面向用户订制服务的SDN组网技术研究

发布时间：2017-06-29 01:13

  本文关键词：面向用户订制服务的SDN组网技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：订制化的网络服务对满足用户个性化需求具有重要意义。在传统网络中,运营商提供了多种面向用户的订制服务,从专线模式,再到精细化管控的智能管道。但是这种增量式(incremental evolution)的技术发展却因为传统网络的结构性问题仍远远无法满足用户需求。与此同时,网络变得日益臃肿,反过来会进一步阻碍这种增量式的发展。因此,需要对网络进行变革式(clean-slate revolution)的研究,通过以SDN为代表的未来网络技术解决相关问题。 软件定义网络(Software-Defined Networking,简称SDN)是未来网络技术领域最热门的技术之一,它力图通过重新定义网络架构来从根本上解决传统网络中存在的诸多问题。开放的南向接口、网络可编程等特性对于实验研究和商业应用都有着很强的吸引力。 在SDN网络中实现用户订制服务可以分解为三个阶段。首先,用户可以基于SDN网络中的应用层将自己的个性化需求反馈到SDN网络的控制层；其次,控制层将这些需求转换为网络语义,进而形成策略,再将这些策略以指令的形式下发到数据转发层；最终,数据转发层中的节点设备将按照这些指令为用户提供按需的数据转发服务。本论文的主要研究工作可以概括为“1-1-4”,即一种组网模型R-SDN、 R-SI)N下的一种端到端的路由算法,以及实现基于SDN网络的流量调度机制,包含两大类流量调度策略共计四种算法。 (1)本论文提出了一种基于递归式的SDN组网模型—--R-SDN,它可以作为满足不同网络规模需求的一种解决方案。R-SDN借助网络虚拟化的思想,对网络进行层层抽象,抽象出不同网络层次之中的逻辑交换机,并可进一步分为根交换机、父交换机和子交换机。不同的网络层次之间遵循着一种基于Fibonacci的递归关系,基本控制逻辑由分离和聚合函数实现。R-SDN可以产生以下两方面的效果：其一,该组网模型具备良好的扩展性；其二,Fibonacci数列所表现出的生成树特性有助于消除不同网络层次间的环路,减少广播风暴。 (2)结合R-SDN组网模型特点,提出了一种基于Fibonacci堆的Dijkstra路由算法。然后从时间复杂度的角度,将该算法与简单Dijkstra算法、基于二项堆的Dijkstra算法进行了定性分析与对比,并通过matlab仿真观察三种算法随着特定网络拓扑的规模变化所产生的计算时间开销曲线,R-SDN下的路由算法可以在全互联和一种非全互联网络拓扑中产生最小的时间开销。 (3)在SDN网络中实现了基于集群的流量调度机制,包含两大类调度策略共四种算法：轮询、基于权重的轮询、基于源IP和目的IP的哈希计算。SDN控制器为用户提供了选择调度策略的入口,将相应指令下发到数据转发层的调度器上,而调度器则会据此执行以实现按需的流量调度策略。上述研究将产生两方面的效果：其一,网络可以根据用户需求动态地调整流量调度策略；其二,灵活的流量调度机制增加了SDN网络的高可用性。 本论文相关研究成果已在WPMC和ICT国际学术会议上发表。
【关键词】：用户订制服务 SDN 组网模型 Fibonacci堆 流量调度策略 集群
【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】：TP393.06
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 论文主要研究工作和研究成果12-13
• 1.3 论文组织结构13-15
• 第二章 面向用户订制服务的SDN关键技术15-29
• 2.1 SDN网络架构15-18
• 2.1.1 数据转发层15-17
• 2.1.2 控制层17-18
• 2.1.3 应用层18
• 2.2 面向用户订制服务的支撑技术18-21
• 2.2.1 SDN订制应用19-20
• 2.2.2 资源管理平台20
• 2.2.3 创新的网络业务20-21
• 2.3 SDN组网相关技术21-24
• 2.3.1 SDN组网与网络虚拟化21-23
• 2.3.2 SDN组网与云计算23
• 2.3.3 控制器之间协同组网23-24
• 2.4 面向用户订制服务的SDN组网相关研究与应用案例24-26
• 2.4.1 数据中心订制网络：Google B424-26
• 2.4.2 家庭订制网络26
• 2.5 本章小结26-29
• 第三章 面向用户订制服务的SDN组网模型研究29-47
• 3.1 用户订制服务模型29-30
• 3.2 R-SDN组网模型设计30-35
• 3.2.1 根交换机30-31
• 3.2.2 父/子交换机及通信机制31-33
• 3.2.3 基于Fibonacci的递归式组网结构33-35
• 3.2.4 控制器与边缘节点35
• 3.3 R-SDN下端到端的路由算法设计与实现35-45
• 3.3.1 基于Fibonacci堆的Dijkstra算法36-40
• 3.3.2 算法时间复杂度分析40-41
• 3.3.3 算法仿真实验与分析41-45
• 3.4 R-SDN特点与现实依据45
• 3.4.1 R-SDN特点分析45
• 3.4.2 R-SDN的现实依据45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 面向用户订制服务的SDN网络流量调度研究47-71
• 4.1 流量调度需求分析47
• 4.2 基于集群的SDN网络流量调度机制47-54
• 4.2.1 调度器48-50
• 4.2.2 控制器50-52
• 4.2.3 交换网络52
• 4.2.4 流量调度过程分析52-54
• 4.3 订制流量调度策略54-58
• 4.3.1 轮询策略54-55
• 4.3.2 基于权重的轮询策略55-56
• 4.3.3 基于源IP的哈希策略56-58
• 4.3.4 基于目的IP的哈希策略58
• 4.4 流量调度仿真实验58-69
• 4.4.1 虚拟网络实验平台58-63
• 4.4.2 仿真实验63-69
• 4.5 本章小结69-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 研究工作总结71-72
• 5.2 未来展望72-73
• 参考文献73-74

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本文编号：496014