NFV网络功能快速切换的方法

发布时间：2017-05-22 10:10

  本文关键词：NFV网络功能快速切换的方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于专有硬件所承载的网络功能越来越不适应目前电信运营商网络的发展,电信运营商必须开辟一条能够更加动态构造网络的道路,来降低产品更新周期和投资成本。全球各大主要电信运营商联合成立了ETSI NFV工作小组,并发布了白皮书。网络功能虚拟化(NFV)的主要思想就是将运行在专有设备上的功能解耦出来,这也就意味着,网络功能能够以纯软件的形式分发给电信运营商,以前的专有设备就整合为行业标准的服务器、存储和交换设备。在本文中,我们首先简单地介绍了网络功能虚拟化的基本概念以及与云计算和软件定义网络的互补关系。我们发现,在云计算环境中,两个网络功能之间是以虚拟机为粒度进行切换,这样会耗费大量的带宽及时间。因此本文从此问题出发提出了模块化的方法,并基于Click软件路由器对选取的网络功能进行了数据层与控制层分离的模块化实现。最后,论文给出了模块化网络功能之问的切换设计,并在实验平台上进行了功能测试与切换论证。本文的主要贡献和创新点在于：1)本文采用软件定义网络中数据层与控制层分离的思想。通过详细分析选取的六个网络功能的执行流程,在此基础上,将此六个网络功能进行了控制层与数据层分离的抽象,建立了网络功能的宏观架构。2)提高网络功能切换速度和降低网络功能部署带宽。为了达到快速切换网络功能的目的,我们提出了网络功能模块化的方法,用来更加及时的响应客户需求。在实验论证中,通过传输增量模块显著降低了传输带宽,节约了网络功能部署的时间。我们通过四台服务器全面评估了我们选取的六个网络功能的性能及正确性。并通过个人电脑与云主机模拟的网络功能部署环境论证了网络功能之间的切换,结果表明该方法在模拟实验中节约的数据量接近50%。
【关键词】：网络功能虚拟化 云计算 软件定义网络 模块化
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.01
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-17
• 1.1 研究背景13-16
• 1.2 研究意义16
• 1.3 研究内容16-17
• 2 背景知识介绍17-27
• 2.1 NFV简介17-20
• 2.2 NFV体系结构20-21
• 2.3 NFV与云计算的关系21-23
• 2.4 NFV与SDN的关系23-25
• 2.5 本章小结25-27
• 3 NFV网络功能的模块化27-47
• 3.1 网络功能切换的场景27-29
• 3.2 模块化的动机29-31
• 3.3 模块化的指导思想31-32
• 3.4 网络功能的模块化32-45
• 3.4.1 常见网络功能的选取32
• 3.4.2 IPSec VPN流程32-35
• 3.4.3 NAT流程35-38
• 3.4.4 Load Balancing流程38-40
• 3.4.5 Stateful Firewall流程40-42
• 3.4.6 Stateful IPS流程42-44
• 3.4.7 Web Caching流程44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 切换的设计与实现47-63
• 4.1 Click软件路由器47-50
• 4.1.1 概述47-48
• 4.1.2 安装及运行48-49
• 4.1.3 添加自定义模块49-50
• 4.2 各个NFV网络功能的模块化实现及测试50-61
• 4.2.1 测试所用硬件平台介绍50-51
• 4.2.2 IPSec VPN的实现与测试51-54
• 4.2.3 NAT的实现与测试54-55
• 4.2.4 Load Balancing的实现与测试55-57
• 4.2.5 Stateful Firewall的实现与测试57-58
• 4.2.6 Stateful IPS的实现与测试58-59
• 4.2.7 Web Caching的实现与测试59-61
• 4.3 网络功能之间的切换设计61
• 4.4 本章小结61-63
• 5 实验结果及应用63-73
• 5.1 平台搭建63-64
• 5.2 实验结果64-68
• 5.2.1 IPSec VPN和NAT之间的切换64-66
• 5.2.2 Stateful Firewall和Stateful IPS之间的切换66-67
• 5.2.3 Stateful Firewall和NAT之间的切换67-68
• 5.3 应用场景68-71
• 5.3.1 IPSec VPN、NAT和Load Balancer的切换68-70
• 5.3.2 Stateful Firewall和Stateful IPS的切换70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 6 总结与展望73-75
• 附录75-81
• 参考文献81-85
• 攻读学位期间的主要科研经历85-87
• 致谢87-88

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