本文關(guān)鍵詞：基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)故障診斷研究

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【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,因特網(wǎng)已經(jīng)滲入到人們生活的方方面面,對人們的生活和工作產(chǎn)生了積極深遠(yuǎn)的影響。然而,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)變得愈來愈復(fù)雜并越來越難以管理,這嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software-Defined NetWorking, SDN)通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面和數(shù)據(jù)平面相分離,形成邏輯集中的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu),這極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理、促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的封閉性,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)通常將測量的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和特定的網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型相結(jié)合,然后,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的診斷及定位。但這種方法具有故障診斷周期長、診斷結(jié)果不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。SDN將原本封閉的“網(wǎng)絡(luò)黑盒”變得透明可編程,這為網(wǎng)絡(luò)故障診斷提供了新的契機(jī),如何在SDN網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的診斷、定位及恢復(fù)是目前的研究熱點(diǎn)。本文圍繞以上研究目標(biāo)研究了基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)故障診斷,論文的主要內(nèi)容如下：1.基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)故障診斷：網(wǎng)絡(luò)故障診斷對于很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和協(xié)議有著至關(guān)重要的作用。目前的故障診斷多以傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測量的結(jié)果作為分析對象,但是,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測量的結(jié)果多為端到端的性能指標(biāo),這種測量結(jié)果對于網(wǎng)絡(luò)故障的診斷過于粗糙。本文提出了一種基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)故障診斷機(jī)制。利用SDN控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離的特性,使用OpenFlow協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息采集,從拓?fù)涔芾怼G包、吞吐量、延遲、路徑追蹤5個方面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的診斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠準(zhǔn)確獲取網(wǎng)絡(luò)鏈路參數(shù)。此外,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)進(jìn)行精確的定位。2.基于OpenFlow的鏈路故障快速恢復(fù)：網(wǎng)絡(luò)災(zāi)備和故障恢復(fù)是網(wǎng)絡(luò)故障診斷的重要組成部分,一直受到研究人員的廣泛關(guān)注。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將控制平面和數(shù)據(jù)平面緊密耦合,使網(wǎng)絡(luò)變成了一個分布式的系統(tǒng),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)鏈路發(fā)生故障時,無法進(jìn)行快速的網(wǎng)絡(luò)故障定位及恢復(fù)。然而,SDN使網(wǎng)絡(luò)變得更加靈活、可控。本文提出了一種基于OpenFlow的鏈路故障快速恢復(fù)方法,該方法使用OpenFlow協(xié)議,在控制器中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾怼h(huán)路廣播風(fēng)暴避免、網(wǎng)絡(luò)流路由管理、鏈路故障快速恢復(fù)4個功能模塊。實(shí)驗(yàn)表明,該方法能夠有效地避免網(wǎng)絡(luò)環(huán)路廣播風(fēng)暴,并在鏈路發(fā)生故障時,及時地發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)鏈路故障,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的自主保障性。3.基于NetMagic的路徑追蹤實(shí)現(xiàn)：NetMagic是基于FPGA的SDN交換設(shè)備,其克服了NetFPGA在設(shè)備形態(tài)、可編程性、性能等方面的局限性,具有軟件和硬件易于修改、設(shè)計(jì)案例充分等優(yōu)點(diǎn)。本文在NetMagic平臺上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包路徑追蹤的方法,該方法采用主動測量的方式,通過在SDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備--NetMagic上添加3條流表項(xiàng)來完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y量及數(shù)據(jù)包路徑追蹤的任務(wù)。同時,為了節(jié)省NetMagic上的內(nèi)存空間,在控制器端和NetMagic端采用相同的哈希函數(shù),將數(shù)據(jù)報文頭部信息進(jìn)行哈希,并將哈希的值作為NetMagic的內(nèi)存地址索引,然后將相關(guān)的路徑信息存入索引對應(yīng)的內(nèi)存空間,從而有效節(jié)省NetMagic的內(nèi)存空間,支持大規(guī)模的并發(fā)數(shù)據(jù)流路徑探測任務(wù)。實(shí)驗(yàn)表明,該方法能夠正確的追蹤網(wǎng)絡(luò)流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑,進(jìn)而可以有效驗(yàn)證SDN控制平面和數(shù)據(jù)平面的邏輯一致性。
【關(guān)鍵詞】：故障診斷 OpenFlow 性能故障 鏈路故障 路徑追蹤
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.06
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 研究背景10-12
• 1.3 研究內(nèi)容12-13
• 1.3.1 研究目標(biāo)12
• 1.3.2 研究內(nèi)容12-13
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 背景知識概述及相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀14-22
• 2.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷相關(guān)研究14
• 2.2 SDN網(wǎng)絡(luò)故障診斷相關(guān)研究14-16
• 2.2.1 SDN數(shù)據(jù)平面測試15
• 2.2.2 SDN網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證15-16
• 2.2.3 基于策略接口的癥狀-故障建模16
• 2.3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,SDN)16-19
• 2.3.1 SDN體系結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3.2 OpenFlow協(xié)議17-19
• 2.4 基于FPGA的SDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備—NetMagic19-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)故障診斷22-40
• 3.1 問題分析22-26
• 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-34
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y量27-28
• 3.2.2 鏈路參數(shù)測量28-32
• 3.2.3 網(wǎng)絡(luò)流路徑跟蹤32-33
• 3.2.4 故障診斷33-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析34-39
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y量及感知35-36
• 3.3.2 鏈路吞吐量36-37
• 3.3.3 鏈路丟包率37-38
• 3.3.4 鏈路延遲38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于OpenFlow的鏈路故障恢復(fù)40-54
• 4.1 問題分析40-42
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-48
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)資源感知43-44
• 4.2.2 環(huán)路避免44-45
• 4.2.3 路由管理45-46
• 4.2.4 故障恢復(fù)46-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析48-52
• 4.3.1 環(huán)路避免策略49-50
• 4.3.2 物理故障快速恢復(fù)50-51
• 4.3.3 性能故障快速恢復(fù)51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 基于NetMagic的路徑追蹤實(shí)現(xiàn)54-62
• 5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)54-58
• 5.1.1 基于NetMagic的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y量54-56
• 5.1.2 路徑探測報文生成56-57
• 5.1.3 數(shù)據(jù)報文傳輸標(biāo)識信息收集57-58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 本文工作總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 致謝64-65
• 研究生階段研究成果及發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 程光;王玉祥;胡一非;郭曉軍;;基于OpenFlow的鏈路故障診斷方法[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報;2015年05期

2 畢軍;胡虹雨;姚廣;馮濤;;軟件定義網(wǎng)絡(luò)與FINE[J];中興通訊技術(shù);2013年05期

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本文編號：1115658