基于SDN科技数据虚拟域的构建及控制器部署研究
发布时间：2020-08-14 19:30
【摘要】：随着科技业务的需求不断增多,面对多样化、异构多源的大规模科技数据,如何在软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的架构下,针对有限地底层物理资源,快速为用户提供面向业务的数据虚拟域,已成为研究热点。本研究依托“河北省科技大数据标准化处理与应用系统”(172110113D)和“河北省科技创新大数据公共平台”项目,以解决基于SDN如何在底层网络资源构建虚拟集市域的问题为主要目的,论文主要工作有:(1)多属性的控制器部署节点分析与选择分析SDN的带外与带内组网模式,以及SDN控制器部署节点对网络性能的影响。由节点介数中心性和节点可靠性构造多属性决策模型,得到一个最优的控制器部署节点,并同基于网络拓扑中心性方法对比,仿真实验结果表明,多属性选择部署节点方法有效地降低了控制路径传播时延,减少控制消息的路由跳数,提升SDN网络性能。(2)网络资源开销-分配比算法的研究针对底层物理资源如何承受更多的虚拟域建立问题,分析底层物理资源的开销和分配情况,提出作为建立数据虚拟域的网络资源映射开销-分配比算法,同贪心资源和最短路径算法,对比分析虚拟域申请建立情况。结果表明,网络资源开销-分配比算法可以接受更多的虚拟域请求,合理利用底层物理网络资源。(3)科技数据虚拟域的构建基于SDN的网络架构,提出数据虚拟域的框架以及虚拟域申请的建立流程。对SDN底层的物理资源进行虚拟化,构建虚拟域切片,建立切片下的虚拟网络映射流空间,实现底层信息和虚拟域信息的映射。最后,通过仿真平台实现虚拟域内信息的通信;同时,为了保障虚拟域内的信息安全,实现虚拟域间的信息隔绝。最后对全文工作进行总结,进一步明确今后的研究方向。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.0
【图文】：
1)数据平面据平面主要由若干网元(Network Element )组成，每个网元包括 SDN CDPI(Control Data Plane Interface)代理和转发引擎，这些网元是low 协议交换机，它们既保留传统网络设备数据处理转发能力，同时处理、匹配和转发功能，但是不具备控制能力，只能根据已有的流理。如果交换机没有找到应有的流表项，只能将数据流通过 CDPI 交理。ONF 的 SDN 体系结构定义交换机与控制器之间信息交互规则是2]。
Enabling Innovation in Campus Networks”论文[36]，首次提出了 OpenFlow 协议。这项协议基于数据转发和数据控制分离的架构，将控制逻辑从网络设备中引出，使研究者以软件编程的思想，实现新型的网络协议，促进 SDN 实验的验证研究，推动了 SDN 的发展。OpenFlow 的标准名称是 OpenFlow Switch Specification，是一种设备的通信协议。它定义 SDN 数据平面交换机的组件和原理转发功能，以及 SDN 控制平面的控制器下发流表的通信标准。在 2009 年 12 月正式发布 OpenFlow 的第一个版本，此后又不断的推出新版本，如图 2-2 是 OpenFlow 协议的发布时间线。2011年 2 月 OpenFlow 在流水线的设计中增加组表功能，加强数据流的高速查询和转发能力；2011 年 12 月 OpenFlow 针对 IPv6 协议的不断发展，增加 IPv6 匹配项；2012 年 6 月 OpenFlow 增加 IPv6 扩展头功能，以此实现交换机中的流的计量；2013 年 10 月 OpenFlow 针对交换机存在的流表溢出情况，增加流表满载的处理；2014 年 12 月 OpenFlow 为了统计各个数据包来源，增加数据包的类型识别。由此可知，这些后续版本不断完善 OpenFlow 协议的功能，极大地促进 OpenFlow的发展，也为 SDN 进一步的研究奠定了基础[37]。
OpenFlow 协议版本的发布可知，协议主要发展是围绕两个强控制平面的控制能力，例如可以识别数据流的来源等；其数据层能力，例如可以匹配更多的流信息，执行更多的动作OpenFlow 的核心思想始终没有改变，即流表(Flow Table)、annel)和 OpenFlow 协议(OpenFlow Protocol)是核心基本组件penFlow 基本组件及通信示意图[39]。其中，OpenFlow 交换机是通过 secure channel；OpenFlow 交换机和控制器的信息通 Protocol；流表部署在交换机上，用于数据包的快速查询和转制平面的控制器依据全网视图生成流策略时，以流表的格式通过交换机的流查询匹配流表，如果可以匹配成功，则根据如果没有匹配成功，则以 OpenFlow Protocol 通知控制器，
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.0
【图文】：
1)数据平面据平面主要由若干网元(Network Element )组成，每个网元包括 SDN CDPI(Control Data Plane Interface)代理和转发引擎，这些网元是low 协议交换机，它们既保留传统网络设备数据处理转发能力，同时处理、匹配和转发功能，但是不具备控制能力，只能根据已有的流理。如果交换机没有找到应有的流表项，只能将数据流通过 CDPI 交理。ONF 的 SDN 体系结构定义交换机与控制器之间信息交互规则是2]。
Enabling Innovation in Campus Networks”论文[36]，首次提出了 OpenFlow 协议。这项协议基于数据转发和数据控制分离的架构，将控制逻辑从网络设备中引出，使研究者以软件编程的思想，实现新型的网络协议，促进 SDN 实验的验证研究，推动了 SDN 的发展。OpenFlow 的标准名称是 OpenFlow Switch Specification，是一种设备的通信协议。它定义 SDN 数据平面交换机的组件和原理转发功能，以及 SDN 控制平面的控制器下发流表的通信标准。在 2009 年 12 月正式发布 OpenFlow 的第一个版本，此后又不断的推出新版本，如图 2-2 是 OpenFlow 协议的发布时间线。2011年 2 月 OpenFlow 在流水线的设计中增加组表功能，加强数据流的高速查询和转发能力；2011 年 12 月 OpenFlow 针对 IPv6 协议的不断发展，增加 IPv6 匹配项；2012 年 6 月 OpenFlow 增加 IPv6 扩展头功能，以此实现交换机中的流的计量；2013 年 10 月 OpenFlow 针对交换机存在的流表溢出情况，增加流表满载的处理；2014 年 12 月 OpenFlow 为了统计各个数据包来源，增加数据包的类型识别。由此可知，这些后续版本不断完善 OpenFlow 协议的功能，极大地促进 OpenFlow的发展，也为 SDN 进一步的研究奠定了基础[37]。
OpenFlow 协议版本的发布可知，协议主要发展是围绕两个强控制平面的控制能力，例如可以识别数据流的来源等；其数据层能力，例如可以匹配更多的流信息，执行更多的动作OpenFlow 的核心思想始终没有改变，即流表(Flow Table)、annel)和 OpenFlow 协议(OpenFlow Protocol)是核心基本组件penFlow 基本组件及通信示意图[39]。其中，OpenFlow 交换机是通过 secure channel；OpenFlow 交换机和控制器的信息通 Protocol；流表部署在交换机上，用于数据包的快速查询和转制平面的控制器依据全网视图生成流策略时，以流表的格式通过交换机的流查询匹配流表，如果可以匹配成功，则根据如果没有匹配成功，则以 OpenFlow Protocol 通知控制器，
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 王慧强;陈晓明;吕宏武;冯光升;朱强;;认知网络基于跨层感知的接入选择机制[J];通信学报;2015年10期
2 许名广;刘亚萍;邓文平;;网络控制器OpenDaylight的研究与分析[J];计算机科学;2015年S1期
3 张朝昆;崔勇;唐
本文编号：2793450
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