NeTS: Small: Diverse and Resilient Beyond Paths

NeTS:小:超越路径的多样性和弹性

基本信息

  • 批准号:
    1617729
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-10-01 至 2021-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

With advances in Internet applications and their insatiable demands for bandwidth, today's networks have grown rapidly both in scale and complexity. The growing scale and complexity also drastically increase the probability of failures. This is particularly the case in today's huge data centers. It is thus imperative that networks be designed with high capacity and with built-in resiliency. Routing is central to networking, as it determines whether and where packets are to be forwarded. It is therefore essential in ensuring network resiliency. Conventional routing protocols in IP/MPLS (Internet Protocol/Multiple Protocol Label Switching) networks that underpin much of today's networking infrastructure are primarily path-based and reactive. Various IP/MPLS (proactive) fast rerouting mechanisms have also been proposed; but most of them can only handle a single link failure. The combinatorial nature of multiple link failures renders most existing path-based fast rerouting approaches ineffectual; and their complexity grows rapidly, as the number of link/node failures increases. In order to achieve high network capacity, availability and reliability, new paradigm-shifting approaches are needed for the development of future diverse and resilient routing systems. Going beyond paths, this project advocates a novel routing paradigm -- dubbed routing via preorders -- which circumvents the limitations of conventional path-based routing schemes to effectively take advantage of topological diversity inherent in a network with rich topology for diverse and resilient routing, while at the same time meeting the quality-of-service requirements (e.g., bandwidth and latency) of applications or flows. Unlike conventional path-based routing, under the proposed routing via preorders paradigm no paths are explicitly specified for routing or forwarding; instead any sequence of connected nodes contained in the routing preorder can be used, thereby circumventing the rigidity and fragility limitations of paths while also avoiding the "combinatorial curse" challenge posed by path enumeration. Hence by design, routing via preorders has built-in resiliency and load-balancing capabilities. Broader Impact: If successful, the paradigm-shifting new routing framework advanced in this research project will provide the high diversity and resiliency demanded by the Internet services and critical physical infrastructures. All of these will bring significant benefits to users, service providers and society at large. The PI will actively involve undergraduate students -- especially female students and underrepresented minorities in the research project, e.g., via NSF REU grants as well as senior design courses and the Undergraduate Research Opportunity Program (UROP) at the PI's institution. The PI will release the implementation of routing via preorders using the software-defined networking (SDN) platform in public domains for wide distribution and adoption, and engage in other outreach activities.
随着互联网应用的发展及其对带宽的不断需求,当今的网络在规模和复杂性方面都迅速增长。不断增长的规模和复杂性也大大增加了故障的可能性。在当今的大型数据中心中尤其如此。因此,网络必须设计为具有高容量和内置弹性。路由是网络的核心,因为它决定了数据包是否被转发以及被转发到哪里。因此,这对于确保网络弹性至关重要。IP/MPLS(因特网协议/多协议标签交换)网络中的传统路由协议主要是基于路径的和反应式的,其支撑当今的许多联网基础设施。各种IP/MPLS(主动)快速重路由机制也已提出,但他们中的大多数只能处理一个单一的链路故障。多个链路故障的组合性质使得大多数现有的基于路径的快速重路由方法无效;并且它们的复杂性随着链路/节点故障的数量增加而迅速增长。为了实现高网络容量、可用性和可靠性,需要新的范式转换方法来开发未来的多样化和弹性路由系统。 超越路径,该项目倡导一种新的路由范式-称为通过预定路由-它绕过了传统的基于路径的路由方案的限制,以有效地利用具有丰富拓扑的网络中固有的拓扑多样性,以实现多样化和弹性路由,同时满足服务质量要求(例如,带宽和等待时间)。与传统的基于路径的路由不同,在所提出的经由前序的路由范例下,没有明确指定用于路由或转发的路径;相反,可以使用包含在路由前序中的连接节点的任何序列,从而规避路径的刚性和脆弱性限制,同时也避免了路径枚举所带来的“组合诅咒”挑战。因此,根据设计,通过预订的路由具有内置的弹性和负载平衡功能。 更广泛的影响:如果成功,本研究项目中提出的范式转移新路由框架将提供互联网服务和关键物理基础设施所需的高度多样性和弹性。所有这些都将给用户、服务提供商和整个社会带来巨大的好处。PI将积极让本科生,特别是女生和代表性不足的少数民族参与研究项目,例如,通过NSF REU赠款以及高级设计课程和PI机构的本科生研究机会计划(UROP)。 PI将在公共领域使用软件定义网络(SDN)平台通过预订发布路由的实现,以广泛分发和采用,并参与其他推广活动。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Traffic Control for RDMA-Enabled Data Center Networks: A Survey
  • DOI:
    10.1109/jsyst.2019.2936519
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Zehua Guo;Sen Liu;Zhi-Li Zhang
  • 通讯作者:
    Zehua Guo;Sen Liu;Zhi-Li Zhang
Improving SD-WAN Resilience: From Vertical Handoff to WAN-Aware MPTCP
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  • DOI:
    10.1145/3310165.3310174
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Narayanan;Saurabh Verma;Eman Ramadan;Pariya Babaie;Zhi-Li Zhang
  • 通讯作者:
    A. Narayanan;Saurabh Verma;Eman Ramadan;Pariya Babaie;Zhi-Li Zhang
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End-to-end support for statistical quality-of-service guarantees in multimedia networks
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  • 资助金额:
    $ 30万
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知道了