支持流量感知的软件定义网络高效路由协议

发布时间：2017-06-04 11:03

  本文关键词：支持流量感知的软件定义网络高效路由协议，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：软件定义网络(Software Defined Networks,SDN)是一种发展前景良好的新兴网络架构。网络中,数据流传输延迟关乎网络服务效率以及用户体验,是路由协议的重要优化指标。然而,目前已有的路由协议存在着以下局限:1、优化目标单一,通常仅考虑转发路径长度,而最短路径并不能保证传输延迟最短;2、网络中数据流转发路径通常存在交叉,因此,新的数据流加入网络后难免会干扰已有数据流的传输,增加其传输延迟,但现有路由协议并没有考虑这一点;3、目前在网络中,链路带宽被其上传输的所有数据流公平共享,这样的带宽资源共享模式既不利于满足不同数据流对传输延迟的个性化需求(本文用期望传输时间来衡量),也不利于传播延迟的降低。针对上述局限,本文在软件定义网络的大环境下,围绕路由方案和带宽分配方案两个方面,深入讨论如何在软件定义网络中降低数据流传输延迟的问题,并设计了一个支持流量感知的高效路由协议。具体研究内容包括:1、设计了一种降低单一数据流传输延迟的高效路由方案。针对现有路由方案优化目标单一的问题,本文重新对路由问题进行建模量化单一数据流传输延迟,引入多种流量信息,设计了一种多项式时间的路由算法用以降低单一数据流的转发延迟。实验证明,与目前软件定义网络中常用路由算法相比,数据流传输效率提高了90%。2、提出了一种关注延迟的路由方案用以降低全网数据流传输延迟。针对新加入网络的数据流对已存在数据流产生干扰的问题,本文以数据流转发延迟的期望值为约束,设计一种多项式时间的路由算法,降低新入网的数据流的延迟以及其对原有数据流的影响,同时,保证尽可能多的数据流能够满足其期望延迟的约束。实验证明,与目前软件定义网络中常用路由算法相比,该算法可以将全网数据流传输效率提高75%,同时可以将期望时间内完成交付的数据流比例提升20%。3、设计了一种低延迟带宽调度方案。针对带宽资源公平共享带来的不足,本文围绕网络流量指标和数据流的期望延迟约束,设计一种多项式时间的带宽分配算法,对数据流所占用的带宽资源进行重新分配,进而降低全网数据流传输延迟,促使更多的数据流能够在期望传输延迟的约束下完成数据传输。分析表明,与带宽资源公平共享相比,该算法能够将全网数据流传输效率提高10%。
【关键词】：软件定义网络 路由协议 流量信息 路由方案 资源调度
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 缩略语与术语索引11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景与意义12-16
• 1.2 研究内容16-18
• 1.3 文章组织18-19
• 第二章 相关工作19-28
• 2.1 软件定义网络19-20
• 2.2 软件定义网络路由机制20-25
• 2.2.1 域间路由机制21-22
• 2.2.2 负载均衡路由协议22-24
• 2.2.3 基于内容的路由规则24-25
• 2.2.4 路由规则更新25
• 2.3 流调度方案25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 研究方案设计28-41
• 3.1 降低单一数据流转发延迟的路由方案设计28-32
• 3.1.1 问题模型28-30
• 3.1.2 方案设计30-32
• 3.2 关注全网延迟的路由方案设计32-37
• 3.2.1 问题模型33-35
• 3.2.2 方案设计35-37
• 3.3 带宽资源优化方案37-40
• 3.3.1 问题模型37-38
• 3.3.2 方案设计38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 研究方案实现41-45
• 4.1 系统架构41-42
• 4.2 控制平台设计42-43
• 4.3 数据流信息更新43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 性能测试45-60
• 5.1 降低单一数据流转发延迟的路由方案性能测试45-53
• 5.1.1 仿真模型46-47
• 5.1.2 仿真结果47-52
• 5.1.3 资源利用率分析52-53
• 5.2 关注全网延迟的路由方案性能测试53-57
• 5.2.1 仿真模型53-54
• 5.2.2 实验结果54-57
• 5.3 带宽资源优化方案性能分析57-58
• 5.3.1 分析模型设计58
• 5.3.2 分析结果58
• 5.3.3 计算复杂度分析58
• 5.4 小结58-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单66-67
• 致谢67

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