软件定义网络(SDN)网络管理关键技术研究
本文选题:SDN 切入点:网络管理 出处:《清华大学》2015年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:从网络技术的发展趋势看,软件定义网络已经成为促进网络创新和重构网络体系的最重要推动力之一。软件定义网络具有的转发与控制分离、基于全局视图的集中控制等特点,显著提高了网络管理的灵活性和网络资源使用的效率。但是,SDN的开放性也引入了功能服务动态构建、多租户资源调配和混合SDN路由管控等问题,严重制约了SDN网络管理技术的发展。本文归纳总结了SDN管理领域的已有研究成果,对SDN网络管理模型、网络资源调度管理技术和混合SDN路由视图服务技术开展了深入研究,设计实现并现网部署了基于SDN的真实地址验证管理系统和SDN网络资源动态调度管理系统。本文研究内容包括:(1)针对SDN网络管理模型缺乏、网络功能动态组合困难的问题,提出了基于NFV的SDN网络管理框架和管理模型,设计了对等模式的服务功能链构建机制,验证了该模型和机制具有良好的可扩展性和处理时效性。(2)针对SDN资源管理中流表与带宽联合分配和调度效率低的问题,提出了兼顾公平和效率的SDN网络资源联合管理模型和调度算法,设计了SDN虚拟转发空间,通过实际数据评估和原型系统验证了该管理模型和调度算法具有较高的网络利用率和缓冲替换效率,同时能够有效降低网络延时和提升流表命中率。(3)针对混合SDN路由管理中视图构建难的问题,提出了混合SDN路由管理中的路由视图服务技术,设计了开放传统分布式路由平面的Open Route Flow协议,实验证明该协议具有较低的路由状态传输协议负载、路由状态处理负载和路由状态感知延迟。(4)针对传统架构下域内真实地址验证管理系统的接口协议种类复杂、网络状态感知迟缓、过滤效果存在误判、网络功能无法复用等问题,设计并实现了基于SDN的域内真实地址验证管理系统,并在CERNET的25所高校进行了实际部署和功能验证。(5)针对新型网络体系结构下,缺乏为多种异构网络应用提供SDN网络资源动态调度和统一管理的平台等问题,设计并实现了SDN网络资源动态调度管理平台,并在全国13个节点进行了实际部署和功能验证。
[Abstract]:From the development trend of network technology, software defined network has become one of the most important driving forces to promote network innovation and reconstruct network system. Software defined network has the characteristics of separation of forwarding and control, centralized control based on global view, and so on. The flexibility of network management and the efficiency of using network resources are greatly improved. However, the openness of SDNs also introduces the problems of dynamic construction of functional services, multi-tenant resource allocation and hybrid SDN routing control, etc. The development of SDN network management technology is seriously restricted. In this paper, the existing research results in the field of SDN management are summarized, and the SDN network management model, network resource scheduling management technology and hybrid SDN routing view service technology are deeply studied. The real address verification management system based on SDN and the dynamic scheduling management system of SDN network resources are designed and implemented in this paper. The research contents of this paper include: 1) aiming at the lack of SDN network management model and the difficulty of dynamic combination of network functions. In this paper, the SDN network management framework and management model based on NFV are proposed, and the construction mechanism of peer-to-peer service function chain is designed. It is verified that the model and mechanism have good scalability and processing time. (2) aiming at the problem of low efficiency of flow table and bandwidth allocation and scheduling in SDN resource management, In this paper, a joint resource management model and scheduling algorithm for SDN network is proposed, which takes fairness and efficiency into account. The virtual forwarding space of SDN is designed. Through the actual data evaluation and prototype system, it is proved that the management model and scheduling algorithm have higher network utilization and buffer replacement efficiency. At the same time, it can effectively reduce the network delay and improve the hit ratio of stream table. Aiming at the difficult problem of view construction in hybrid SDN routing management, the routing view service technology in hybrid SDN routing management is proposed. Open Route Flow protocol with open traditional distributed routing plane is designed. Experiments show that the protocol has lower routing state transport load. Routing state processing load and routing state awareness delay. 4) aiming at the problems of complex kinds of interface protocols, slow network state awareness, misjudgment of filtering effect and network function being unable to reuse in traditional architecture, the real address verification management system in the traditional architecture has many problems, such as complex interface protocols, slow network state awareness, and so on. The real address verification management system based on SDN is designed and implemented, and the actual deployment and function verification are carried out in 25 universities of CERNET. There is a lack of a platform for dynamic scheduling and unified management of SDN network resources for various heterogeneous network applications. A SDN network resource dynamic scheduling and management platform is designed and implemented, and the actual deployment and functional verification are carried out at 13 nodes throughout the country.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP393.0
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,本文编号:1582865
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