SDN环境下基于机器学习的智能路由研究
发布时间：2020-12-20 23:59
随着现代互联网技术的高速发展,机器学习技术近年来在各领域得到了突破,深度学习也成为网络运营商们配置和管理其网络的可行方法。但由于传统路由器数据面和转发面紧耦合,使网络在可扩展性和灵活性上都受到了极大的限制。传统网络设备间的独立性,也使机器学习技术难以在网络环境中部署,当链路中出现突发流量时,现有的路由选择协议又不能智能的根据链路实时状态信息对流量进行调度,让网络服务质量在这些情况下得不到很好的保障。而软件定义网络SDN技术的出现打破了这一瓶颈,它利用集中控制器下发流表的方式来实现对底层硬件的控制管理,增加了逻辑部署的灵活性。因此,SDN架构在处理网络拥塞方面具有极大的优势,可以方便地利用它在网络可编程和集中控制方面的特性,实现特定的路由决策。对于网络链路上容易出现的拥塞问题,本文在SDN环境下提出一种基于卷积神经网络的实时训练应用,具体研究工作如下:(1)研究了 SDN技术的网络架构,SDN控制器和OpenFlow协议的工作原理。分析了传统路由协议在链路选择方面可能存在的问题,即无法通过当前网络状态信息调整路由策略,当链路发生拥塞时,还是根据发生拥塞状况之前的路由策略选择路径,而卷积神...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＳＤＮ架构简化试阁??ＳＤＮ架构包含四个平面，分别是数据平面、控制平面、应用平面和管理平面
ｅｒｆａｃｅ）、转发引擎表（Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ?Ｅｎｇｉｎｅ）??和处理功能（ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ）。如图所不，数据平面的主要思想是将数据平面??描述为一个包含多级流表的转发模型。??控制＃????１?ＯｐｅｎＦｌｏｗＪ?耑口?????负荷?包头????１?负荷?位头??■?－＜？??］??１??？?？??流农０?流农１?？…?流表ｎ??／?Ｖ??＇?Ｖ???／??？??Ｎ??包头域?Ｕ＋数器动作??图２．２多级流表（ＦｌｏｗＴａｂｌｅ）转发模型??控制平面包括三个部分，分别是控制数据平面接口驱动、ＳＤＮ控制逻辑和北向??接口?ＮＢｌ?（ＮｏｒｔｈＢｏｕｎｄ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）代理。控制平面米用所定义的南向接口实例，对??底层网络设备进行编程，因此控制平面就像是一位指挥官，它根据控制平面的控制??器和应用程序来实现操作逻辑。控制平面的核心是控制器，又称之为网络操作系统??ＮＯＳ?（Ｎｅｔｗｏｒｋ?ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）。由ＳＤＮ控制器对转发面进行转发束略的调度和??管理。目前己经有许多开源的ＳＤＮ控制器，例如ＯＮＯＳ！２６］、ＰＯＸ１２７１、ＮＯＸ１２８１、??ＦｌｏｏｄＬｉｇｈｔｌ２９］等主流开源控制器。??管理平面包括软件服务，例如用于远程监控和配置控制功能地基于ＳＮＭＰＷｌ的??工具，它的任务是负责完成若干静态的事务。??应用平面由ＳＤＮ应用逻辑与北向接口?ＮＢ丨的驱动组成。它与ＳＤＮ控制器之间??的交互是由北向接口?ＮＢ丨完成的。应用平而墙于ＳＩ）Ｎ的理念，通过软件编程改变??传统应用处理诸如访问控制、应用加速等方面的
?内置应用层｜?Ｌ２网络?Ｌ３网络?Ｏｖｅｒｌａｙ网络服务功能链??｜?￣］彳石扑管理主机萑理设备管理报文收发?Ｑ〇ｓ管理?ＩＰｖ４协议????基础Ｗ络Ｍ?链路管理连接管理流表管理路径计苕转发管理ｉＰｖｅ协议?????Ｕ????集群管理??抽象逻辑层｜?ＳＡＬ??［―￣—￣￣—－Ｉ?ＮＥＴＣＯＮＦ／ＸＭＰＰ?ＢＧＰ／ＢＧＰ－?Ｕ?丨介面??ｉ￥ｉ（＾？ｙＰｔｅ?ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｏｖｓｄｂ／ｓｎｍｐ／ｃａｐｗａｐ?ＬＳ／ＰＣＥＰ??图２．３?ＳＤＮ控制器的六层体系结构??由于通信协议繁多，为了保证不同的模块应用服务的一致性，抽象逻辑层实现??了对服务的抽象，提供了众多协议的适配。控制器内部的逻辑由基础网络层实现，??如流表管理、转发管理等，同时它也包含了部分底层网络的实现。内置应⑴层提供??了虚拟网络和服务功能链等基本功能。在北向接口层中，控制器甚于ＲｅｓＵ＇ｕｌＡＰ１，??设计了给上层应用调用的接丨丨。而配Ｍ管理层提供了控制器软件筲理和Ｕ丨界而等??功能。丨丨前己经开发了许多不同语言的开源Ｓ＿控制器，有基于Ｃ和Ｃ＋＋的Ｍｕｌ、??ＮＯＸ?等，基于?Ｐｙｔｈｏｎ?开发的?ＰＯＸ、Ｒｙｕ，基于?Ｊａｖａ?的?Ｂｅａｃｏｎ、Ｆｌｏｏｄｌｉｇｈｔ、ＯＮＯＳ??等。??对于Ｒｙｕ控制器丨３７］，它基于Ｐｙｔｈｏｎ语言开发，是日本邮报电话公司ＮＴＴ主导??的基于组件的开源ＳＤＮ框架。ＮＴＴ的目的是给网络建设一个稳定性和灵活‘卜丨：？兼具??的ＳＤＮ网络操作系统，提供全面而友好的接口，让运营商们能够安伞Ａ效地〕丨：发??ＳＤＮ应用。Ｒｙｕ控制器的设计架构如图２．４所示，它内部包含了
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多路径传输的动态负载均衡路由算法[J]. 吴文君,郭枭,赵家明,王朱伟,张延华. 北京工业大学学报. 2019(04)
[2]基于深度学习的软件定义网络应用策略冲突检测方法[J]. 李传煌,程成,袁小雍,岑利杰,王伟明. 电信科学. 2017(11)
[3]一种互联网的稳定路由选择策略[J]. 李琦,徐明伟,吴建平. 计算机学报. 2012(12)
本文编号：2928803
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＳＤＮ架构简化试阁??ＳＤＮ架构包含四个平面，分别是数据平面、控制平面、应用平面和管理平面
ｅｒｆａｃｅ）、转发引擎表（Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ?Ｅｎｇｉｎｅ）??和处理功能（ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ）。如图所不，数据平面的主要思想是将数据平面??描述为一个包含多级流表的转发模型。??控制＃????１?ＯｐｅｎＦｌｏｗＪ?耑口?????负荷?包头????１?负荷?位头??■?－＜？??］??１??？?？??流农０?流农１?？…?流表ｎ??／?Ｖ??＇?Ｖ???／??？??Ｎ??包头域?Ｕ＋数器动作??图２．２多级流表（ＦｌｏｗＴａｂｌｅ）转发模型??控制平面包括三个部分，分别是控制数据平面接口驱动、ＳＤＮ控制逻辑和北向??接口?ＮＢｌ?（ＮｏｒｔｈＢｏｕｎｄ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）代理。控制平面米用所定义的南向接口实例，对??底层网络设备进行编程，因此控制平面就像是一位指挥官，它根据控制平面的控制??器和应用程序来实现操作逻辑。控制平面的核心是控制器，又称之为网络操作系统??ＮＯＳ?（Ｎｅｔｗｏｒｋ?ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）。由ＳＤＮ控制器对转发面进行转发束略的调度和??管理。目前己经有许多开源的ＳＤＮ控制器，例如ＯＮＯＳ！２６］、ＰＯＸ１２７１、ＮＯＸ１２８１、??ＦｌｏｏｄＬｉｇｈｔｌ２９］等主流开源控制器。??管理平面包括软件服务，例如用于远程监控和配置控制功能地基于ＳＮＭＰＷｌ的??工具，它的任务是负责完成若干静态的事务。??应用平面由ＳＤＮ应用逻辑与北向接口?ＮＢ丨的驱动组成。它与ＳＤＮ控制器之间??的交互是由北向接口?ＮＢ丨完成的。应用平而墙于ＳＩ）Ｎ的理念，通过软件编程改变??传统应用处理诸如访问控制、应用加速等方面的
?内置应用层｜?Ｌ２网络?Ｌ３网络?Ｏｖｅｒｌａｙ网络服务功能链??｜?￣］彳石扑管理主机萑理设备管理报文收发?Ｑ〇ｓ管理?ＩＰｖ４协议????基础Ｗ络Ｍ?链路管理连接管理流表管理路径计苕转发管理ｉＰｖｅ协议?????Ｕ????集群管理??抽象逻辑层｜?ＳＡＬ??［―￣—￣￣—－Ｉ?ＮＥＴＣＯＮＦ／ＸＭＰＰ?ＢＧＰ／ＢＧＰ－?Ｕ?丨介面??ｉ￥ｉ（＾？ｙＰｔｅ?ＯｐｅｎＦｌｏｗ?ｏｖｓｄｂ／ｓｎｍｐ／ｃａｐｗａｐ?ＬＳ／ＰＣＥＰ??图２．３?ＳＤＮ控制器的六层体系结构??由于通信协议繁多，为了保证不同的模块应用服务的一致性，抽象逻辑层实现??了对服务的抽象，提供了众多协议的适配。控制器内部的逻辑由基础网络层实现，??如流表管理、转发管理等，同时它也包含了部分底层网络的实现。内置应⑴层提供??了虚拟网络和服务功能链等基本功能。在北向接口层中，控制器甚于ＲｅｓＵ＇ｕｌＡＰ１，??设计了给上层应用调用的接丨丨。而配Ｍ管理层提供了控制器软件筲理和Ｕ丨界而等??功能。丨丨前己经开发了许多不同语言的开源Ｓ＿控制器，有基于Ｃ和Ｃ＋＋的Ｍｕｌ、??ＮＯＸ?等，基于?Ｐｙｔｈｏｎ?开发的?ＰＯＸ、Ｒｙｕ，基于?Ｊａｖａ?的?Ｂｅａｃｏｎ、Ｆｌｏｏｄｌｉｇｈｔ、ＯＮＯＳ??等。??对于Ｒｙｕ控制器丨３７］，它基于Ｐｙｔｈｏｎ语言开发，是日本邮报电话公司ＮＴＴ主导??的基于组件的开源ＳＤＮ框架。ＮＴＴ的目的是给网络建设一个稳定性和灵活‘卜丨：？兼具??的ＳＤＮ网络操作系统，提供全面而友好的接口，让运营商们能够安伞Ａ效地〕丨：发??ＳＤＮ应用。Ｒｙｕ控制器的设计架构如图２．４所示，它内部包含了
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多路径传输的动态负载均衡路由算法[J]. 吴文君,郭枭,赵家明,王朱伟,张延华. 北京工业大学学报. 2019(04)
[2]基于深度学习的软件定义网络应用策略冲突检测方法[J]. 李传煌,程成,袁小雍,岑利杰,王伟明. 电信科学. 2017(11)
[3]一种互联网的稳定路由选择策略[J]. 李琦,徐明伟,吴建平. 计算机学报. 2012(12)
本文编号：2928803
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