基于SDN的数据中心流量工程研究

发布时间：2017-09-13 15:38

  本文关键词：基于SDN的数据中心流量工程研究

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【摘要】：随着网络应用的日益普及,现行的互联网控制技术承受的负荷越来越重,网络的实时反应也越来越慢,导致互联网业务承载难以提升,用户体验不能最优,这些问题成为了网络技术中的热点问题。软件定义网络(SDN)顺应潮流适时地提出,以其核心思想“报文转发与数据控制分离”日渐被研究人员接受,SDN成为近几年互联网研究领域相当活跃的一个研究方向,尤其当前基于OpenFlow协议的SDN相关课题研究越来越多,本文亦采用OpenFlow协议的相关标准进行论述。基于SDN的流量工程研究必须有一个具体的数据中心网络。本文主要在虚拟环境中仿真出了一个数据中心网络。在实现该网络设计中,利用Mininet设计出一个具有良好扩展性并适用于数据中心的胖树型网络的结构;在该结构上,POX控制器与各个交换机相连,收集整个网络的拓扑信息;为了提升转发速度,设计了采用代理方式处理ARP的请求;根据POX收集的多条路径表和主机交换机映射表信息,采用轮询算法实现控制器选路、交换机转发分组的功能,从而控制各条线路数据流,达到负载均衡的目的。由于流媒体视频对网络的要求最敏感,所以构建的网络上,利用SDN技术设计了能够顺利保障流媒体视频的方案。根据两种常见的网络环境,采用不同的算法实现不同流的路由选择。首先通过识别和注册的方式区分不同的流量类型;其次根据流的类型在网络中提供QoS保证,对于数据流和视频流采用不同的处理方式;在网络出现拥塞时,通过调整数据流的或者以随机丢包的方式调整普通数据流的发送速度,从而保障视频流的QoS。最后我们在该网络环境下,对整个网络的拓扑构建,路由算法实现以及均衡负载等功能做出了详细的测试方案,经过测试,网络功能以及代码均得到了验证。相对于传统网络而言,用户不再需要用机器语言直接对网络设备进行编程。它将整个网络抽象为一台拥有统一资源分配和接口管理的机器,使得开发者不再需要关心网络的实际架构。因此网络应用程序的开发需要面向的是NOX提供的高层接口而不是底层设备。
【关键词】：软件定义网络 流量工程 POX控制器 流媒体视频
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP308;TP393.06
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 选题依据11
• 1.2 SDN技术在国内外的发展和使用状况11-12
• 1.2.1 国外SDN技术发展11-12
• 1.2.2 国内SDN技术发展12
• 1.3 论文结构12-14
• 第二章 SDN和OPENFLOW技术14-30
• 2.1 SDN技术14-18
• 2.1.1 SDN概念14-16
• 2.1.2 SDN技术框架16-18
• 2.2 OPENFLOW技术18-27
• 2.2.1 OpenFlow基本概念18
• 2.2.2 OpenFlow结构18-19
• 2.2.3 OpenFlow交换机端的架构19
• 2.2.4 OpenFlow流表19-25
• 2.2.4.1 流表域19-21
• 2.2.4.2 OpenFlow组表21-22
• 2.2.4.3 匹配域22
• 2.2.4.4 匹配过程22-23
• 2.2.4.5 计数器23
• 2.2.4.6 指令23-24
• 2.2.4.7 行动集（Action Set）24-25
• 2.2.5 OpenFlow消息25-26
• 2.2.5.1 Controller-to-Switch消息25
• 2.2.5.2 Asynchronous消息25-26
• 2.2.5.3 Symmetric消息26
• 2.2.6 建立链接26-27
• 2.2.7 链接中断27
• 2.2.8 加密27
• 2.2.9 OpenFlow控制器27
• 2.3 SDN技术应用27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 数据中心网络设计与流量工程30-39
• 3.1 利用MININET设计实验拓扑30-32
• 3.2 POX收集全局信息32-33
• 3.3 代理方式处理ARP33-34
• 3.4 POX实现选路与转发34-37
• 3.4.1 问题描述34-35
• 3.4.2 算法分析35-36
• 3.4.3 整体实现框图36-37
• 3.5 负载均衡37-38
• 3.5.1 有备用链路37
• 3.5.2 无备用链路37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 数据中心网络在线视频QOS保障39-53
• 4.1 系统研究场景39-40
• 4.2 系统设计思路40-41
• 4.2.1 业务流量的区分与识别40
• 4.2.2 选路算法以及路径调整40-41
• 4.2.3 拥塞调整41
• 4.3 系统整体设计框架41-46
• 4.3.1 信息搜集模块42
• 4.3.2 路径安装模块42-43
• 4.3.3 QoS服务注册模块43-46
• 4.4 路由计算模型46-48
• 4.4.1 问题背景与简述46
• 4.4.2 路由模型46-47
• 4.4.3 路由算法47-48
• 4.5 系统工作流程48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 系统仿真与测试53-70
• 5.1 拓扑创建53-54
• 5.2 连通性测试54-55
• 5.3 路径安装时间测试55-60
• 5.4 ARP报文代理方式处理性能60-62
• 5.5 多路路由测试62-65
• 5.6 负载均衡测试65-67
• 5.7 在线视频QOS保障路由测试67-69
• 5.8 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-71
• 6.1 全文总结70
• 6.2 本文的不足和下一步工作70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 赵恒;袁博;范亮;;基于SDN架构的电信承载网和BNG设备演进思路[J];中兴通讯技术;2013年06期

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3 左青云;陈鸣;赵广松;邢长友;张国敏;蒋培成;;基于OpenFlow的SDN技术研究[J];软件学报;2013年05期

4 王淑玲;李济汉;张云勇;房秉毅;;SDN架构及安全性研究[J];电信科学;2013年03期

5 黄宝座;赵喜求;;OpenFlow技术及应用优势分析[J];电脑知识与技术;2012年25期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吕博;网络虚拟化资源管理架构与映射算法研究[D];北京邮电大学;2011年

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本文编号：844575