基于控制与数据分离的映射系统的设计与研究

发布时间：2017-05-04 13:14

  本文关键词：基于控制与数据分离的映射系统的设计与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,互联网在经济和社会发展中起到了越来越重要的作用。然而随着对网络的功能需求不断增加,互联网在使用过程中暴露出了越来越多的问题。为了解决现有互联网存在的严重弊端,国内外提出了很多新型的互联网体系结构。由北京交通大学参与研究的国家973项目“一体化可信网络与普适服务体系基础研究”提出了一种全新的互联网模型,其将网络分为接入网与骨干网两部分,引入接入标识和路由标识,通过其核心机制标识的分离映射实现了身份与位置的分离,解决了IP双重属性的问题,同时也改进了网络的安全性和路由可扩展性等。但是其中心控制能力比较弱,不能对网络进行灵活的全局掌控。而控制与数据转发分离技术能实现对网络设备控制平面与数据转发平面的分离,在大大减轻交换设备负担的同时其控制平面又能感知全网,便于进行决策转发和规划路径,不但简化了网络配置模式,还能灵活的控制网络流量,增加了网络控制权的开放性。本文依托实验室项目将OpenFlow的控制与数据转发分离机制融入到标识网络技术中,提出了一种基于控制与数据分离的映射系统。其既能通过分离映射机制来解决IP双重属性的问题,又能通过OpenFlow技术来实现对控制平面和数据转发平面的分离,提高网络的灵活性、可控性和网络资源利用率。首先,本文分析了领域内的国内外研究现状。之后对一体化标识网络分离映射机制和OpenFlow网络进行了概述,并提出了一种结合一体化标识网络分离映射机制和OpenFlow网络的方法。随后进一步介绍了系统的主要功能实体转发设备和中心控制器的设计方案。其次,本文对系统下的中心控制器和转发设备功能实体进行了目标分析和模块划分。主要对等级映射流程、分离映射流程与功能实体间的交互流程进行了设计与实现。(1)等级映射流程主要对等级映射表的储存结构及映射表的对外接口进行了实现。提出了服务器资源等级和用户访问等级,通过等级匹配机制来控制网络资源访问的安全性；(2)分离映射流程主要对是接入标识与路由标识进行映射,实现了身份与位置的分离,同时对分离映射表的储存结构、分离映射表的对外接口和RID地址池模块进行功能实现；(3)功能实体间的交互流程主要对融合系统的通信流程进行了详细设计与功能实现。最后,本文搭建了基于控制与数据分离的映射系统的测试环境,然后对各模块及流程进行了测试。测试结果验证了系统各模块的基本功能,既实现了分离映射机制、等级映射机制又实现了控制平面与数据平面的分离。
【关键词】：OpenFlow 分离映射机制 控制与数据分离 等级匹配 哈希表
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文的主要工作和结构14-17
• 2 一体化标识网络分离映射机制与OpenFlow网络概述17-31
• 2.1 一体化标识网络分离映射机制概述17-19
• 2.2 OpenFlow网络概述19-27
• 2.2.1 OpenFlow交换机20-25
• 2.2.2 OpenFlow控制器25-26
• 2.2.3 OpenFlow的通信通道26-27
• 2.3 一体化标识网络分离映射机制与Openflow网络的结合27-29
• 2.4 小结29-31
• 3 基于控制与数据分离的映射系统的设计31-51
• 3.1 需求分析及设计目标31-32
• 3.2 通信流程设计32-35
• 3.3 控制器部分设计35-44
• 3.3.1 地址池模块设计36-37
• 3.3.2 等级映射模块设计37-41
• 3.3.3 分离映射模块设计41-44
• 3.4 接入转发设备部分设计44-49
• 3.4.1 流表模块设计44-47
• 3.4.2 接口模块设计47-49
• 3.5 小结49-51
• 4 基于控制与数据分离的映射系统的实现51-69
• 4.1 系统的功能实体51-52
• 4.2 接入转发设备与中心控制器连接实现52-54
• 4.3 控制器中等级映射流程的实现54-58
• 4.3.1 等级映射表的对外交互实现54-55
• 4.3.2 等级映射表存储实现与维护55-56
• 4.3.3 等级匹配策略56-58
• 4.4 控制器中分离映射流程的实现58-63
• 4.4.1 RID地址池模块实现58-60
• 4.4.2 分离映射表的对外交互实现60-61
• 4.4.3 分离映射表存储实现与维护61-63
• 4.5 接入转发设备与中心控制器交互实现63-67
• 4.5.1 接口判定及开启分离映射和等级映射实现63-64
• 4.5.2 等级映射模块与分离映射模块消息处理流程实现64-65
• 4.5.3 控制器双向流表下发实现65-66
• 4.5.4 接入转发设备流表功能添加实现66-67
• 4.6 小结67-69
• 5 测试与验证69-81
• 5.1 测试环境69-70
• 5.2 软件安装与配置70-71
• 5.3 系统功能测试71-79
• 5.3.1 接入转发设备与控制器的连接功能测试71-73
• 5.3.2 接入转发设备与控制器交互功能测试73-74
• 5.3.3 控制器等级映射和分离映射处理下发流表功能测试74-78
• 5.3.4 等级策略匹配机制的功能测试78-79
• 5.4 小结79-81
• 6 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果87-91
• 学位论文数据集91

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