基于SDN的Agile Controller网络管理系统设计与实现

发布时间：2020-10-14 05:20

　　 随着互联网业务复杂化,传统的IP网络存在许多局限。首先,网络设备不仅要考虑转发数据也需要考虑如何转发数据,导致设备负荷太重,其次IP网络是分布式格局,设备运行着不同的协议,相互之间通信存在一定的障碍,最后网络生态系统比较封闭,相关的网络技术、协议耦合程度较重,导致难以在真实的网络中实验和部署新型网络体系结构和网络技术,升级困难。基于软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的转发平面与控制平面分离的思想,设计网络管理系统对解决上述问题具有重要实际意义。Agile Controller网络管理系统是由我实习所在的华为NCE部门(Network Cloud Engine)基于SDN研发的网络控制器,实现对网络资源的统一控制和动态调度,快速部署云业务。该网络管理系统分为配置平面,控制平面和转发平面。控制平面方面,选取OpenDaylight控制器进行研究,通过对OpenDaylight控制器的二次模块开发,实现对转发平面集中控制。转发平面方面,选取Openflow协议和Open vSwitch进行研究,分析流表转发流程,为流表设计工作打下基础。通过该网络管理系统网络管理员可以集中配置网络资源,大大提高网络配置效率。该系统涉及多个功能模块,包括路由管理模块、Qos管理模块、流量监测模块等。路由管理模块实现路由配置功能,实现三层数据包的转发。Qos管理模块实现基于DiffServ模型的服务策略的配置,达到流量负载均衡的作用。流量监测模块可以预防异常流量的威胁,并且能够创建流镜像分析数据包。本文介绍了该网络管理系统分析和设计过程,包括需求分析、用例分析、架构分析,通过展示系统架构图、类图以及顺序图的方式,直观阐述系统的设计。另外,选取路由管理模块、Qos管理模块和流量监测模块进行概要设计,并结合代码和界面展示了路由管理模块的详细设计和实现情况。
【学位单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.07
【部分图文】：

、第一章中介绍了Ａｇｉｌｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ项目背景，国内外ＳＤＮ控制器的研宄现状，??并阐述了本文的主要研宄工作。本章将深入介绍ＳＤＮ技术原理、ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ??控制器以及ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议。??２．１?ＳＤＮ技术原理??Ｓｏｆｔｗａｒｅ?Ｄｅｆｉｎｅｄ?Ｎｅｔｗｏｒｋ是于２００６年提出的控制平面与数据平面分离的??网络架构，能够实现网络虚拟化［赵婵婵，２０１８］。Ｏｐｅｎｆｌｏｗ的概念是于２００８年提??出的，将网络软件化并赋予了可编程性，网络应用得以快速简单部署，ＳＤＮ进??入人们视野［Ｙｕａｎ?ｅｔ?ａｌ，?２０１８］。??网络基金会ＯＮＦ作为推动ＳＤＮ和Ｏｐｅｎｆｌｏｗ发展的非盈利组织，提出了ＳＤＮ??架构。架构如图２．１所示。??

ｏｖｓ－ｏｆｃｔｌ：通过这个工具来查看、手动配置、删除Ｏｐｅｎｆｌｏｗ流表项。??２．３．２?Ｏｐｅｎ?ｖＳｗｉｔｃｈ数据包处理流程??数据包处理流程图如图２．４所示。??＾从网桥的ｉｐｏｒｔ端口〕??＜?接收数据包?Ｊ??＜提取数据＾包中信息￣??计算ｋｅｙ值??Ｖ??ｙ??利用ｈａｓｈ算法查找??流表屮的ｋｅｙ记录??????获取表项中的?１?ｆ发送Ｎｅｔｌｉｎｋ消息到＇??ａｃｔｉｏｎｆ?目息?ｖｓｗｉｔｃｈｄ?进程??Ｖ??／?Ｖ?????（?￣ＴｕＡｍｍ数据包封装成＂??／■?＾＾?ｖｓｗｉｔｃｈｄ?调用?Ｐａｒｋｐｌ?１、消＿夺全么??根据ａｃｔｉｏｎ处理数?ｈａｎｄｌｅ—ｍｉｓｓ＿ｆ?ｌｏｗ?—＾?“牛丨丨?心山??１＾＾＾?Ｌ函数构项厂??＼???ｙ??ｖｓｗｉｔｃｈｄ下发流表??Ｉ项到内士流表Ｊ???〇——＾??图２．４?ＯＶＳ数据包处理流程图??ＯＶＳ的主要功能是数据包的处理，它对数据包的处理分以下两个步骤：第??一步是由内核空间的Ｄａｔａｐａｔｈ尝试直接对数据包进行转发操作；第二步是由用户??空间和内核空间协同工作进行数据包处理［杨宇，２０１３］。??１４??

３．２．１系统用例分析??根据上一节的项目总体规划，本文开发的Ａｇｉｌｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ网络管理系统用例??图如图３．１所示。??Ａｇｉｌｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ网络管理系统??＾??／?叫＂由接口仓??／?广??＾??＾???？吟＜＾删除路由二＞??ｘ＼?Ｗ?Ａ－＞＾ＣＳＳ５ｉ＾）??网络管理员＼?ｖ????＼?＼Ｑ〇ｓ?管理?＞５三ｆ?ｊｔｗｈＫ＾＞？＞＜＾２?置服务策＾）??＼??＾??＼?？Ｃｇ＃Ｑ〇Ｓ?配＾）??叫响从看流镜??图３．１系统用例图??２３??
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本文编号：2840245