基于SDN架构的MPLS VPN的设计与实现

发布时间：2017-07-04 09:17

  本文关键词：基于SDN架构的MPLS VPN的设计与实现

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【摘要】：当今社会,互联网已成为人们生活中不可或缺的部分,互联网规模越来越大,相关技术也日益复杂。在当今高度复杂的网络环境下,网络上数据传输的安全性和网络的可扩展性是人们高度关注的问题。对于前者,VPN——虚拟专用网络一直是一种被广泛采用的解决方案,而在众多的VPN技术中,MPLS VPN由于其自身具有的优势,得到了大范围的部署,并且被认为是VPN技术的发展方向;对于后者,SDN的出现为网络的发展指明了一个新的方向,SDN是一种更加灵活的网络体系结构,它的主要思想是将网络的数据转发平面与控制平面分离开来,这不仅能够提高网络的扩展性,同时还带来了很多其它方面的优势。本文旨在在SDN架构下实现VPN服务,并选择采用MPLS来实现三层VPN。在SDN架构下,数据转发平面上只做简单的转发操作,而所有的协议都在SDN控制器上以应用的形式进行实现,MPLS与SDN的结合如今已经吸引了一些研究者。相比传统的MPLS网络,基于SDN架构的MPLS摒弃了复杂的分布式路由协议,在这种架构下,实现各种传统MPLS网络服务所需要的代码量大大减少,而且使得网络具有扩展性强、易维护、可编程、开放的特点,并使得在这一基础上开发MPLS相关的服务和应用更简单。本文讨论了采用SDN架构给MPLS网络带来的特点和优势,同时详细分析了前人在早期的NOX控制器上实现的MPLS TE网络的架构,对各模块进行了划分和详细解析,并基于这些工作开发了MPLS L3VPN应用。本文实现的MPLS VPN支持多种MPLS TE特性,例如自动调整带宽、针对不同类型流量实行有差别的服务等功能。相比传统的VPN,实现基于SDN架构的MPLS VPN更加简单,所需的代码量大大减少,易于配置,并便于在其上进行扩展。本文首先简要地介绍了课题的背景与任务,接着对本课题的相关理论知识做了详细说明。然后着重阐述了基于SDN架构的MPLS网络的特点和优势,并对基于NOX控制器上的MPLS TE网络架构进行了详细分析。接下来按功能模块详细介绍了MPLS VPN应用的设计和实现,最后搭建了环境对MPLS VPN应用的各个特性进行了测试。
【关键词】：软件定义网络 控制器 虚拟专用网络 MPLS TE
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 课题背景16-17
• 1.2 国内外研究现状17-18
• 1.3 课题任务与论文结构18-20
• 第二章 背景技术介绍20-34
• 2.1 MPLS协议介绍20-21
• 2.1.1 MPLS头部20-21
• 2.1.2 MPLS协议关键概念21
• 2.2 MPLS L3VPN21-27
• 2.2.1 本地路由冲突问题22-24
• 2.2.2 重叠路由在网络中传播的问题24-25
• 2.2.3 报文的转发问题25
• 2.2.4 MP-BGP协议25-26
• 2.2.5 VRF的路由信息发布26-27
• 2.2.6 MPLS/VPN报文转发过程27
• 2.3 MPLS-TE27-29
• 2.3.1 报文转发组件28
• 2.3.2 信息发布组件28
• 2.3.3 路径选择组件28-29
• 2.3.4 信令组件29
• 2.4 SDN与OPENFLOW简介29-30
• 2.5 OPENFLOW与MPLS30-32
• 2.6 NOX简介32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 基于SDN架构的MPLS VPN分析与比较34-44
• 3.1 现有的MPLS网络存在的问题34-35
• 3.2 基于SDN的MPLS网络35-42
• 3.2.1 对MPLS传统服务的支持35-38
• 3.2.1.1 接入控制35-36
• 3.2.1.2 自动调整带宽36-37
• 3.2.1.3 LSP设置优先级37-38
• 3.2.2 相比传统MPLS网络的优势38-42
• 3.2.2.1 控制简单38-39
• 3.2.2.2 减少对协议的依赖39
• 3.2.2.3 提高扩展性39-40
• 3.2.2.4 便于全局优化40-42
• 3.3 基于SDN的MPLS VPN的特性42
• 3.3.1 VPN地址空间隔离42
• 3.3.2 支持用户定制的VPN42
• 3.3.3 支持TE和其它功能的VPN42
• 3.3.4 易于配置的VPN42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 NOX控制器上MPLS VPN详细设计44-70
• 4.1 基于SDN的MPLS TE总体设计44-58
• 4.1.1 关键数据结构介绍45-48
• 4.1.1.1 隧道相关的数据结构45-46
• 4.1.1.2 链路状态数据库46-47
• 4.1.1.3 标签数据库47
• 4.1.1.4 路由相关数据结构47
• 4.1.1.5 流相关数据结构47-48
• 4.1.2 基于SDN的MPLS各模块设计48-58
• 4.1.2.1 CSPF模块48-50
• 4.1.2.2 LSP管理模块50-52
• 4.1.2.3 路由模块52-54
• 4.1.2.4 带宽调整模块54-58
• 4.2 VPN应用详细设计58-69
• 4.2.1 VPN应用整体架构59
• 4.2.2 VPN配置数据结构设计59-60
• 4.2.3 VRF设计60-61
• 4.2.4 配置模块设计61-62
• 4.2.5 LSP管理模块修改62-63
• 4.2.6 路由模块修改和设计63-64
• 4.2.7 VPN内流量隔离功能设计实现64-66
• 4.2.8 VPN工作流程66-68
• 4.2.9 代码修改及协议标准化68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第五章 测试环境搭建与测试70-82
• 5.1 测试环境介绍70-71
• 5.2 LSP隧道建立和路由模块的测试71-76
• 5.3 VPN流量隔离的测试76-78
• 5.4 带宽调整和优先级的测试78-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第六章 结束语82-84
• 6.1 总结82-83
• 6.2 不足与展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-87
• 研究生期间的研究成果87-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 邹仕洪,王文东,程时端;MPLS VPN支持QoS的研究[J];计算机工程与应用;2003年05期

2 董玲,黄杨,徐塞虹;BGP/MPLS VPN实现细节探讨[J];计算机工程与应用;2005年29期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陶志勇;基于MPLS和BGP的VPN构建及其应用研究[D];湖南大学;2012年

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本文编号：517212