果存在异常，则重启该协议处理元件，并将正确状态信息发送给该协议处理元件；仲裁处理元件并将处理结果输出。
上述的，所述协议处理元件依据自身基于的网络协议不同分为OSPF协议处理元件、RIP协议处理元件、BGP协议处理元件，分别对虚拟构件模块层指定的网络数据进行对应的路由转发。
本发明的有益效果：
1.本发明通过“构件-组件-平台-系统”四级的逐级交换，实现平台功能与资源动态重构，进而完成异构多样功能等价单元之间的无缝切换，实现斩断和扰乱针对路由装置的攻击行为，实现了节点内部功能单元实例（构件）的灵活重构，以及异构多样等价单元之间的无缝切换，提高路由装置的可扩展性和安全性。
2.本发明实现网络数据采用数据包驱动的形式实现层级之间及层级内部之间的数据交互，其中，任意第三方提供的标准化组件可以在同一平台上参与完成给定任务，任意第三方提供的标准化构件可以在同一组件上参与完成特定功能，任意第三方提供的标准化元件可以在同一构件上参与完成特定处理，平台级和组件级均能实现功能升级重组、资源编程分配和管理分层配置，构件级和元件级具有较强的可维护性（如加载、卸载、升级和更新），整个系统呈现“数据包驱动、逐级交换、松耦合互连”的结构特征：数据包驱动，系统各个层次内部、处理层次之间的交互采用数据包的方式进行，由数据包整体而不是传统系统的总线信号驱动数据的处理；逐级交换，系统的各个层次之间通过结构、功能和性能各异的各类交换部件实现互联，系统在各个层级设置的交换部件有交换组件、虚拟机管理构件等；松耦合互连，系统中各个处理层级之间、各个层级内不同处理功能块之间通过数据交互进行，相比于传统的系统，新型系统体系结构开放，功能与性能可根据用户需求动态重构。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的虚拟构建模块层原理图。
具体实施方式：
下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例一，参见图1所示，一种基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，包含逐级交换的基本处理元件模块层、虚拟构件模块层、运行组件模块层、及运行平台，各个层级之间采用数据包驱动，并通过交换部件互联通信，每个层级内部数据之间的交互采用数据包驱动进行；
基本处理元件模块层，实现对网络数据流量的直接处理，包含在不同OS环境构件中处理能力等价的协议处理元件和仲裁元件；
虚拟构件模块层，为基本处理元件模块层的协议处理元件和仲裁元件提供异构多样的运行环境；比如Windows虚拟机构件提供Windows操作系统的运行环境，Linux虚拟机构件提供Linux操作系统的运行环境，以及对上述不同虚拟机进行高效管理的虚拟机管理构件等。
运行组件模块层，对网络数据进行处理，包含数据预处理组件、多态转发组件、数据后处理组件及控制组件；数据预处理组件提供对网络数据的预处理服务，在主要的处理以前对数据进行的处理，对数据进行筛选，保留有用的信息，以提高接下来的进程对数据进行处理时的效率；多态转发组件对转发接口具有不同实现方式，依据上层的运行平台对转发数据进行不同的响应；数据后处理组件，与预处理组件相对应，完成预处理后的下一步工作，即最后加工完善以前进行的工作，对网络数据进行剔除精细；控制组件由下层的Windows虚拟机构件、Linux虚拟机构件和虚拟机管理构件等多种构件组成，并为构件提供异构多样的运行硬件环境（x86架构、MIPS架构）。
运行平台，实现平台接口的输入任务，并为运行组件模块层提供异构多样的运行环境。
实施例二，参见图2所示，与实施例一基本相同，不同之处在于：所述虚拟构件模块层还包含容错式仲裁模块，容错式仲裁模块对仲裁元件处理结果进行仲裁。容错式仲裁模块对仲裁元件处理结果进行仲裁具体包含：仲裁元件将接收到的协议报文数据同时发送到多个处理能力等价的协议处理元件中，仲裁元件接收各协议处理元件返回的处理结果，进行容错式仲裁；若发现协议处理元件返回的结果存在异常，则重启该协议处理元件，并将正确状态信息发送给该协议处理元件；仲裁处理元件并将处理结果输出。
所述协议处理元件依据自身基于的网络协议不同分为OSPF协议处理元件、RIP协议处理元件、BGP协议处理元件，分别对虚拟构件模块层指定的网络数据进行对应的路由转发。
本发明实现网络数据采用数据包驱动的形式实现层级之间及层级内部之间的数据交互，其中，任意第三方提供的标准化组件可以在同一平台上参与完成给定任务，任意第三方提供的标准化构件可以在同一组件上参与完成特定功能，任意第三方提供的标准化元件可以在同一构件上参与完成特定处理，平台级和组件级均能实现功能升级重组、资源编程分配和管理分层配置，构件级和元件级具有较强的可维护性（如加载、卸载、升级和更新），整个系统呈现“数据包驱动、逐级交换、松耦合互连”的结构特征：数据包驱动，系统各个层次内部、处理层次之间的交互采用数据包的方式进行，由数据包整体而不是传统系统的总线信号驱动数据的处理；逐级交换，系统的各个层次之间通过结构、功能和性能各异的各类交换部件实现互联，系统在各个层级设置的交换部件有交换组件、虚拟机管理构件等；松耦合互连，系统中各个处理层级之间、各个层级内不同处理功能块之间通过数据交互进行，相比于传统的系统，新型系统体系结构开放，功能与性能可根据用户需求动态重构。
本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，其特征在于：包含逐级交换的基本处理元件模块层、虚拟构件模块层、运行组件模块层、及运行平台，各个层级之间采用数据包驱动，并通过交换部件互联通信，每个层级内部数据之间的交互采用数据包驱动进行；
基本处理元件模块层，实现对网络数据流量的直接处理，包含在不同OS环境构件中处理能力等价的协议处理元件和仲裁元件；
虚拟构件模块层，为基本处理元件模块层的协议处理元件和仲裁元件提供异构多样的运行环境；
运行组件模块层，对网络数据进行处理，包含数据预处理组件、多态转发组件、数据后处理组件及控制组件；
运行平台，实现平台接口的输入任务，并为运行组件模块层提供异构多样的运行环境。
2.根据权利要求1所述的基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，其特征在于：所述虚拟构件模块层还包含容错式仲裁模块，容错式仲裁模块对仲裁元件处理结果进行仲裁。
3.根据权利要求2所述的基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，其特征在于：容错式仲裁模块对仲裁元件处理结果进行仲裁具体包含：仲裁元件将接收到的协议报文数据同时发送到多个处理能力等价的协议处理元件中，仲裁元件接收各协议处理元件返回的处理结果，进行容错式仲裁；若发现协议处理元件返回的结果存在异常，则重启该协议处理元件，并将正确状态信息发送给该协议处理元件；仲裁处理元件并将处理结果输出。
4.根据权利要求1~3任一项所述的基于异构多样性的拟态网络逐级交换路由系统，其特征在于：所述协议处理元件依据自身基于的网络协议不同分为OSPF协议处理元件、RIP协议处理元件、BGP协议处理元件，分别对虚拟构件模块层指定的网络数据进行对应的路由转发。
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