基于SDN的虚拟网络动态映射技术研究
发布时间：2021-02-05 22:58
随着Internet的发展,人们在承载数据转发与交换的硬件上添加了越来越多的技术元素,这一举动使的硬件的负载逐渐加重,不仅在实施方面带来了困难,也增加了网络维护的难度,限制了网络的发展。为此,新的网络架构SDN（Software Defined Networking）诞生解放了硬件,SDN作为一种新的网络模式,使执行转发与控制决策分离,简化了网络控制与管理,具有广泛的应用前景。此外,在数据增长的过程中,网络能耗问题逐渐受到了大家的关注,目前人们在这一方面的研究并不多,主要是通过降低硬件设备能耗或者设计新的路由机制降低能耗。本课题首先通过研究SDN技术及减少能耗等相关技术在国内外的研究现状,针对云计算数据中心中多种能耗特征网络资源共存多种云计算服务共享网络资源的现状,引入SDN技术,提出了虚拟网络动态映射技术,设计针对流量大小可自动切换路径的系统。在本系统中虚拟机之间通信有两条路径可供选择,即光交换机和电交换机。通过对交换机的切换,实现虚拟网络流量的整合,减少物理网络资源的冗余浪费,从而达到优化数据网络能耗的目的。其次,使用Ping和Netperf两个工具通过调节参数配置对系统进行切换测...
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDN架构
定端到端连接状态并计算往返时间。网络测量是在不同的层上执行的。应用层的度量更适合于精确地测量应用程序的性能。网络层测量使用基础设施组件（如路由器和交换机）来获取统计信息。消息传递过程如图3所示，虚拟交换机收到数据包后，会对其进行包头解析，然后进行查表，从流表的第一个记录开始依次查询，当发现有匹配的流记录时，交换机执行相应的动作，当没有匹配的流记录时，将数据包通过安全信道发送packet-in消息给控制器，请求控制器对其作出相应的指示，控制器再给交换机发送packet-out消息来反馈相应的动作[24]。图2-2OpenFlow交换机中的数据包处理流程Fig.2-2ThepacketprocessingprocessintheOpenFlowswitchOpenFlow协议定义的三种消息分别是异步消息、控制器到交换机的消息和对称消息[1][25]。由图2-3所示，异步消息是从交换机主动发送给控制器的消息，此类消息主要是由交换机发送告诉控制器自己发送的数据包是否发送成功以及自身变化和出现的错误等。这类消息包含的类型有很多种，其中Packet-in消息是交换机没有找到匹配的流记录或者未找到匹配指令时向控制器发送的命令消息。Flow-Removal消息指的是流清除消息，当流消息过期时，交换机就会向控制器发送Flow-Removal消息对过期流进行清除。Port-Status消息是端口状态消息，当端口的状态发生变化时，交换机对把新的端口状态发送给控制器。Error消息是交换机发送错误时发送给控制器通报错误的消息。控制器到交换机的消息正如名字一样是由控制器发送给交换机的消息，此类
河北工程大学硕士学位论文12消息是控制器查看交换机状态或对交换机进行管理的消息。当交换机收到此类消息时可以响应也可以不响应这类消息。控制器到交换机的消息的子类型有很多，其中在建立TLS会话后，控制器会发送Features消息到交换机，待交换机收到此消息后必须做出回应。Configuration消息是配置消息，也被成为布局消息，交换机不能自行配置，只有通过控制器的命令才能更改，控制器通过发送这种消息对交换机配置参数进行设置和查询。Modify-State消息由控制器主动发出，通过此次增加、删除、修改流表中的流记录，也可以设置交换机端口的优先级（ADD添加、MODIFY、DELETE删除）。Read-State消息由控制器发出，用来读取流表以及端口的流量信息。Send-Packet消息由控制器发送数据包给交换机的指定端口。Barrier消息是用来确定交换机是否接收到消息。控制器和交换机都可主动发出对称消息，此类消息的子类型有echo消息、Hello消息等。其中echo消息若由交换机主动发出，控制器必须对该echo消息做出应答反馈，反之亦然，通常使用此类消息传输延迟时间、带宽以及控制器和交换机之间的保活消息。交换机和控制器建立连接后交换Hello消息。图2-3OpenFlow接口与OpenFlow消息Fig.2-3OpenFlowinterfacewithOpenFlowmessage2.3控制器SDN控制器[25-27]是基于OpenFlow协议的SDN应用程序，主要是负责流量的控制，并对交换机向哪里发送数据包下达指令。SDN控制器有很多种，其中最早提出来的控制器为NOX，该控制器是由斯坦福大学在2008年提出的，最早
【参考文献】：
期刊论文
[1]通信网络能效度量及优化方法[J]. 聂秀英. 电信科学. 2019(11)
[2]基于OpenFlow的SDN技术浅析[J]. 李成博,加云岗. 电脑知识与技术. 2019(27)
[3]水下传感网络能量均衡与时延优化深度路由协议[J]. 张美燕,蔡文郁,郑晓丹,周丽萍. 传感技术学报. 2019(08)
[4]基于OpenFlow的SDN专利技术分析[J]. 翟美玲. 信息与电脑(理论版). 2019(10)
[5]基于SDN的内容中心网络研究综述[J]. 杨仁宇,韩毅刚,章帆,冯飞. 计算机科学. 2019(01)
[6]Optimization Framework for Minimizing Rule Update Latency in SDN Switches[J]. CHEN Yan,WEN Xitao,LENG Xue,YANG Bo,Li Erran Li,ZHENG Peng,HU Chengchen. ZTE Communications. 2018(04)
[7]支持SDN的高校计算机网络实验室设计与实现[J]. 汤中运,金蓉,李传煌. 计算机应用与软件. 2018(09)
[8]基于Ryu的SDN网络动态路由算法实现[J]. 傅妍芳,李敬伟,马静,赵世峰,田鹏辉. 西安工业大学学报. 2018(03)
[9]试论SDN的发展现状及发展趋势[J]. 吴小志,山发军. 中国高新区. 2017(21)
[10]一种基于OpenFlow的多路径传输机制[J]. 陈鸣,胡慧,刘波,邢长友,许博. 电子与信息学报. 2016(05)
博士论文
[1]软件定义网络中流媒体服务QoS保障的研究[D]. 吴加伟.北京邮电大学 2019
硕士论文
[1]LoRa物联网无线通信技术性能预测研究[D]. 檀蓉.河北工程大学 2019
[2]探索性数据可视化分析系统的设计与实现[D]. 何雪莹.西南交通大学 2017
[3]基于灵活频谱光网络的虚拟化映射研究[D]. 曹亚松.北京邮电大学 2017
[4]软件定义网络中基于事件机制的网络状况监控与流调度[D]. 易弢.上海交通大学 2016
[5]基于决策树ID3算法的改进研究[D]. 李华.电子科技大学 2009
本文编号：3019719
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDN架构
定端到端连接状态并计算往返时间。网络测量是在不同的层上执行的。应用层的度量更适合于精确地测量应用程序的性能。网络层测量使用基础设施组件（如路由器和交换机）来获取统计信息。消息传递过程如图3所示，虚拟交换机收到数据包后，会对其进行包头解析，然后进行查表，从流表的第一个记录开始依次查询，当发现有匹配的流记录时，交换机执行相应的动作，当没有匹配的流记录时，将数据包通过安全信道发送packet-in消息给控制器，请求控制器对其作出相应的指示，控制器再给交换机发送packet-out消息来反馈相应的动作[24]。图2-2OpenFlow交换机中的数据包处理流程Fig.2-2ThepacketprocessingprocessintheOpenFlowswitchOpenFlow协议定义的三种消息分别是异步消息、控制器到交换机的消息和对称消息[1][25]。由图2-3所示，异步消息是从交换机主动发送给控制器的消息，此类消息主要是由交换机发送告诉控制器自己发送的数据包是否发送成功以及自身变化和出现的错误等。这类消息包含的类型有很多种，其中Packet-in消息是交换机没有找到匹配的流记录或者未找到匹配指令时向控制器发送的命令消息。Flow-Removal消息指的是流清除消息，当流消息过期时，交换机就会向控制器发送Flow-Removal消息对过期流进行清除。Port-Status消息是端口状态消息，当端口的状态发生变化时，交换机对把新的端口状态发送给控制器。Error消息是交换机发送错误时发送给控制器通报错误的消息。控制器到交换机的消息正如名字一样是由控制器发送给交换机的消息，此类
河北工程大学硕士学位论文12消息是控制器查看交换机状态或对交换机进行管理的消息。当交换机收到此类消息时可以响应也可以不响应这类消息。控制器到交换机的消息的子类型有很多，其中在建立TLS会话后，控制器会发送Features消息到交换机，待交换机收到此消息后必须做出回应。Configuration消息是配置消息，也被成为布局消息，交换机不能自行配置，只有通过控制器的命令才能更改，控制器通过发送这种消息对交换机配置参数进行设置和查询。Modify-State消息由控制器主动发出，通过此次增加、删除、修改流表中的流记录，也可以设置交换机端口的优先级（ADD添加、MODIFY、DELETE删除）。Read-State消息由控制器发出，用来读取流表以及端口的流量信息。Send-Packet消息由控制器发送数据包给交换机的指定端口。Barrier消息是用来确定交换机是否接收到消息。控制器和交换机都可主动发出对称消息，此类消息的子类型有echo消息、Hello消息等。其中echo消息若由交换机主动发出，控制器必须对该echo消息做出应答反馈，反之亦然，通常使用此类消息传输延迟时间、带宽以及控制器和交换机之间的保活消息。交换机和控制器建立连接后交换Hello消息。图2-3OpenFlow接口与OpenFlow消息Fig.2-3OpenFlowinterfacewithOpenFlowmessage2.3控制器SDN控制器[25-27]是基于OpenFlow协议的SDN应用程序，主要是负责流量的控制，并对交换机向哪里发送数据包下达指令。SDN控制器有很多种，其中最早提出来的控制器为NOX，该控制器是由斯坦福大学在2008年提出的，最早
【参考文献】：
期刊论文
[1]通信网络能效度量及优化方法[J]. 聂秀英. 电信科学. 2019(11)
[2]基于OpenFlow的SDN技术浅析[J]. 李成博,加云岗. 电脑知识与技术. 2019(27)
[3]水下传感网络能量均衡与时延优化深度路由协议[J]. 张美燕,蔡文郁,郑晓丹,周丽萍. 传感技术学报. 2019(08)
[4]基于OpenFlow的SDN专利技术分析[J]. 翟美玲. 信息与电脑(理论版). 2019(10)
[5]基于SDN的内容中心网络研究综述[J]. 杨仁宇,韩毅刚,章帆,冯飞. 计算机科学. 2019(01)
[6]Optimization Framework for Minimizing Rule Update Latency in SDN Switches[J]. CHEN Yan,WEN Xitao,LENG Xue,YANG Bo,Li Erran Li,ZHENG Peng,HU Chengchen. ZTE Communications. 2018(04)
[7]支持SDN的高校计算机网络实验室设计与实现[J]. 汤中运,金蓉,李传煌. 计算机应用与软件. 2018(09)
[8]基于Ryu的SDN网络动态路由算法实现[J]. 傅妍芳,李敬伟,马静,赵世峰,田鹏辉. 西安工业大学学报. 2018(03)
[9]试论SDN的发展现状及发展趋势[J]. 吴小志,山发军. 中国高新区. 2017(21)
[10]一种基于OpenFlow的多路径传输机制[J]. 陈鸣,胡慧,刘波,邢长友,许博. 电子与信息学报. 2016(05)
博士论文
[1]软件定义网络中流媒体服务QoS保障的研究[D]. 吴加伟.北京邮电大学 2019
硕士论文
[1]LoRa物联网无线通信技术性能预测研究[D]. 檀蓉.河北工程大学 2019
[2]探索性数据可视化分析系统的设计与实现[D]. 何雪莹.西南交通大学 2017
[3]基于灵活频谱光网络的虚拟化映射研究[D]. 曹亚松.北京邮电大学 2017
[4]软件定义网络中基于事件机制的网络状况监控与流调度[D]. 易弢.上海交通大学 2016
[5]基于决策树ID3算法的改进研究[D]. 李华.电子科技大学 2009
本文编号：3019719
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