面向OpenFlow虚拟交换机的高效包分类方法研究
发布时间：2021-09-07 19:39
Open Flow技术作为下一代互联网关键技术之一,是近年来提出的基于包分类的可编程新型网络技术,其核心思想是分离网络设备的控制层面和数据转发层面,由控制层集中管理转发层,为网络创新、升级改造提供了极大便利,并因其可以方便地实现云计算环境中数据中心网络的虚拟化,在云计算数据中心有着良好的应用前景。在此背景下,OpenFlow虚拟交换机也因成本低、配置灵活、便于调度部署,已逐步成为构建创新型网络试验平台和建设中小规模SDN（Software Defined Network）网络的首选。然而,在OpenFlow虚拟交换机进行实际应用部署时,仍面临着严重的包分类性能瓶颈,其中的关键环节之一就是流表查找。为此,本文深入研究OpenFlow虚拟交换机的包分类过程和流表查找特点,以期望提高其包分类性能。本文主要研究工作如下:（1）针对OpenFlow虚拟交换机的包分类性能瓶颈,利用数据包在传输连接上的分布局部性,提出一种高效的OpenFlow虚拟交换机包分类方法。该方法通过预测缓存思想,动态记录最近频繁出现的连接标识符及其对应的掩码,使得大部分数据包到达OpenFlow虚拟交换机后,能够根据其连接...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＳＤＮ的各层接口示意图??２．１?ＯｐｅｎＦｌｏｗ?协议??
述了控制器如何使用ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议管理交换机。部分ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议在控制器上运行，??一部分在交换机上运行，定义了交换机数据层的功能组件，规定了控制器管理交换机的??规则和过程以及两者之间通信消息的类型和格式。ＯｐｅｎＦｌｏｗ架构背景如图２．２所示。流??表和安全通道是ＯｐｅｎＦｌｏｗ交换机的基本组件，其中安全通道用来连接控制器，而控制??器通过安全通道应用ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议与交换机进行互相通报消息。????＾?控制器??ＯｐｅｎＦｌｏｗ??交换机??安麵道?Ｍ?ＯｐｅｎＦｌｏｗ?＾??协议?ｔ?：??－－??流表??图２．２?ＯｐｅｎＦｌｏｗ架构背景??２．１．１?ＯｐｅｎＦｌｏｗ版本演化过程??ＯｐｅｎＦｌｏｗ?协议由?ＯＮＦ（ＯｐｅｎＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，简称?ＯＮＦ１２、１）组织负责维护，??ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．Ｏ版本作为一个较为成熟的版本，于２００９年１２月发布，随后陆续地发布??了几个版本，迄今已经更新到ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．５，而且协议仍在不断地演进当中。ＯｐｅｎＦｌｏｗ??协议家族的发布时间如图２．３所示。??８??
ＯｐｅｎＦｌｏｗｖｌ．Ｏ版本中，流表、安全通道、ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议是最为核心的概念。其??中流表是一些特定“流”策略的集合，ＯｐｅｎＦｌｏｗ控制器通过部署流表来指导数据平而??流量；安全通道主要是负责承载ＯｐｅｎＦｌｏｗ控制器与交换机之间的交互消息，保证数据??流量安全可靠的传输。ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．Ｏ是较为成熟的版本，能够兼容现有的商ｆｆｌ交换芯??片是其众多优点之一，这样只需对传统交换机的固件进行升级就能支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．０，??这能够最大限度地节省传统网络硬件资源的浪费，并在传统网络向未来网络发展过程??中，起到一个很好的衔接作用｜２６１。因此，ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．Ｏ是目前使用最广泛的协议版本。??ＯｐｅｎＦｌｏｗ?１．１?｜２７丨在ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．Ｏ的１２元组基础上增加了元数据、ＭＰＬＳ标签与??ＭＰＬＳ业务类型３个元组。同时支持子网络掩码，复⑴在原打１２元组中的丨Ｐ地址字段??里，于更精确的三层策略；对ＭＰＬＳ和ＶＬＡＮ标签的进？步支持，汴明确给出了对??ＶＬＡＮ标签操作的动作，同时支持丨ＥＥＥ８０２．１ａｄ标准规范的ＱｉｎＱ技术；ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．Ｏ??把ＯｐｅｎＦｌｏｗ虚拟交换机的所打端丨」都石作物理端Ｕ，而ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．丨版木提出了虚拟??端Ｕ的概念，川于一些复杂转发逻辑的抽象。将Ｆｌｏｗ－ｍｏｄ机制进行修改，保证对流的??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MTF启发法的OpenFlow虚拟流表高效查找算法[J]. 姜腊林,胡念,熊兵. 小型微型计算机系统. 2017(07)
[2]一种高并发网络环境下快速流表查找方法[J]. 王鹏,张良,周舟,刘庆云,方滨兴. 电子学报. 2017(04)
[3]PiBuffer:面向数据中心的OpenFlow流缓存管理模型[J]. 毛健彪,卞洪飞,韩彪,李韬,孙志刚. 计算机学报. 2016(06)
[4]基于OpenFlow的报文分类算法研究与实现[J]. 吕昭,李韬. 计算机工程与科学. 2014(05)
硕士论文
[1]软件定义卫星网络的资源分配机制设计与实现[D]. 叶玥.北京交通大学 2016
[2]基于OpenFlow的虚拟交换机的关键技术研究与实现[D]. 江涛.东南大学 2015
本文编号：3390135
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＳＤＮ的各层接口示意图??２．１?ＯｐｅｎＦｌｏｗ?协议??
述了控制器如何使用ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议管理交换机。部分ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议在控制器上运行，??一部分在交换机上运行，定义了交换机数据层的功能组件，规定了控制器管理交换机的??规则和过程以及两者之间通信消息的类型和格式。ＯｐｅｎＦｌｏｗ架构背景如图２．２所示。流??表和安全通道是ＯｐｅｎＦｌｏｗ交换机的基本组件，其中安全通道用来连接控制器，而控制??器通过安全通道应用ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议与交换机进行互相通报消息。????＾?控制器??ＯｐｅｎＦｌｏｗ??交换机??安麵道?Ｍ?ＯｐｅｎＦｌｏｗ?＾??协议?ｔ?：??－－??流表??图２．２?ＯｐｅｎＦｌｏｗ架构背景??２．１．１?ＯｐｅｎＦｌｏｗ版本演化过程??ＯｐｅｎＦｌｏｗ?协议由?ＯＮＦ（ＯｐｅｎＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，简称?ＯＮＦ１２、１）组织负责维护，??ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．Ｏ版本作为一个较为成熟的版本，于２００９年１２月发布，随后陆续地发布??了几个版本，迄今已经更新到ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．５，而且协议仍在不断地演进当中。ＯｐｅｎＦｌｏｗ??协议家族的发布时间如图２．３所示。??８??
ＯｐｅｎＦｌｏｗｖｌ．Ｏ版本中，流表、安全通道、ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议是最为核心的概念。其??中流表是一些特定“流”策略的集合，ＯｐｅｎＦｌｏｗ控制器通过部署流表来指导数据平而??流量；安全通道主要是负责承载ＯｐｅｎＦｌｏｗ控制器与交换机之间的交互消息，保证数据??流量安全可靠的传输。ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．Ｏ是较为成熟的版本，能够兼容现有的商ｆｆｌ交换芯??片是其众多优点之一，这样只需对传统交换机的固件进行升级就能支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｖｌ．０，??这能够最大限度地节省传统网络硬件资源的浪费，并在传统网络向未来网络发展过程??中，起到一个很好的衔接作用｜２６１。因此，ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．Ｏ是目前使用最广泛的协议版本。??ＯｐｅｎＦｌｏｗ?１．１?｜２７丨在ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．Ｏ的１２元组基础上增加了元数据、ＭＰＬＳ标签与??ＭＰＬＳ业务类型３个元组。同时支持子网络掩码，复⑴在原打１２元组中的丨Ｐ地址字段??里，于更精确的三层策略；对ＭＰＬＳ和ＶＬＡＮ标签的进？步支持，汴明确给出了对??ＶＬＡＮ标签操作的动作，同时支持丨ＥＥＥ８０２．１ａｄ标准规范的ＱｉｎＱ技术；ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．Ｏ??把ＯｐｅｎＦｌｏｗ虚拟交换机的所打端丨」都石作物理端Ｕ，而ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ．丨版木提出了虚拟??端Ｕ的概念，川于一些复杂转发逻辑的抽象。将Ｆｌｏｗ－ｍｏｄ机制进行修改，保证对流的??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MTF启发法的OpenFlow虚拟流表高效查找算法[J]. 姜腊林,胡念,熊兵. 小型微型计算机系统. 2017(07)
[2]一种高并发网络环境下快速流表查找方法[J]. 王鹏,张良,周舟,刘庆云,方滨兴. 电子学报. 2017(04)
[3]PiBuffer:面向数据中心的OpenFlow流缓存管理模型[J]. 毛健彪,卞洪飞,韩彪,李韬,孙志刚. 计算机学报. 2016(06)
[4]基于OpenFlow的报文分类算法研究与实现[J]. 吕昭,李韬. 计算机工程与科学. 2014(05)
硕士论文
[1]软件定义卫星网络的资源分配机制设计与实现[D]. 叶玥.北京交通大学 2016
[2]基于OpenFlow的虚拟交换机的关键技术研究与实现[D]. 江涛.东南大学 2015
本文编号：3390135
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