面向流量工程的SDN资源优化技术研究
发布时间：2021-08-17 19:16
软件定义网络（SDN,Software-defined Networking）采用控制转发分离的设计思想,能够克服传统互联网僵化的体系结构,支持灵活高效的网络管理和敏捷的服务创新。流量工程通过对网络传输行为进行测量、分析和管理,可以有效提高网络资源效用、改善用户服务质量。SDN支持逻辑集中的控制平面、开放可编程的数据平面和细粒度的数据流控制,可以为流量工程提供良好的体系结构支撑。然而,这些特性也使SDN部署流量工程应用时面临严重的资源紧缺问题。近年来,研究者相继从分布式控制平面、弹性控制、规则优化放置、规则集压缩等方面对SDN控制平面和数据平面的资源优化进行了积极的研究和探索。然而,这些设计思想在面向SDN流量工程应用时,仍存在一些问题,主要包括:（1）分布式控制平面对网络实施分域管理,使路径控制流程复杂化,控制平面资源消耗成倍增加,造成严重的控制扩张问题;（2）细粒度的路径控制使规则集存在较大的转发语义冗余和匹配域冗余,数据平面规则存储资源利用率较低。针对上述问题,论文对面向流量工程的SDN资源优化技术展开研究,通过设计灵活的控制平面资源管理分配机制和高效的规则集压缩机制,提高流量工...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SDN体系结构
主要特征是以数据流为粒度展开网络控制，而不同于传统数据流定义为在若干头部字段取值相同的多个数据包，这域。匹配域字段取值相同的数据包被抽象为一个数据流，逻辑。用于区分数据流的头部字段集合可以根据需要任意适应调整，从而展开灵活的和个性化的网络控制。据流，控制器根据网络策略计算对该流的处理方式，包括将数据流的匹配域和动作封装为规则，并将规则安装至 Flow 规则包含匹配域、动作以及其他用于统计测量和规则数据包匹配到特定的数据流，动作规定了对该数据包的处持主动式和被动式两种规则安装方式。主动安装方式中的处理规则，数据流到达交换机后，直接按照规则规定的方式中，规则安装由网络事件触发。典型的网络事件包括新流到达触发的被动式规则安装流程展开介绍。(3)计算转发规则
流请求处理流程图 2.1 所示，在部署分布式控制平面的 SDN 网络中，多个控制器将网络分为并进行分域管理。每个控制器仅负责处理各自域内产生的流请求，且仅向本换机安装转发规则。多个控制器协作进行全局网络事件的处理。据数据流路径特征和控制器与交换机的关联关系，可以将 SDN 网络中的数流和跨域流 2 类。义 1 域内流（local flow）。对一个数据流，若其流经路径上的所有交换机均制域，则称该数据流为域内流。图 2.1 中 h1 到 h2 的数据流即为一个域内流义 2 跨域流（global flow）。对一个数据流，若其流经路径上的交换机分属控制域，则称该数据流为跨域流。图 2.1 中 h1 到 h3 的数据流即为一个跨域图 2.1 所示，控制平面对域内流和跨域流的处理流程不同，控制资源消耗也域内流，控制平面的处理流程与单个控制器对流请求的处理流程相同，如下当数据流的第一个数据包到达交换机时，若交换机中没有匹配的转发规则请求（如 OpenFlow 的 PACKET_IN 消息）到本域控制器；c1 c2 c3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Flow Stealer: lightweight load balancing by stealing flows in distributed SDN controllers[J]. Ping SONG,Yi LIU,Tianxiao LIU,Depei QIAN. Science China（Information Sciences）. 2017(03)
[2]软件定义网络（SDN）研究进展[J]. 张朝昆,崔勇,唐翯翯,吴建平. 软件学报. 2015(01)
[3]可重构信息通信基础网络体系研究[J]. 兰巨龙,程东年,胡宇翔. 通信学报. 2014(01)
[4]基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 左青云,陈鸣,赵广松,邢长友,张国敏,蒋培成. 软件学报. 2013(05)
本文编号：3348337
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SDN体系结构
主要特征是以数据流为粒度展开网络控制，而不同于传统数据流定义为在若干头部字段取值相同的多个数据包，这域。匹配域字段取值相同的数据包被抽象为一个数据流，逻辑。用于区分数据流的头部字段集合可以根据需要任意适应调整，从而展开灵活的和个性化的网络控制。据流，控制器根据网络策略计算对该流的处理方式，包括将数据流的匹配域和动作封装为规则，并将规则安装至 Flow 规则包含匹配域、动作以及其他用于统计测量和规则数据包匹配到特定的数据流，动作规定了对该数据包的处持主动式和被动式两种规则安装方式。主动安装方式中的处理规则，数据流到达交换机后，直接按照规则规定的方式中，规则安装由网络事件触发。典型的网络事件包括新流到达触发的被动式规则安装流程展开介绍。(3)计算转发规则
流请求处理流程图 2.1 所示，在部署分布式控制平面的 SDN 网络中，多个控制器将网络分为并进行分域管理。每个控制器仅负责处理各自域内产生的流请求，且仅向本换机安装转发规则。多个控制器协作进行全局网络事件的处理。据数据流路径特征和控制器与交换机的关联关系，可以将 SDN 网络中的数流和跨域流 2 类。义 1 域内流（local flow）。对一个数据流，若其流经路径上的所有交换机均制域，则称该数据流为域内流。图 2.1 中 h1 到 h2 的数据流即为一个域内流义 2 跨域流（global flow）。对一个数据流，若其流经路径上的交换机分属控制域，则称该数据流为跨域流。图 2.1 中 h1 到 h3 的数据流即为一个跨域图 2.1 所示，控制平面对域内流和跨域流的处理流程不同，控制资源消耗也域内流，控制平面的处理流程与单个控制器对流请求的处理流程相同，如下当数据流的第一个数据包到达交换机时，若交换机中没有匹配的转发规则请求（如 OpenFlow 的 PACKET_IN 消息）到本域控制器；c1 c2 c3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Flow Stealer: lightweight load balancing by stealing flows in distributed SDN controllers[J]. Ping SONG,Yi LIU,Tianxiao LIU,Depei QIAN. Science China（Information Sciences）. 2017(03)
[2]软件定义网络（SDN）研究进展[J]. 张朝昆,崔勇,唐翯翯,吴建平. 软件学报. 2015(01)
[3]可重构信息通信基础网络体系研究[J]. 兰巨龙,程东年,胡宇翔. 通信学报. 2014(01)
[4]基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 左青云,陈鸣,赵广松,邢长友,张国敏,蒋培成. 软件学报. 2013(05)
本文编号：3348337
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