多控制器SDN中面向生存性的控制网络备份方法
发布时间：2021-08-28 11:19
软件定义网络（Software Defined Networking,SDN）对传统交换机的功能进行了优化,将控制功能和数据转发功能解耦合,形成了控制平面与数据平面。控制平面由一个或者多个控制器组成,数据平面由OpenFlow交换机组成。SDN网络的正常运行依赖于控制器与交换机之间的正常通信,承载控制器与交换机间的通信的网络被称为控制网络,其由控制器、控制路径和OpenFlow交换机组成。其中,一条控制路径是指由控制器与单个交换机通信所经过的中间节点和链路组成的路径。随着网络用户的增多与网络规模的扩大,网络中的请求越来越密集,单个控制器的处理能力有限,难以在要求的时间内对所有请求作出响应,于是多控制器SDN网络被提出。在多控制器SDN中,多个控制器协同工作,每个控制器分别处理一部分的网络请求,从而满足大规模网络的处理需求。虽然单控制器的性能瓶颈问题得到缓解,但是SDN网络的生存性依然面临严峻的挑战。一旦控制网络中的组件发生故障,控制器与交换机的连接可能失效,交换机无法向控制器获取转发流表项,从而导致网络中数据包的超时甚至丢失。控制网络中的组件故障主要包含控制器故障与控制路径故障,其中控...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＳＤＮ网络架构??６??
２．?１．４?ＳＤＮ控制路径与控制网络??控制器与它所管理的每个交换机之间都有一条通信路径用于信息的交互，这??条路径被称为控制路径。图２－４展示了两种类型的控制路径，第一种控制路径与??物理网络相互独立，是一条专用于控制器与转发设备互相发送消息的路径，通常??称这种控制路径为带外控制路径，如图２－４（ａ）所示，采用带外控制路径的控制网??络则被称为带外控制网络。第二种控制路径复用物理网络，控制路径上的每一个??节点和链路都来自数据转发网络中的节点与链路，被称为带内控制路径，如图２－??４（ｂ）所示，采用带内控制路径的控制网络为带内控制网络。??？?卜Ｉ??＼?？??＾￣￣％）Ａ??（ａ）带外控制方式?（ｂ）带内控制方式??＿控制器交换机?链路?？控制路径??图２－４?ＳＤＮ中的两种控制路径??本文研究带内控制网络，对于一个ＳＤＮ网络Ｇ?＝?（！／，五），本文采用一个无向??加权图＝＝?（Ｋ，ＥＣ）来表示其控制网络，其中每条边的权值代表该链路的传输时??延
图３－１多控制器ＳＤＮ网络拓扑结构??目前关于控制器的备份策略有两种，一种是为主控制器配置专用备份控制器，??图３－２展示了这种备份思路中需要解决的问题。Ｃ１是主控制器，ＳＣＩ和ＢＣ２是备??份控制器，一旦Ｃ１发生故障，ＳＣＩ或者ＢＣ２都可以代替Ｃ１成为新的主控制器，然??而这两个备份控制器带给网络的生存性是不同的。如果ＢＣ１被选为新的主控制器，??链路故障２只会导致一个交换机失去连接，而如果ＳＣ２成为新的主控制器，很显??然链路故障２将导致Ｓ２与全部交换机失去连接。因此，备份控制器的部署位置??将影响控制网络在链路故障下的生存性，如何选取备份控制器的位置对网络性能??至关重要。??Ｃｌ?ＢＣ１?ＢＣ２??、會?＾?１?＾?：：??——??控制器交换机控制路径—??图３－２备份控制器部署位置??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]软件定义网络中北向接口语言综述[J]. 于洋,王之梁,毕军,施新刚,尹霞. 软件学报. 2016(04)
[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)
硕士论文
[1]基于SDN的多限制多路径QoS路由算法研究[D]. 孔德慧.北京邮电大学 2018
[2]多域SDN中基于共享机制的控制器故障恢复方法[D]. 李佳聪.北京邮电大学 2018
[3]基于OpenFlow的软件定义网络路由技术研究[D]. 朱超.中国科学技术大学 2014
[4]模拟退火算法的研究及其应用[D]. 冯玉蓉.昆明理工大学 2005
本文编号：3368418
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＳＤＮ网络架构??６??
２．?１．４?ＳＤＮ控制路径与控制网络??控制器与它所管理的每个交换机之间都有一条通信路径用于信息的交互，这??条路径被称为控制路径。图２－４展示了两种类型的控制路径，第一种控制路径与??物理网络相互独立，是一条专用于控制器与转发设备互相发送消息的路径，通常??称这种控制路径为带外控制路径，如图２－４（ａ）所示，采用带外控制路径的控制网??络则被称为带外控制网络。第二种控制路径复用物理网络，控制路径上的每一个??节点和链路都来自数据转发网络中的节点与链路，被称为带内控制路径，如图２－??４（ｂ）所示，采用带内控制路径的控制网络为带内控制网络。??？?卜Ｉ??＼?？??＾￣￣％）Ａ??（ａ）带外控制方式?（ｂ）带内控制方式??＿控制器交换机?链路?？控制路径??图２－４?ＳＤＮ中的两种控制路径??本文研究带内控制网络，对于一个ＳＤＮ网络Ｇ?＝?（！／，五），本文采用一个无向??加权图＝＝?（Ｋ，ＥＣ）来表示其控制网络，其中每条边的权值代表该链路的传输时??延
图３－１多控制器ＳＤＮ网络拓扑结构??目前关于控制器的备份策略有两种，一种是为主控制器配置专用备份控制器，??图３－２展示了这种备份思路中需要解决的问题。Ｃ１是主控制器，ＳＣＩ和ＢＣ２是备??份控制器，一旦Ｃ１发生故障，ＳＣＩ或者ＢＣ２都可以代替Ｃ１成为新的主控制器，然??而这两个备份控制器带给网络的生存性是不同的。如果ＢＣ１被选为新的主控制器，??链路故障２只会导致一个交换机失去连接，而如果ＳＣ２成为新的主控制器，很显??然链路故障２将导致Ｓ２与全部交换机失去连接。因此，备份控制器的部署位置??将影响控制网络在链路故障下的生存性，如何选取备份控制器的位置对网络性能??至关重要。??Ｃｌ?ＢＣ１?ＢＣ２??、會?＾?１?＾?：：??——??控制器交换机控制路径—??图３－２备份控制器部署位置??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]软件定义网络中北向接口语言综述[J]. 于洋,王之梁,毕军,施新刚,尹霞. 软件学报. 2016(04)
[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)
硕士论文
[1]基于SDN的多限制多路径QoS路由算法研究[D]. 孔德慧.北京邮电大学 2018
[2]多域SDN中基于共享机制的控制器故障恢复方法[D]. 李佳聪.北京邮电大学 2018
[3]基于OpenFlow的软件定义网络路由技术研究[D]. 朱超.中国科学技术大学 2014
[4]模拟退火算法的研究及其应用[D]. 冯玉蓉.昆明理工大学 2005
本文编号：3368418
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