基于OpenFlow的数据中心网络路由策略研究

发布时间：2017-05-13 20:24

  本文关键词：基于OpenFlow的数据中心网络路由策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网应用，特别是社交网络和流媒体的飞速发展，传统互联网体系结构已经越来越难以适应当前的发展需求。网络QoS可以保证网络的高效运行，通过研究网络QoS，可以提高网络效率，降低网络成本。数据中心作为互联网络最重要的基础设施，互联网所面临的问题很容易在数据中心集中爆发。同时，数据中心网络流量的猛增也将对数据中心带来巨大的压力。如何实现数据中心大规模网络设备的管理，保证一定的QoS以及网络路由问题成为业界的研究热点。OpenFlow技术实现了基于多域网包包头描述的流转发模式，可以对网络设备转发策略进行集中式编程，已经成为一项用于解决网络路由问题的关键技术。 本文基于OpenFlow技术，针对数据中心的网络路由策略进行研究。首先简述了互联网体系结构的发展，给出了SDN架构以及OpenFlow出现的背景，对数据中心的网络结构和路由策略的研究现状进行了分析。然后详细阐述了SDN架构思想和OpenFlow技术，其中细致的分析了OpenFlow交换机的构成，OpenFlow协议的发展过程、消息类型及常用消息的数据结构，OpenFlow控制器的类型及POX控制器的模型和开发组件。接着针对数据中心的路由问题提出了基于OpenFlow的QoS路由策略，该路由策略主要由QoS路由控制框架实现，框架中的物理拓扑发现模块、数据监控模块、故障检测模块主要从OpenFlow交换机获取相应的信息，一部分传送给QoS控制模块，，一部分传送给路由引擎模块。QoS控制模块负责QoS信息的分析，并且将分析的QoS信息发送给路由引擎，路由引擎根据QoS信息和网络链路状况做出路由路径的选择。路由路径的选择结果由路由算法决定，路由算法采用了将带权值的ECMP算法和量子遗传算法相结合的方式，文中给出了带权值的ECMP算法和量子遗传算法的求解过程。最后使用网络模拟实验平台Mininet对本文提出的QoS路由控制框架和多约束QoS的网络路由模型进行实验验证，与ECMP算法进行了比较分析，验证文中所提出的框架和算法的有效性和可行性。
【关键词】：数据中心 OpenFlow 多约束QoS 路由策略
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP308;TP393.02
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 本文的研究内容与组织结构9-11
• 1.2.1 研究内容9-10
• 1.2.2 论文的组织结构10-11
• 1.3 本章小结11-12
• 2 国内外研究现状12-22
• 2.1 互联网相关概念及研究现状12-15
• 2.2 数据中心研究现状15-21
• 2.2.1 数据中心网络结构15-19
• 2.2.2 数据中心网络路由策略19-21
• 2.3 研究现状分析及问题提出21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 OpenFlow 技术相关研究22-36
• 3.1 SDN 架构概述22-23
• 3.2 OpenFlow 技术概述23-35
• 3.2.1 OpenFlow 交换机25-29
• 3.2.2 OpenFlow 协议29-32
• 3.2.3 OpenFlow 控制器32-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 基于 OpenFlow 的 QoS 路由策略36-51
• 4.1 多约束 QoS 的网络路由模型36-39
• 4.1.1 路由模型36-37
• 4.1.2 多约束 QoS 条件37-39
• 4.2 QoS 路由控制框架39-43
• 4.2.1 物理拓扑发现40-41
• 4.2.2 数据监测41-42
• 4.2.3 故障检测42
• 4.2.4 QoS 控制42-43
• 4.2.5 路由引擎43
• 4.2.6 路由安装43
• 4.3 QoS 路由算法43-50
• 4.3.1 带权值的 ECMP 算法44-45
• 4.3.2 量子遗传算法45-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 实验与性能分析51-58
• 5.1 实验环境搭建51-56
• 5.1.1 实验软件51-52
• 5.1.2 实验过程52-56
• 5.2 实验分析56-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 本文研究内容总结58
• 6.2 下一步工作展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录65
• A．作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录65
• B．作者在攻读硕士学位期间参见的科研成果项目65

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