非SDN设备网络虚拟化技术的研究和实现

发布时间：2020-11-04 15:41

　　 虚拟网络映射是SDN网络虚拟化的一个重要的组成部分。但在目前,仍然有许多网络并非全部由SDN设备组成,这类网络被称为混合网络。现有的虚拟网络映射算法只能在混合网络中由SDN设备组成的部分上运行,因为现有的算法只考虑了 SDN设备的特征,并没有考虑利用非SDN设备。如果网络中的非SDN设备数量比较多,已有算法的运行时间会比较长,并且虚拟网络请求的接受率比较低。这些缺点不利于在混合网络中基于SDN网络虚拟化的应用。为了解决以上的问题,本文做了如下的工作:1)对基于SDN虚拟网络映射问题、相关算法和研究现状进行了综述。对在混合网络中的虚拟网络映射问题进行了数学建模。2)在为非SDN设备使用外接转发硬件的基础上,对常用的一阶段虚拟网络映射算法vnmFlib进行了改进。给出了vnmFlib-Hybrid算法。算法在映射求解的过程中,如果发现非SDN设备与外接转发硬件符合映射条件与需求,把非SDN设备与外接转发硬件当成是一个SDN设备。并在表示这个设备的数据结构上做一个需要生成配置命令的标志。如果映射完成后有配置命令生成的要求,那么自动生成相应的配置命令,依靠转发硬件把非SDN设备的工作状态转化为SDN方式。此外,还对改进的vnmFlib-Hybrid算法进行了实验验证。3)设计与实现了一个在混合网络中进行虚拟网络映射查找的原型系统。将本文改进的vnmFlib-Hybrid算法应用于这个原型系统中。设计了图形界面,为用户提供了友好的操作方式。实验数据表明,使用本文改进的vnmFlib-Hybrid算法在混合网络中进行虚拟网络映射时,与原有的vnmFlib算法相比,vnmFlib-Hybrid算法运行时间的比vnmFlib算法小,虚拟网络请求的接受率也比vnmFlib的算法高。这些结果说明,本文改进的vnmFlib-Hybrid算法可以有效的在混合网络中进行应用。对原型系统的系统功能性与非功能性测试表明,本文设计与实现的原型系统能完成混合网络中的虚拟网络映射查找工作。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.02
【部分图文】：

图１?－１论文结构图??本文共分为七个章节，全文内容安排如下：??第一章：绪论。给出了本文的研究背景，简要的介绍了研究内容，然后概要??的介绍了国内外相关方向的研究现况。简述了本文所做的工作。??第二章：相关技术。对ＳＤＮ、虚拟网络映射与原型系统涉及到的一些相关技??术进行简要的介绍。??第三章：混合网络中的虚拟网络映射算法的研究。详细介绍了本文改进的??ｖｎｍＦＩｉｂ－Ｈｙｂｒｉｄ算法＜■包含虚拟网络映射问题的相关定义、数学模型、问题分析、??算法求解、实验结果以及结论。??第四章：虚拟网络映射查找原型系统的总体设计。对论文要实现的原型系统??进行了系统的功能性需求分析和非功能性需求分析。介绍了系统总体设计、技术??选型和数据库设计。??第五章：虚拟网络映射查找原型系统的详细设计与实现。详细介绍了原型系??统的详细设计与实现方式。主要介绍了原型系统各个模块的设计与实现方式。??第六章：系统测试。对本文设计与实现的原型系统进行测试。主要是进行原??

开发的ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ架构。ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ同时也是一个著名的ＳＤＮ控制器的名??称［１０］。??在ＯＮＦ提出的ＳＤＮ架构中，如图２－１所示，从上到下，主要由应用平面、??控制平面和数据平面这三个平面组成。数据平面主要是由物理实体交换机等网络??元素或者设备组成。控制平面主要是由ＳＤＮ控制器组成，它主要负责执行各种??逻辑控制策略，维护ＳＤＮ全局网络视图。应用平面则是由各种基于ＳＤＮ开发的??网络应用程序组成。这些应用程序主要由网络用户进行开发，网络用户开发应用??程序时，无需关心底层网络设备的具体细节，只需了解ＳＤＮ控制器提供的抽象??接口即可。????「应用平面?￣１￣?、＇??Ｉ??Ｌ＿?ＳＤＮ网络应用程序????＊?■?—－?■＝＝?＾??ＡＰＩ??（?｜?办???＾??控制平面?ＳＤＮ拉制器１、??网络设备??Ｖ?八?Ｊ??］「ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议??ｆ?＜／?＾??数据平面??网络硬件?网络碩件?网络硬件??＼??」??／??图２＿?１?ＳＤＮ架构??ＮＦＶ架构主要是为了解决网络运营商运营网络时遇到的问题而提出的。??在传统网络运营商的网络中，网络设备主要是从不同设备厂商采购的专用设备。??随着网络用户提出各种不同的需求，网络运营商提供的网络服务也越来越复杂。??管理这些不同网络设备所需的成本也随之增加。ＮＦＶ架构对此的解决方法是把??网络设备的软件与硬件进行分离，建立一个网络虚拟层，通过这个虚拟层，虚拟??化网络设备的硬件资源

的虚拟网络可以同时存在于一个底层网络中。更重要的是，这种形式的网络把资??源进行抽象化，网络管理员可以利用这一特性，灵活的对虚拟网络进行动态调整。??图２－２是虚拟网络映射的一个示例。在图中，其中一个由３个虚拟结点和３条??虚拟链路被映射至底层网络中的３个ＳＤＮ交换机设备上。??图２－２虚拟网络映射示例??在将来，设施即服务ＩａａＳ?（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｓ?ａ?Ｓｅｒｖｉｃｅ）的商业模式将成为互??联网架构的基础。它的出现把传统的互联网提供商ＩＳＰ（?Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?Ｓｅｒｖｉｃｅ?Ｐｒｏｖｉｄｅｒ?）??分为两个角色，一个角色是基础设施提供商ＩｎＰ（ＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＰｒｏｖｉｄｅｒ），另一个??角色是服务提供商ＳＰ?（Ｓｅｒｖｉｃｅ?Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）。基础设施提供商负责部署与维护网络??中的各种设备。而服务提供商主要负责部署各种网络协议和各种面向用户的服务。??网络虚拟化时代的服务提供商又分为三个不同的角色：虚拟网络提供者、虚拟网??络运营者与服务提供者。虚拟网络提供者从基础设施提供商处获取网络资源，虚??拟网络运营者根据服务提供者提供的用户需求，安装、管理与维护虚拟网络［３３］。??１０??
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本文编号：2870283