软件定义网络架构下的负载均衡路由策略研究

发布时间：2017-07-31 18:45

  本文关键词：软件定义网络架构下的负载均衡路由策略研究

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【摘要】：随着互联网的高速发展,传统网络架构面临着严峻的性能考验。各种网络服务层出不穷,互联网用户也在逐日递增。由于传统网络的封闭性和不易集中管理导致难以实施流量优化策略,造成网络设备难以应付暴增的数据流量,所以当前网络亟需新的网络架构解决所面临的问题。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)提倡的控制与转发分离的思想易于管理者对底层设备进行集中控制,统一实施路由策略;开放接口可编程的特性也有助于对现有网络功能进行扩展,大大降低了策略实施的开销和难度。OpenFlow技术作为SDN思想的实现,其多元组的流匹配方式能够实现更加细粒度的流量优化。本文将基于软件定义网络架构,并利用OpenFlow技术解决流量优化面临的问题。本文研究的应用场景是用户节点到服务节点具有多条路径的园区级网络。首先基于软件定义网络架构重构网络,然后针对架构中的每层进行了详细的设计。控制器的设计是本架构的核心,提出了实现本策略的几个核心功能模块,包括了对链路的发现、监控链路流量、管理全网拓扑、计算路由以及下发策略等。本文提出的负载均衡路由策略思想是,利用OpenFlow控制器对全网的集中控制能力监控链路的实时流量,计算出链路的开销值,将链路的开销值作为权重,在满足链路负载均衡的前提下,结合Dijkstra算法计算路径。当有新的数据请求时,控制器将基于路径结果下发流表给对应交换机。对于架构的具体实现,特别是控制层面的实现,将基于Floodlight控制器对各个功能模块编程实现。主要涉及链路发现、链路监控、拓扑管理、路由计算、策略下发等几大功能模块。最后,对于实现的路由策略进行了相关实验:设计了基于Mininet和基于硬件设备的实验网,实验结果表明,提出的链路负载均衡路由策略能明显提高了链路的利用率以及用户的服务质量。
【关键词】：软件定义网络 OpenFlow Floodlight 负载均衡 路由策略
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 软件定义网络技术简介10-12
• 1.3 路由策略研究现状12-14
• 1.4 论文主要工作14
• 1.5 论文结构安排14-16
• 第2章 Open Flow技术相关研究16-33
• 2.1 Open Flow技术简介16-17
• 2.2 Open Flow交换机17-24
• 2.2.1 Open Flow交换机的组成17-18
• 2.2.2 流表18-21
• 2.2.3 安全通道21-22
• 2.2.4 Open Flow协议消息22-23
• 2.2.5 Open v Switch交换机23-24
• 2.3 Open Flow控制器24-28
• 2.3.1 控制器设计要素25-27
• 2.3.2 相关开源控制器分析27-28
• 2.4 Mininet仿真平台28-32
• 2.4.1 Mininet概述29
• 2.4.2 Mininet架构分析29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 基于Open Flow的链路负载均衡路由策略设计33-43
• 3.1 应用场景分析33-34
• 3.2 链路负载均衡路由策略设计34-40
• 3.2.1 系统架构设计35-38
• 3.2.2 路由策略38-40
• 3.3 负载均衡路由算法40-41
• 3.4 本方案优点41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于Floodlight的开发实现43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 Floodlight相关技术43-46
• 4.2.1 Floodlight API43-44
• 4.2.2 Floodlight架构分析44-46
• 4.3 控制器模块的实现46-55
• 4.3.1 链路发现模块的实现46-48
• 4.3.2 拓扑管理模块的实现48-49
• 4.3.3 路由计算模块的实现49-50
• 4.3.4 OF核心模块的实现50-52
• 4.3.5 链路监控模块的实现52-53
• 4.3.6 策略下发模块的实现53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 组网方案和实验测试56-66
• 5.1 组网实验概述56
• 5.2 基于Mininet的组网与测试56-61
• 5.2.1 组网方案与实验测试57-59
• 5.2.2 结果分析59-61
• 5.3 基于硬件设备的组网与测试61-64
• 5.3.1 组网方案与实验测试61-63
• 5.3.2 结果分析63-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第6章 工作总结与展望66-68
• 6.1 本文工作总结66-67
• 6.2 下一步工作展望67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：600592