本文關(guān)鍵詞：面向Middlebox的網(wǎng)絡(luò)資源消耗優(yōu)化機(jī)制的研究　出處：《南京大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：發(fā)展至今,Middlebox在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)處不在。它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中各履其職,常見(jiàn)的Middlebox有防火墻、入侵檢測(cè)／防御系統(tǒng)、負(fù)載均衡、寬帶接入和廣域網(wǎng)優(yōu)化等。這些Middlebox通常基于昂貴的專(zhuān)有硬件進(jìn)行部署,不僅需要專(zhuān)業(yè)人員維護(hù)管理,而且嚴(yán)重影響了設(shè)備的更新?lián)Q代,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本增加。因此網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)的概念被提出來(lái),其主要思想在于將底層專(zhuān)有硬件與網(wǎng)絡(luò)功能軟件實(shí)體進(jìn)行解耦,達(dá)到提升功能擴(kuò)展靈活性,降低成本的目的。近幾年隨著云計(jì)算的發(fā)展,NFV有部署在云平臺(tái)上的趨勢(shì),這種虛擬化部署為Middlebox擴(kuò)展提升了靈活性,并使得Middlebox能夠得到快速調(diào)整。與此同時(shí),Middlebox的異構(gòu)性、高負(fù)載性和云部署的多路特性的結(jié)合為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了復(fù)雜的資源調(diào)度問(wèn)題,使得CPU資源成為NFV性能的瓶頸之一。也就是說(shuō),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量過(guò)大時(shí),CPU會(huì)出現(xiàn)過(guò)載。所以在網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化環(huán)境下,減少網(wǎng)絡(luò)資源消耗(尤其CPU的消耗)的需求越來(lái)越顯著。目前,已有的工作主要從數(shù)據(jù)流調(diào)度算法的優(yōu)化和Middbox的重新部署這兩方面進(jìn)行研究,但這些方法不具有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量變化而實(shí)時(shí)調(diào)整資源分配的動(dòng)態(tài)性,難以滿足在工業(yè)中靈活部署的需求。結(jié)合已有的工作總結(jié),本文提出了一種新的解決方案,通過(guò)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量的變化,動(dòng)態(tài)調(diào)整某個(gè)Middlebox的功能特性,從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)資源消耗的目的。我們基于Click平臺(tái)將寬帶接入服務(wù)器、負(fù)載均衡、入侵防御系統(tǒng)這三個(gè)Middlebox在我們的方案框架下進(jìn)行部署和實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在網(wǎng)絡(luò)流量過(guò)大時(shí),本文提出的方案使得CPU的使用率相對(duì)于未采取該方案的系統(tǒng)降低了21.9%,且網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高了23.5%,這說(shuō)明我們的方案很大程度上防止了CPU使用過(guò)載和網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的發(fā)生。
[Abstract]:Today, Middlebox is everywhere in the network in the network. They each perform its duty, the common Middlebox firewall, intrusion detection and defense system, load balancing, broadband access and WAN optimization. These Middlebox are expensive proprietary hardware based on the deployment, not only need a professional maintenance and management, but also seriously affected the equipment the update, lead to increased operating costs. So the network network functions Virtualization (NFV) concept is proposed, the main idea is that the underlying proprietary hardware and the network function of software entities are decoupled, to enhance the function of expansion flexibility, reduce costs. In recent years, with the development of cloud computing, NFV has deployed in the cloud platform trend, this virtualization deployment for Middlebox expansion to enhance the flexibility, and makes Middlebox can be quickly adjusted. At the same time, the ISO Middlebox The combination of high load, and the characteristics of multiple cloud deployment brings the resource scheduling problem of complex network, the CPU resources become a bottleneck of the performance of NFV. That is to say, when the network traffic is too large, CPU will be overloaded. So the network function virtualization environment, reduce the consumption of cyber source (in particular, CPU) consumption demand is more and more significant. At present, the main work of optimization and Middbox scheduling algorithm of data from the redeployment of these two aspects of research, but these methods do not have according to the changes of network traffic and real-time dynamic adjustment of resource allocation, it is difficult to meet the demand of flexible deployment in industry. With the summary of previous work, this paper proposes a new solution by changing network traffic monitoring, dynamic adjustment of functional properties of a Middlebox, so as to reduce the consumption of the cyber source. We will be based on the platform of Click broadband access server, load balancing, intrusion prevention system of the three Middlebox in the framework of our scheme for deployment and implementation. The experimental results show that the network traffic is too large, the proposed scheme makes use of CPU rate relative to the non production system of the scheme is reduced by 21.9%, and the network the throughput is increased by 23.5%, which shows that our scheme largely prevent the use of CPU overload and network congestion occurs.

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.06

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本文編號(hào)：1384238