基于SDN架构的控制平面可用性和可靠性研究

发布时间：2017-05-29 17:02

  本文关键词：基于SDN架构的控制平面可用性和可靠性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：SDN(Software Defined Network)是一种新型的网络架构。它把网络的控制与转发相分离,并提供了网络控制的编程接口,使得网络控制可编程化,实现了网络的集中管理,从而提高了网络管理与配置的灵活性与效率。SDN所有的网络设备的控制层由控制平面集中管理,控制平面的可用性与可靠性对SDN网络至关重要,因此,SDN控制平面的可用性与可靠性已经成为当前工程实践的研究热点。本文主要研究内容如下:(1)SDN控制平面的可靠性研究。可靠性是指SDN架构下控制平面持续无故障工作的能力,持续无故障工作的时间越长,可靠性越高。本文设计并实现了控制器集群选举算法,当控制平面出现故障时,算法能够迅速检测故障并重新选举主控制器,然后将故障设备上的服务转移到其他正常设备上,实现了控制平面设备的故障自动检测与迅速恢复,提高了控制平面的可靠性。(2)SDN控制平面的可用性研究。可用性是指SDN架构下控制平面服务保持正常运行时间的百分比。服务正常运行时间的百分比越高,可用性就越高。本文设计并实现了网络分区算法,算法将整个网络拓扑划分为多个分区,每个分区由独立的控制器管理,使得多个分区的控制器共同承担整个网络拓扑的管理工作,从而提高控制平面的可用性。本文设计和实现了控制器集群选举算法,提升了控制平面内设备故障的发现和处理能力,提高了整个控制平面的可靠性。同时,通过设计和实现网络分区算法,将整个网络分成了多个区域,分别由不同的控制器管理,提升了控制平面的可用性。
【关键词】：SDN 可靠性 可用性 网络分区 控制器选举
【学位授予单位】：北京工业大学
【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1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文研究内容13
• 1.4 本文结构13-15
• 第2章 相关研究综述15-21
• 2.1 SDN相关研究15-17
• 2.1.1 SDN与OpenFlow发展15
• 2.1.2 SDN与OpenFlow相关描述15-16
• 2.1.3 OpenFlow交换机16
• 2.1.4 OpenFlow控制器16-17
• 2.2 可用性和可靠性相关研究17-18
• 2.2.1 可用性和可靠性定义17
• 2.2.2 控制器集群选举17-18
• 2.2.3 SDN架构下的网络分区18
• 2.3 本章小结18-21
• 第3章 SDN控制平面可用性和可靠性模型设计21-33
• 3.1 SDN可用性和可靠性模型需求分析21-24
• 3.1.1 SDN可用性和可靠性模型的需求描述21-22
• 3.1.2 可靠性需求分析22-24
• 3.1.3 可用性需求分析24
• 3.2 SDN控制平面可用性和可靠性设计24-27
• 3.2.1 可用性和可靠性模型架构26
• 3.2.2 可用性和可靠性模型的特点分析26-27
• 3.3 SDN控制平面可靠性设计27-28
• 3.3.1 主控制器的功能和权限27-28
• 3.3.2 从控制器的功能和权限28
• 3.3.3 选举算法的相关因素28
• 3.4 SDN控制平面可用性设计28-31
• 3.4.1 网络分区原则30
• 3.4.2 网络分区相关因素30
• 3.4.3 网络分区算法设计30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第4章 SDN控制平面可用性和可靠性模型实现33-51
• 4.1 基于控制器集群选举算法的SDN控制平面可靠性实现33-37
• 4.1.1 主控制器选举标准33
• 4.1.2 选举算法前期准备33-34
• 4.1.3 选举算法步骤34-36
• 4.1.4 选举算法性能分析36-37
• 4.2 基于网络分区算法的SDN控制平面可用性实现37-49
• 4.2.1 相关名词和概念解释38
• 4.2.2 网络分区算法初始化38-40
• 4.2.3 初始网络拓扑划分40-42
• 4.2.4 主控制器分配拓扑42-45
• 4.2.5 网络运行时增删数据节点45-48
• 4.2.6 网络分区算法分析48-49
• 4.3 本章小结49-51
• 第5章 实验测试51-61
• 5.1 实验环境与部署51-52
• 5.2 实验步骤52-53
• 5.2.1 集群选举算法测试步骤52
• 5.2.2 网络分区算法测试步骤52-53
• 5.3 实验结果与分析53-61
• 5.3.1 集群选举算法测试结果与分析53-55
• 5.3.2 网络分区算法测试结果与分析55-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间所发表的学术成果67-69
• 致谢69

  本文关键词：基于SDN架构的控制平面可用性和可靠性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：405284