面向负载均衡的软件定义网络最优路径算法研究

发布时间：2017-06-24 20:01

  本文关键词：面向负载均衡的软件定义网络最优路径算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来,网络应用的飞快增长,例如移动互联网、云计算、大数据等服务的兴起,对人们的日常生活产生了深刻的影响,给用户带来了极大的便利,但同时传统的网络已经不堪重负,网络需求对对IT基础设施的建设提出了更高的要求,希望它能够做到按需供给、随需而变和灵活健壮。网络负载均衡的研究一直都是网络研究中的热点,它可以保证网络的性能,提高用户的体验;而最优路径的计算则是网络互联的基础。这时软件定义网络技术(Software defined networking,SDN)的出现能够适应现在的网络需求,集中化控制、控制与数据相分离、网络的可编程性和全网的监控能力都对网络负载均衡有了新的突破。本文针对路径选择算法进行研究,把网络负载均衡优化分为了链路权重计算与路径选择计算两个部分,主要工作与创新如下:(1)目前对于网络负载均衡的链路权重计算方法并不多见;本文利用SDN的集中化控制,提出了一种新的权重计算方法,基于马尔科夫链的转移概率计算链路权重;该方法可以有效的避免过去的权重计算方法所产生的链路权重差异较大和串联链路权重值相等的情况,具有预测性的链路权重是后续的路径计算的良好基础。(2)为了获得基于负载均衡的最优路径,本文以最大化业务流请求数目和网络负载均衡能力作为优化目标,依据链路的容量和流量作为约束条件,建立了一个线性规划模型,给出一种基于多项式时间逼近方法对其求解;并在Fat-Tree拓扑中与传统SPF算法进行了对比。实验结果表明,在一定假设的情况下最大可以增加网络负载均衡率30%,提升网络业务流请求接受率20%,能够有效的提高网络性能。(3)考虑不同运营商对不同流量的敏感度不同,提出一种定量评估策略。面对不同的流量请求时,SDN控制器可以自由控制网络平均链路利用率、最优路径利用率、网络负载波动和业务请求延时率4个因子的权重值,从而得到最符合该流量特性的最优路径方案。最后使用了一个用例,说明SDN控制器如何在不同的路径算法中选择最优的路径方案。
【关键词】：软件定义网络 马尔科夫链 路径选择 负载均衡
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.01
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-17
• 1.1 问题的背景研究8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.3 研究目标与方法13-14
• 1.4 章节安排14-17
• 第2章 体系架构与相关技术17-24
• 2.1 体系构架概述17-19
• 2.2 SDN的通讯流程与优势概述19-21
• 2.3 相关技术概述21-23
• 2.2.1 SDN技术概述21-22
• 2.2.2 链路权重的计算22-23
• 2.2.3 最优路径的计算23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 基于马尔科夫过程的链路权重计算方法24-33
• 3.1 现有的权重计算方法24-25
• 3.1.1 最短路径方法24-25
• 3.1.2 缩边方法25
• 3.1.3 基于有序二叉树方法25
• 3.2 基于马尔科夫链的链路权重计算方法25-30
• 3.2.1 链路权重计算方法25-29
• 3.2.2 算例说明29-30
• 3.3 链路权重的评估比较30-31
• 3.4 本章小结31-33
• 第4章 面向负载均衡的链路计算33-43
• 4.1 网络链路的相关定义33-35
• 4.1.1 链路的约束定义34-35
• 4.1.2 对路径的评价的定义35
• 4.2 基于负载均衡路径算法的提出35-37
• 4.3 仿真参数设定37-38
• 4.4 仿真结果与分析38-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第5章 面向不同流量需求的定量评估策略43-51
• 5.1 路径分配的评价因子定义43-45
• 5.2 仿真拓扑与参数设定45-47
• 5.3 仿真结果与分析47-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51-52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 附录58

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