基于x86架构的OpenFlow交换模块的设计与实现

发布时间：2017-05-22 16:14

  本文关键词：基于x86架构的OpenFlow交换模块的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现今互联网正日益高速发展,当前的网络架构逐渐遇到发展瓶颈。尤其是随着网络虚拟化、云计算的大规模兴起,现存的网络设备及相关协议正成为阻碍其发展的因素。由于网络流量达到了以往难以企及的规模,并且当前以交换机为代表的网络交换设备的集成功能越来越庞大,导致交换机进一步提升性能所需要的成本极大增加。寻求一种新的网络架构及创新性的技术对于发展下一代互联网是迫在眉睫。 OpenFlow于此种背景下诞生。OpenFlow是一种将网络交换设备上数据转发与控制功能分离的网络架构标准。目前对OpenFlow的研究仍在研究发展阶段,且应用场景仍然很少。不仅如此,现有OpenFlow交换设备以专用硬件为主,极其昂贵,亦不适合推广。而采用现今广泛使用的x86架构作为课题OpenFlow交换模块的架构基础,可以大幅降低硬件成本。此外,x86上开发环境非常成熟,适合扩展各类功能,最终易于推广部署。 本课题所探讨研究的是在x86架构平台上实现OpenFlow软件交换机的交换模块。由于软件交换机性能低是主要缺陷,在网络数据包转发框架上,使用高速的netmap为基础进行扩展开发,以适应OpenFlow交换模块需要。本课题主要研究内容包括：分析OpenFlow标准、x86下网络数据包I/O框架分析、网络数据包提取、OpenFlow流表设计实现、流表匹配设计实现及匹配后对网络数据包的处理动作等一系列内容。 本文将从以下几点进行撰文：1)总体背景介绍说明；2)OpenFlow及软件定义网络相关的介绍说明；3)x86架构下高速包转发框架的选择及netmap的介绍说明；4)课题模块的设计方案；5)课题模块的具体实现；6)模块测试检验；7)总结。
【关键词】：OpenFlow 交换模块 软件定义网络 netmap FreeBSD
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及其意义9-10
• 1.2 本课题的目标和内容10-11
• 1.3 国内外研究现状调研及创新点11-13
• 1.3.1 OpenFlow相关产业现状11-12
• 1.3.2 本课题创新点12-13
• 1.4 论文安排13-14
• 第二章 OpenFlow与软件定义网络14-27
• 2.1 新技术使用的必要性14-18
• 2.1.1 新网络架构的需求15-16
• 2.1.2 传统网络技术的缺陷16-18
• 2.2 软件定义网络18-19
• 2.3 OpenFlow综述19-21
• 2.4 OpenFlow交换机21-26
• 2.4.1 交换机组成21-22
• 2.4.2 流表22-25
• 2.4.2.1 包头域23-24
• 2.4.2.2 计数器24
• 2.4.2.3 处理动作24-25
• 2.4.3 匹配25-26
• 2.5 本章总结26-27
• 第三章 x86架构下包转发框架27-33
• 3.1 netmap简介27
• 3.2 netmap技术27-32
• 3.2.1 架构原理28-30
• 3.2.2 框架比较30-31
• 3.2.3 操作31
• 3.2.4 连接主机网络协议栈31-32
• 3.3 本章总结32-33
• 第四章 交换模块设计33-46
• 4.1 整体设计33-36
• 4.2 流表结构设计36-38
• 4.3 包处理框架设计38-44
• 4.3.1 包提取设计38-41
• 4.3.2 流表项包头域内容设计41-43
• 4.3.3 转发规则设计43-44
• 4.4 本章总结44-46
• 第五章 交换模块实现46-66
• 5.1 开发环境搭建46-49
• 5.1.1 交换机节点搭建46-48
• 5.1.2 主机节点搭建48-49
• 5.2 流表实现49-51
• 5.2.1 流表结构50
• 5.2.2 流表项及匹配项结构50-51
• 5.3 数据包分析提取51-58
• 5.3.1 netmap桥接必要分析52-54
• 5.3.2 数据包提取54-58
• 5.4 匹配及计数器更新58-61
• 5.5 转发61-65
• 5.5.1 多接口实现61-63
• 5.5.2 处理动作实现63-65
• 5.6 本章总结65-66
• 第六章 交换模块验证66-81
• 6.1 准备66-67
• 6.2 验证67-78
• 6.3 汇总78-81
• 第七章 总结81-82
• 参考文献82-83
• 附录83-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间发表的学术论文目录85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 查玉龙;陈培培;;浅析如何确保医院信息网络安全[J];电子世界;2014年06期

  本文关键词：基于x86架构的OpenFlow交换模块的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：386209