基于SDN的流量工程技术研究

发布时间：2017-11-05 04:17

  本文关键词：基于SDN的流量工程技术研究

  更多相关文章： 软件定义网络 OpenFlow 流量工程 QoS 多准则决策

【摘要】：多样化的实时网络应用在当前呈现“井喷式”发展,这对带宽和延时等服务质量(Quality of Service,QoS)的保证提出了更高的要求。流量工程作为提升网络性能的重要手段,越来越受到网络运营商和科研人员的重视。然而,尽管技术不断演进和创新,网络基础设施(各种交换机和路由器等等)几十年几乎未变。基于传统IP网络的流量工程由于其在路由转发机制上的缺陷,无法提供有效的实时的、可调节的QoS保证。事实上,在IP路由中,无论需求怎样不同,在两个端节点之间的所有数据流都一定会沿着相同的路径通过网络。这成为了基于传统的IP网络流量工程和QoS研究中的一个瓶颈。网络更新换代势在必行。在这种形势下,软件定义网络(Software-defined Network,SDN)应运而生。在这种新型的网络架构下,网络设备的控制层面和数据转发层面被分离,从而使得集中控制整个网络成为可能。这一改变简化了网络管理,降低了研发门槛,促进了网络创新。控制层面和数据转发层面之间可以通过一种叫做OpenFlow的协议来通信。由于SDN的开放性和可编程性,网络管理人员可以编写高级的控制程序来定义全网的行为。这种与传统网络本质上的不同使得OpenFlow在流量工程应用中有着得天独厚的优势。本文的研究重点在于利用基于SDN的流量工程来管理不同的网络服务,从而达到增强QoS的目的。具体的,本文考虑了两种服务类型:视频流服务和文件传输服务。首先,本文提出了一种模块化管理网络QoS的架构,其核心思想是:依据链路参数(丢包率、延迟和有效带宽)和数据流对这些参数的需求来为数据流指定最优路径,从而避免阻塞、增强QoS。具体的,基于多商品流问题和带约束的最短路径问题,该最优化问题被建模为一个多准则决策方案。另外,由于在模型中引入了两个可调节的比例因子来设置丢包率和延迟的权重,该架构可以根据应用场景需求的不同灵活的提供相应的操作来优化QoS。然后,本文将该架构整合到基于Mininet的SDN仿真网络环境中,并且在不同的应用场景下进行了测试。实验结果表明,相对于模拟器给出的传统解决方案,该架构在QoS增强方面有明显的优势。同时,改变网络条件,本文的架构能够通过模型中的算法为数据流发现并且部署新的最优路径,从而保证了QoS。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.0

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本文编号：1142557