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SDN网络控制逻辑一致性问题研究

发布时间:2018-08-12 07:55
【摘要】:随着互联网的飞速发展,各种应用业务层出不穷,当前互联网架构所暴露出的扩展性、安全性、稳定性问题也越来越受到人们的关注。SDN (Software Deifned Networks,软件定义网络)网络由于其数控分离,可编程的特点,能够有效地解决当前网络的问题,而受到了广泛关注。其中由于SDN网络配置不具备原子性,影响SDN网络管理的效率,因此控制逻辑一致性是SDN的主要问题之一,也是SDN研究领域的热点问题。现有的研究主要集中在解决单一的报文转发丢包、报文转发环路等问题,缺乏通用性强,扩展性高的解决方案。本文针对SDN网络配置更新时的控制逻辑一致性的问题进行研究,通过对交换机分类,对报文进行标记等方法,提出一种基于分类与标签的一致性算法,来解决SDN网络配置问题,保证每报文一致性。主要完成的创新性工作有:(1)针对网络配置更新过程中发生的控制逻辑不一致性问题,建立抽象模型,通过分析模型中的报文转发信息和网络配置信息,对问题进行统一归纳,得到网络配置中保证控制逻辑一致性的优化目标:保证每报文一致性。(2)提出一种基于交换机分类和报文标签的网络配置更新算法,结合优化目标,通过时序与逻辑两方面,证明算法能够保证网络配置的每报文一致性。然后将此算法与当前已有算法进行性能比较。(3)在Ryu控制器中结合算法思想,设计并实现网络配置更新模块,结合Mininet仿真平台实现配置更新算法,并进行实验仿真,验证算法的高效性与可行性。针对SDN网络控制逻辑一致性问题,本文提出的算法可以有效解决网络配置过程中发生的报文发送丢包、报文发送环路、网络策略违背、每报文不一致性等问题。其主要优势有:(1)减少了网络配置更新的时间;(2)降低了网络配置更新过程中对控制器的负载;(3)降低了配置更新对网络交换节点硬件的需求,提高了网络配置更新的效率。
[Abstract]:With the rapid development of the Internet, a variety of application services emerge in endlessly, the current Internet architecture exposed the scalability, security, The problem of stability has been paid more and more attention to. SDN (Software Deifned Networks, software defines the network. Because of its characteristics of numerical control separation and programmable, it can effectively solve the current network problems, and has been paid more and more attention. Because the SDN network configuration does not have atomicity, it affects the efficiency of SDN network management, so the consistency of control logic is one of the main problems of SDN, and it is also a hot issue in the field of SDN research. The existing researches mainly focus on solving the problems of single packet forwarding, packet forwarding loop and so on, and lack the solution with strong generality and high expansibility. In this paper, the consistency of control logic in the update of SDN network configuration is studied. By classifying switches and marking packets, a consistency algorithm based on classification and label is proposed to solve the problem of SDN network configuration. Ensure consistency of each message. The main innovative works are as follows: (1) aiming at the inconsistency of control logic in the process of network configuration updating, the abstract model is established, and the problems are summed up by analyzing the message forwarding information and network configuration information in the model. The optimization goal of ensuring the consistency of control logic in network configuration is obtained. (2) A network configuration update algorithm based on switch classification and packet label is proposed. It is proved that the algorithm can ensure the consistency of every packet in network configuration. Then the performance of this algorithm is compared with the existing algorithms. (3) the network configuration update module is designed and implemented in the Ryu controller, and the configuration update algorithm is realized with the Mininet simulation platform, and the experimental simulation is carried out. Verify the efficiency and feasibility of the algorithm. In order to solve the problem of SDN network control logic consistency, the algorithm proposed in this paper can effectively solve the problems of packet loss, packet sending loop, network policy violation and inconsistency of each packet in the process of network configuration. Its main advantages are as follows: (1) reducing the time of network configuration updating; (2) reducing the load on controller in the process of network configuration updating; (3) reducing the requirement of configuration update to the hardware of network switch node and improving the efficiency of network configuration update.
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP393.02

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本文编号:2178421

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