基于异常检测的SDN网络自适应流量控制技术研究与实现

发布时间：2020-11-10 22:02

　　 随着网络技术不断发展,大数据、云计算等技术概念的提出与应用,数据中心的网络负载量大,网络结构也越来越复杂。软件定义网络架构的出现为人们解决此问题提供了一个可行的方案。它为传统的网络提供了一种全新的思考方式,核心思想是将控制层与转发层分离,这种新颖的架构为网络管理带来了极大的便利性和灵活性,同时带来新的机遇和挑战。SDN让网络运作简化的思想是当今庞杂的网络平台所要共同认可的,大大减少网络系统的复杂度和交换转发的负担,使各个接口相兼容统一极大地方便了用户和管理者。本文研究了 SDN架构的特点以及相关技术框架,搭建了由OpenDayLight和OpenStack集成的分布式实验环境。通过检测网络中出现的异常情况再向控制器反馈的方式,利用SDN架构可以灵活下发、修改策略的特点,实现了动态控制网络流量的的相关技术。本文在研究了常用的静态负载均衡算法以及学术界根据SDN架构特点提出的一些动态负载均衡方案的基础上,提出了一种基于服务器异常反馈的负载均衡方案,该方案在有效保证网络服务质量的同时,相比以前提出的动态负载均衡又大大减少了控制器的网络负担。最后,本文设计并实现了一种在SDN网络架构中,将具有机器学习功能的入侵检测程序作为安全设备放在网络中的安全防护方式。在Sprak平台上使用mllib实现了一种改进的k-means算法。使用了将训练模块与检测模块分离的部署方式,减少了启用检测程序所占用的系统资源,最后由根据异常检测程序汇报的异常流量信息修改流表,将异常流量截断掉,从而利用SDN网络的优势实现了动态的安全策略修改。
【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】：TP393.0;TP181
【部分图文】：

ＳＤＮ架构的控制平面就是本文经常提到的ＳＤＮ控制器，目前网上已经有许??ＳＤＮ控制器的开源项目。在ＳＤＮ网络中，我们把控制平面分离出来，使得操??统不再与硬件绑定［１４］。控制器可以说是ＳＤＮ架构中最为关键的部分，承担??所有决策的任务，它做的事可以分为两类，一个是向应用层提供可以调用的??Ｉ，另一个是实现应用的调用的功能，动态的操作数据平面的事物，控制器可??理解为网络操作系统。??控制器要依靠南向接口和ＳＤＮ交换机交流，狭义上的ＳＤＮ只有ＯｐｅｎＦｌｏｗ??南向协议，南向协议是专门为ＳＤＮ网络设计的一种协议，他的具体使用流??会在后面提到，南向接口的协议现在有很多，例如Ｎｅｔｃｏｎｆ协议、??ＥＰ，ＯｐｅｎＦｌｏｗ?协议等。??ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议是当前主流的南向协议，从２００９年１２月ＯＮＦ组织开始发布??个版本，到现在己经有５个版本了，功能逐渐变得完善。物理的网络设备，??了转发平面，这一层主要的作用，就是收集用户的数据然后做相应的转发，??器会生成转发所需要的流表。系统的执行部分被称作转发平面，他只是负责??

了众多网络控制的共用性功能、集成大量的组件和函数供开发使用，具备完备的??ＡＰＩ接口；其同样具有组件化的整体结构，组件间互相独立使整体结构简洁明了，??开发者及运营者能够快速创建和管理控制应用。??目前ＲＹＵ在使用者当中的口碑还是非常好的，开发思路十分明确，能够支??持主流的各个版本的南向协议，其最终目标是提供一个功完备控制能力集中的??ＳＤＮ操作系统未来随着ＯｐｅｎＦｌｏｗ的发展成熟，Ｒｙｕ在改善云计算服务方面??将会扮演更为重要的角色。??（３）ＦＬＯＯＤＬＩＧＨＴ??Ｆｌｏｏｄｌｉｇｈｔ是由Ｂｉｇ?Ｓｗｉｔｃｈ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ公司主导，基于ＪＡＶＡ语言升发的ＳＤＮ??控制器，其借鉴了?ＮＯＸ、Ｒｙｕ等ＳＤＮ控制器的模块化的设计架构，使其逻辑清??晰、结构明了、具有较好的扩展性，其整体架构如图２－３所示。??Ｆｌｏｏｄｌｉｇｈｔ提供了两种类型的控制器模块，用于实现ＳＤＮ核心网络服务和应??用模块，用于对应不同业务应用的解决方案。控制器模块允许应用层的ＪＡＶＡ程??序通过设计好的ＪＡＶＡ接口来访问他，同时两类模块还共同支持向上层开放ＲＥＳＴ??ＡＰＩ作为北向接口??ＲＥＳＴ?应用??

而目前该小组已经拥有１５０多家来自电信运营商、电信设备提供商、ＩＴ??厂商和技术提供商的公司会员，其中２８家为电信运营商。??２．２．１?ＳＤＮ／ＮＦＶ架构分析??ＮＦＶ是一种网络功能节点虚拟化技术，将传统的网络设备与硬件解藕．基于??通用的服务器和虚拟化技术实现其网络功能，提升管理和维护效率，增强系统灵??活性［２６］。ＳＤＮ和ＮＦＶ是网络设备与计算机的关系，可以同时使用来形成虚拟化??的ＳＤＮ网络，二者相辅相成，配合ＮＦＶ可以更好地发挥ＳＤＮ的优势［：！７］。同时，??这两个技术都是云计算的核心技术，是未来电信网的发展趋势，它们对现有云数??据中心网络造成了巨大挑战，如网络虚拟化、业务编排、网络并发配置能力等，??ＳＤＮ和ＮＦＶ是解决以上问题的技术手段??本项目中使用Ｏｐｅｎｓｔａｃｋ技术来实现ＮＦＶ功能，将硬件资源虚拟化，构建??自定义的网络架构、网络环境，使用ＯｐｅｎＤａｙＬｉｇｈｔ来作为ＳＤＮ控制器，由二??者的对接完成整个ＳＤＮ／ＮＦＶ架构。??ＳＤＮ??
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本文编号：2878384