基于多控制器的SDN一致性机制研究

发布时间：2017-08-21 10:42

  本文关键词：基于多控制器的SDN一致性机制研究

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【摘要】：TCP/IP互联网络是当今世界使用最广泛的联网技术,随着云计算、虚拟化等新型应用的兴起,IP网络复杂性很难适应这些应用对网络的要求。在这种背景下,研究者提出了SDN的概念,核心思想是控制—转发分离,并通过南向接口抽象物理设备,实现集中管理控制;还提供北向接口供应用层调度网络资源,从而支持新应用快速开发和部署,为应用层创新提供可能。可是SDN的集中式架构也存在着性能低下、控制复杂、逻辑不一致甚至单点故障等问题。论文基于集群技术、分布式技术思想,采用控制平面扩展方案和阶段性的一致性更新算法,解决了SDN集中式控制架构无法适应大规模网络、网络扩展性差以及可能存在的逻辑一致性问题。论文结合OpenContrail扩展平台,较为深入的研究了SDN控制平面扩展中的关键问题;所提出的一致性规则算法简洁且高效,能够解决多控制器架构中的一致性问题从而能够适应SDN规模的扩张;最后结合实际开发工作,和OpenStack开源云平台进行集成和验证分析,这对SDN的部署以及实际应用问题具有积极意义。论文在对当前业界中主流的控制器进行分析比较之后,通过OpenContrail平台,对控制平面扩展中的关键问题展开分析讨论;接着提出了一种设计算法,算法依据触发网络状态变化的特定事件,阶段性同步更新控制节点,它具有通用性强、可靠性高、实现高效等优点。作者读研期间参与了中电集团企业级课题的开发、编码设计、实现等工作,这也是本论文的基础。基于实际开发工作,通过OpenContrail扩展平台对多控制器架构中转发平面、控制节点、节点间通信与同步、节点活性检测、引流等关键特性展开分析,并在此基础上提出逻辑一致性算法;论文最后分析了SDN和云计算之间的关系以及OpenContrail在云环境中所扮演的角色,并通过与实际开发云平台OpenStack进行集成、验证分析,主要验证了节点之间报文同步,一致性更新过程;最后对比了单一架构和扩展平台的处理效率问题并进行详细总结。
【关键词】：软件定义网络 逻辑一致性 控制平台 扩展性 开栈
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.1.1 IPv4网络的局限性11
• 1.1.2 云计算业务的兴起11-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 SDN技术发展现状13-15
• 1.2.2 标准化工作15-16
• 1.3 课题来源及研究内容16-18
• 第2章 SDN核心技术18-28
• 2.1 概念和架构18-20
• 2.1.1 ONF SDN体系结构18-20
• 2.1.2 基本特征20
• 2.2 OpenFlow协议20-23
• 2.3 北向接口技术23-25
• 2.3.1 LLDP协议24-25
• 2.3.2 规则生成和下发25
• 2.4 SDN所面临的挑战25-26
• 2.5 云中SDN技术26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 控制器扩展性研究28-42
• 3.1 现有控制器设计方案28-31
• 3.1.1 集中控制器28-29
• 3.1.2 东西向扩展技术29-31
• 3.2 网络建模31-32
• 3.3 扩展性分析与设计32-41
• 3.3.1 可扩展性需求32-33
• 3.3.2 OpenContrail控制器33-35
• 3.3.3 MASTER/SLAVE连接35-36
• 3.3.4 节点通信与同步36-39
• 3.3.5 活性检测39
• 3.3.6 存储、引流和其他要点39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 逻辑一致性算法42-50
• 4.1 一致性问题分析42-43
• 4.2 更新算法43-45
• 4.2.1 信息归类44
• 4.2.2 上传受影响数据包44-45
• 4.2.3 完成更新45
• 4.3 正确性证明45-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 实验分析50-60
• 5.1 OpenStack云平台与SDN集成50-51
• 5.2 网络部署51-54
• 5.3 测试分析54-59
• 5.3.1 报文同步与分析54-55
• 5.3.2 更新规则55-57
• 5.3.3 响应速率57
• 5.3.4 性能问题及分析57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-65
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单65-66
• 致谢66

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本文编号：712434