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第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼
 

 
  清华大学刘斌教授领导的课题组主要从事网络交换理论、QoS业务管理和高速网络安全等方面的研究,在国家自然科学基金面上项目等的资助下取得显著进展。

  在未来网络制高点的竞争中,大容量高速路由器是最重要的核心,其中先进的路由与交换技术理论的支撑是关键。刘斌课题组在路由与交换技术领域进行了深入研究并取得了具有国际影响的成果:

  1.面对未来OC-768(40Gb/s)/ OC-3072(160Gb/s)高速路由查找,传统的方法难以胜任。刘斌等人在国际上第一次提出了低冗余度的分布式并行查找技术,在有效降低功耗的同时,大幅度提高了路由查找的吞吐量,峰值查找能力达到533Mpps,完全胜任4×OC-768或OC-3072的线速查找要求,为今后工业化生产奠定了基础。这一成果发表在重要国际会议论文集INFOCOM'2004上。进一步改进后的研究成果于2005年8月被国际网络界最高权威期刊IEEE/ACM Transactions on Networking录用,是该杂志迄今为止第2篇被录用的全部由中国大陆学者完成的学术论文。该项技术同时还被编入即将由美国Wiley出版的《The Next Generation High Performance Switches/Routeres》一书中。

  2.高速流分类一直是国际公认的难题,现有方法均不能完成高速分组分类的要求,尤其是针对高速IPv6的情况。刘斌等人提出了能解决“TCAM范围匹配”的高速并行流分类技术,通过巧妙地结合范围编码和并行查找来达到动态自适应流量均衡的目的,既解决了高速流分类问题,又实现了范围匹配操作而节省了存储代价,达到了100Mpps的吞吐量,成果发表在INFOCOM'2005论文集上,这是截止2005年3月世界范围内针对IPv4取得的最好成果。

  针对IPv6和更高速接口的挑战,刘斌等人又提出了编码与查找分离、并行编码/并行查找、规则分配不依赖于数据库的新型流分类方案,最差情况下可实现4×OC-768或OC-3072线速IPv6流分类的指标,是迄今为止该领域国际上的最高指标,论文被INFOCOM'2006论文集录用。以上研究成果连续3年被INFOCOM录用,表明该项研究已处于世界领先水平。

  3.在高速交换领域,刘斌等人首次提出了交叉层交换的思想,并实际实现了短包优先的调度算法,可明显降低实时业务和协议控制分组的时延,提高TCP的性能,研究成果发表在高水平国际会议论文集IWQoS'2005上。据会议主席在开幕式上介绍,2005年度收到来自中国大陆的论文45篇,韩国42篇,这篇论文是亚洲唯一被录用的论文。此外,刘斌等人还提出了对应用感知交换的思想,并实现了大容量按业务调整的并行交换机构,相关论文被INFOCOM'2006论文集录用,这是国际上首次发表的按照业务组织交换算法的论文,也是我国近年来在交换技术课题上首次被INFOCOM录用的论文。

  4.刘斌课题组注重把科学基金资助的理论研究成果运用到实际应用中,在国家863等项目的资助下,研制出我国第一个集网络处理器和业务管理引擎于一体的高性能分组处理芯片,被鉴定委员会评价为整机技术达到国际先进、部分技术达到国际领先水平。

  刘斌教授还担任了INFOCOM'2005的评委和分会主席、HPSR'2005的专题研讨会主席、ICCCN'2005、SUTC'2006、IWCMC'2006、HiPC'2006等国际会议的评委,IEEE JSAC Special Issues on High Speed Network Security的特邀编辑,是ComSoc通信安全技术委员会委员。

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