基于OpenStack的可编程数据转发平面构建

发布时间：2017-06-10 00:05

  本文关键词：基于OpenStack的可编程数据转发平面构建，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网的快速发展,新的网络协议及网络技术不断出现,使得传统的网络架构变得日益复杂,同时由于网络功能的实现与底层网络基础设施紧密结合,极大地限制了网络技术的创新与发展,软件定义网(SDN)[1]作为一种新兴的网络架构,采用了控制与交换相分离的设计模式,通过构建统一的数据转发平面,简化了网络架构,同时采用软件定义的方式,使网络功能具有了可编程的特性[2],从而缩短了网络功能创新的周期,并降低了部署成本。 但由于SDN采用集中控制设计模式,使得整个网络的控制逻辑都集中在控制平面中的特定应用上,一旦这些应用出现问题,将会影响到整个网络。因此在SDN网络中的应用部署到生产环境前,一定要对其进行严格测试[3]。 本课题旨在构建一个SDN的测试环境,用于SDN网络中控制器端应用的测试,它通过提供一个由支持OpenFlow协议的交换机构成的数据转发平面,以及连接到该平面上的多个服务器来模拟真实的SDN网络,同时可以将这个SDN网络指定到特定控制器,通过SDN网络的运行状况来对控制器端应用进行评估和测试。与现有的SDN测试工具相比,本课题基于开源的基础设施云平台OpenStack,因而具有支持多用户、可扩展及高保真等特性。 本论文首先介绍了SDN网络相关的背景知识,如SDN网络的基本架构,以及SDN中用于传递控制信息的OpenFlow协议等,然后对用于构建可编程数据转发平面的OpenStack云平台进行了详细介绍,如OpenStack中的各个组件、OpenStack与SDN间的联系等,随后通过对OpenStack中Neutron组件进行分析,最终决定以资源扩展的方式,设计并实现支持OpenFlow协议的可编程数据转发平面,主要包括：Neutron中资源扩展的设计与实现；基于流表的资源隔离方式的设计与实现；Neutron Agent中相应驱动的设计与实现等。最后通过测试案例验证可编程数据转发平面的可用性。
【关键词】：SDN应用测试平台 OpenStack 可编程数据转发平面
【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
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究工作10-11
• 1.3 论文结构11-12
• 第二章 技术背景介绍12-19
• 2.1 SDN简介12-15
• 2.1.1 SDN的兴起及其特点12-13
• 2.1.2 SDN的基本架构13-14
• 2.1.3 OpenFlow协议简介14-15
• 2.2 OpenStack简介15-19
• 2.2.1 OpenStack中的组件15-17
• 2.2.2 OpenStack与SDN间的联系17-18
• 2.2.3 OpenStack与可编程数据转发平面的联系18-19
• 第三章 构建可编程数据转发平面的主要工作及挑战19-24
• 3.1 基于OpenStack的可编程数据转发平面的基本架构19-20
• 3.2 Neutron中进行资源扩展的主要工作20-21
• 3.3 可编程数据转发平面上计算资源与网络资源间的整合21-24
• 3.3.1 分布式环境下虚拟链路的资源隔离策略21-22
• 3.3.2 OpenFlow交换机中的网络地址段信息22-24
• 第四章 基于OpenStack可编程数据转发平面的设计与实现24-50
• 4.1 Neutron Plugin中资源扩展的设计与实现24-34
• 4.1.1 OpenFlow交换机的扩展与实现24-26
• 4.1.2 虚拟链路的扩展与实现26-27
• 4.1.3 Neutron Restful API初始化过程27-28
• 4.1.4 扩展资源数据模型的设计及实现28-30
• 4.1.5 RPC接口的定义及实现30-33
• 4.1.6 Neutron Server中管理扩展网络资源的流程分析33-34
• 4.2 基于流表的数据流隔离策略34-40
• 4.2.1 OpenStack虚拟机间的连接及隔离方式35-36
• 4.2.2 基于Tunnel id的资源隔离策略的设计36-38
• 4.2.3 基于Tunnel id的资源隔离策略的实现38-40
• 4.3 Neutron Agent上扩展网络资源的创建及管理40-45
• 4.3.1 OVSNetworkDriver的设计与实现40-41
• 4.3.2 Neutron Agent中OVSNetwork的实现41-42
• 4.3.3 Neutron Agent中虚拟链路的实现42-44
• 4.3.4 Neutron Agent实现扩展网络资源的流程44-45
• 4.4 neutronclient的扩展与实现45-47
• 4.5 可编程数据转发平面与Nova组件间的整合47-50
• 4.5.1 可编程数据转发平面中虚拟机创建流程47-48
• 4.5.2 可编程数据转发平面中Nova组件中的扩展48-50
• 第五章 可编程数据转发平面功能测试50-57
• 5.1 OVSNetwork功能验证50-52
• 5.2 OVSLink功能验证52-53
• 5.3 VMLink功能验证53-54
• 5.4 SDN网络的创建及使用54-57
• 第六章 结束语57-59
• 6.1 论文总结57-58
• 6.2 下一步工作58-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间发表的学术论文目录62

【共引文献】

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本文编号：436955