基于SDN技术的网络测量方案研究与设计

发布时间：2020-03-21 02:40

【摘要】：随着云计算浪潮的到来以及SDN软件定义网络技术的广泛落地应用,网络技术得到了的掀天揭地的变革。重构网络架构的SDN对传统网络的架构产生巨大的冲击。传统IP网络具有抽象问题复杂、更新网络配置繁琐、网络灵活性弱和网络可扩展性差等的缺点。而与传统的TCP/IP网络相比,SDN具有开放的网络接口、统一的网络控制和灵活的网络定义等基本特征,通过OpenFlow南向接口和北向接口API,实现底层网络资源与顶层应用程序的无缝链接,使用户可以根据业务需求和分配资源的最细粒度设计相应的控制器。由于传统网络在架构方面存在严重的滞后性,网络测量方法受到各方面的限制。因此,开展新型网络架构SDN下的网络测量具有重要的学术价值。按照测量对象,本文研究设计两大类测量:SDN网络性能及拓扑测量和SDN网络流实时性测量,具体如下:(1)针对SDN网络性能及拓扑测量,为了有效地支持多种测量任务和应用程序,本文提出了面向设计灵活,通用可靠的SDN网络性能及拓扑测量方法,测量SDN网络中的性能指标及网络拓扑。主要包含SDN网络性能及拓扑测量APP设计开发和SDN交换机扩展,开发设计功能模块完成SDN网络性能及拓扑测量APP,扩展OpenFlow协议和增加数据结构完成SDN交换机扩展。具体地,控制器下发网络性能测量任务,完成单向时延、双向时延、时延抖动和丢包率等网络性能指标参数的测量,了解网络形式,进行网络可靠性的分析;控制器发送网络测量数据包,感知网络拓扑结构,得到网络拓扑的结果,了解网络结构,进行网络可达性的分析。最后,在SDN仿真环境下,利用线性、树型、自定义三种典型拓扑对SDN网络性能及拓扑进行实验测试得到测量结果。(2)针对SDN网络流实时性测量,为了解决现有技术中存在的测量效率和精度较低的技术问题,本文设计了一种新的SND架构下基于FPGA的网络流量实时性测量系统,实时监控SDN网络流量资源。基于Quartus II 13.0环境开发,使用Verilog HDL语言,通过原理图文件,实现顶层FPGA对网络流量的处理整体电路,对整机电路进行了编译和仿真验证。具体地,设计FPGA平台下的流实时性测量八大模块,采集流信息,实时地收集和分析流数据,发现网络异常流量,处理异常,了解网络负载情况,构建整合SDN与FPGA技术资源,进行网络稳定性的研究。最后,利用SDN与FPGA资源整合环境,实验测试线性、树型、自定义三种典型拓扑下的SDN网络流量,实时测量并监测SDN网络中的流数据。
【图文】：

数据包,字段,以太网,类型

对流经 OpenFlow 交换机的各数据包进行解数据包，则以太网帧的以太网类型为 0x0800”等依赖关如图 4.5 所示，规定了要按照数据包的种类去执行头字头的初始化所有字段置为0以太网类型=0x8100以太网类型=0x0806以太网类型=0x0800设置VLAN ID和PCP，检查封装后的以太网帧的以太网类型设置ARP数据包的发送源IP地址和目标IP地址设置发送源IP地址、目标IP地址、协议、TOS字段IP碎片数据包？协议TCP/否否是是是否否否

波形,网络流,测量电路,实时性

图 5.6 基于 FPGA 平台的网络流实时性测量电路全编译运行结果接下来，对基于 FPGA 平台的网络流实时性测量电路进行仿真，验证综合工具生成的网络流实时性测量电路是否达到基本的设计要求，，如图 5.7 所示。图 5.7 基于 FPGA 平台的网络流实时性测量电路仿真结果仿真结果中，系统时钟 CLK0 为 50Mhz 的时钟波形，数据速率时钟 CLK1M 为系统时钟分频成 1M 的时钟波形，复位信号 RESET 为激励波形、触发信号 S 波形，
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.06

【相似文献】