基于NetMagic平台的交换机系统的设计与实现

发布时间：2021-04-01 15:53

软件定义网络(SDN)是下一代新型网络体系结构,将网络划分为控制平面和转发平面,控制和转发功能均可在通用操作系统中由软件实现。控制平面的控制器负责路由计算等功能,并通过标准的通信协议控制交换机;转发平面的交换机接受控制器的控制,根据控制器下发的规则处理数据包。当前SDN/OpenFlow交换机已有开源软件实现,如OpenvSwitch、ofsoftswitch等,具有高度的灵活性和扩展性;然而,与使用专用芯片和硬件实现的硬件交换机相比,纯软件实现的交换机在性能上仍有提升空间。因此,可以综合利用软硬件交换机的优势。软件交换机具有流表容量大,功能特性丰富,易于升级和扩展等优势;而硬件交换机性能优异。综合利用软硬件交换机协同转发数据包便可以高效而完整地实现OpenFlow协议标准中定义的各项功能。本文以实现软硬件协作转发为目标,基于NetMagic硬件平台实现硬件交换机,配合软件交换机实现转发数据包,达到综合利用软硬件交换机优势的目的。论文首先论述了 SDN/OpenFlow的相关技术,介绍了当前SDN领域的发展现状和成果,然后描述了基于NetMagic硬件平台的交换机系统的整体设计和架构,对于其中涉及到的关键技术和算法进行了论述。之后对于系统的详细设计和实现以及其中的各个功能组件及模块一一展现。最后,对当前系统设计了测试方案并进行了测试,给出测试和验证结果,验证系统能够正常实现软硬协作转发数据包的功能,达到了系统的设计目标。
【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】：TP393.0

文章目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 课题主要研究工作

1.2.1 课题目标

1.2.2 本论文的研究工作

1.3 论文结构

第二章 SDN交换机相关技术研究与分析

2.1 OpenFlow技术概述

2.1.1 OpenFlow协议概述

2.1.2 OpenFlow1.3多级流表

2.2 现有SDN/OpenFlow交换机概述

2.2.1 Open vSwitch

2.2.2 ofsoftswitch

2.3 NetMagic硬件平台

第三章基于NetMagic平台的交换机系统的需求和分析

3.1 系统目标与需求

3.1.1 功能性需求

3.1.2 非功能性需求

3.2 需求分析

3.2.1 研究内容

3.2.2 功能目标

第四章基于NetMagic平台的交换机系统的总体设计

4.1 交换机总体设计

4.1.1 结构与流程

4.1.2 软硬件交换机流表

4.1.3 软硬件协作转发原理与功能

4.1.4 标签机制

4.2 交换机控制层

4.2.1 主要功能

4.2.2 主要流程

4.3 软件交换机

4.4 硬件交换机

4.5 通信方式与接口设计

4.5.1 硬件交换机与控制器之间的通信

4.5.2 软件交换机之间的通信

4.5.3 软件交换机和硬件交换机之间的通信

第五章基于NetMagic平台的交换机系统的详细设计与实现

5.1 交换机控制层

5.1.1 功能与流程

5.1.2 流表更新算法

5.1.3 端口映射

5.2 软件交换机

5.2.1 软件交换机实现与配置

5.2.2 基于标签的协作

5.3 硬件交换机

5.4 通信方式与接口实现

5.4.1 软件交换机间的通信

5.4.2 交换机控制层和硬件交换机间的通信

软件流表格式

硬件API

第六章基于NetMagic平台的交换机系统的测试

6.1 工作成果及测试目标

6.2 测试环境

6.2.1 测试网络拓扑

6.2.2 测试环境配置

6.3 黑盒测试

6.3.1 消息支持测试

6.3.2 连通性测试

6.3.3 视频单播测试

6.4 白盒测试

第七章工作总结

7.1 全文总结

7.2 不足之处和进一步改进

7.3 研究生期间工作

7.3.1 参加的项目

7.3.2 完成的项目文档

参考文献

致谢

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