SDN网络中资源预留系统的设计

发布时间：2017-09-21 15:11

  本文关键词：SDN网络中资源预留系统的设计

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【摘要】：随着网络技术的快速发展,网络承载的业务种类越来越多,数量也越来越大。同时,用户对业务的要求也有所提高,这使得管控能力逐渐减弱,网络问题逐渐增多,难以保障各类业务的服务质量(QoS)。所以,改进现有的网络体系架构,提出新型的适应网络发展的架构成为当前重要的课题。SDN(Software Defined Network)是由美国斯坦福大学提出的新型网络架构,其主要思想是将网络的控制层面与转发平面分离开来。在这种架构的基础上,本文设计并实现了资源预留系统,该系统可以为业务流提前预留带宽,保证有带宽需求的业务可以分配到足够的带宽。同时,本文提出了带宽预留的蚁群算法(Ant Colony Optimization of Bandwidth Reservation,BRACO),该系统以BRACO作为路由算法为数据流计算路径,得到的路径可以满足一定的时延和丢包率的要求。首先,本文介绍了SDN的研究背景和基本架构,接着讲述了OpenFlow技术包括OpenFlow交换机和OpenFlow协议以及Floodlight控制器。然后,本文提出了BRACO算法。由于传统的蚁群算法没有考虑到带宽、时延等QoS要求,所以本文在其基础上进行了四点改进:根据业务的带宽需求,把不满足条件的链路从网络拓扑中删除,建立新的网络拓扑;对蚂蚁寻路结束的条件进行改进;对路径目标函数和优化函数进行了相应的修改,并增加了路径交叉度这个新的函数;增加了变量r,可以根据r的取值,计算一条或者多条路径。接着,本文设计了资源预留系统,该系统主要功能模块为测量模块、路由计算模块和路由配置模块。测量模块周期性地测量链路利用率、时延和丢包率,并将这些网络状态更新到列表中;路由计算模块从列表中获取信息,并根据BRACO算法为数据流计算满足QoS要求的路由;路由配置模块接收路由计算模块的路由,并对该路由上的交换机进行配置。配置的过程就是预留资源的过程,本文通过配置交换机端口的发送速率来进行带宽的预留。最后,本文以Floodlight为控制器,以Open vSwitch为交换机搭建了仿真网络,对该系统的功能进行了测试和验证。
【关键词】：资源预留 蚁群算法 OpenFlow SDN
【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;TP18
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的主要内容13
• 1.4 本文的组织结构13-15
• 第二章 SDN和OpenFlow协议简介15-26
• 2.1 SDN定义与体系架构15-16
• 2.2 控制器16-20
• 2.2.1 Floodlight控制器16-20
• 2.2.2 SDN控制层与应用层间API20
• 2.3 OpenFlow技术20-25
• 2.3.1 OpenFlow交换机20-23
• 2.3.2 OpenFlow协议23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 带宽预留的蚁群算法26-34
• 3.1 传统的蚁群算法及局限性26
• 3.2 带宽预留的蚁群算法26-30
• 3.2.1 算法的基本思想26
• 3.2.2 BRACO的模型和函数定义26-27
• 3.2.3 BRACO算法描述27-29
• 3.2.4 BRACO算法的基本步骤29-30
• 3.3 实验仿真30-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第四章 资源预留系统的设计与实现34-57
• 4.1 资源预留系统的体系结构34-35
• 4.2 资源预留系统的功能模块介绍35-56
• 4.2.1 接收模块35
• 4.2.2 拓扑模块35-36
• 4.2.3 路由计算模块36-44
• 4.2.4 路由配置模块44-48
• 4.2.4.1 配置队列速率45-46
• 4.2.4.2 挪动流表项46-48
• 4.2.5 转发模块48
• 4.2.6 测量模块48-56
• 4.2.6.2 测量链路50-52
• 4.2.6.3 丢包率的测量52-54
• 4.2.6.4 测量时延54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 功能测试57-67
• 5.1 仿真工具57-62
• 5.1.1 Open vSwitch交换机57-58
• 5.1.2 VirtualBox58-59
• 5.1.3 仿真环境的搭建59-62
• 5.2 功能测试62-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 工作总结和展望67-70
• 6.1 工作总结67-68
• 6.2 下一步工作的展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

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本文编号：895265