本文選題：軟件定義網(wǎng)絡(luò)　切入點(diǎn)：故障恢復(fù)　出處：《北京郵電大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在過去的十年間,隨著信息和通信技術(shù)(Information and Communication Technology ICT)領(lǐng)域的巨大進(jìn)步,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。例如,無線技術(shù)的快速發(fā)展促使移動管理領(lǐng)域不斷展開新的研究;大型數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)嚴(yán)重的能源消耗問題;對時間敏感的云端業(yè)務(wù)需要高質(zhì)量的底層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的支持等。近幾年,為解決這些問題,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都將軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Networking,SDN)作為重點(diǎn)研究對象。SDN的核心是將控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離,同時引入網(wǎng)絡(luò)可編程的思想。作為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的SDN控制器與底層設(shè)備的遠(yuǎn)程分離使得人們可以隨時隨地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編程。SDN的良好特性使得新業(yè)務(wù)能夠快速部署,新的學(xué)術(shù)研究方法可以輕松實(shí)現(xiàn)。目前,OpenFlow協(xié)議是將控制器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信標(biāo)準(zhǔn)化的最有潛力的技術(shù),同時OpenFlow協(xié)議的廣泛應(yīng)用也使得SDN引起越來越多的學(xué)者的關(guān)注。SDN在不斷發(fā)展的同時也有很多的問題亟需解決,而確保網(wǎng)絡(luò)可靠性和穩(wěn)定性的故障恢復(fù)問題就是其中之一。如果SDN中的鏈路或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障,則檢測到故障的交換機(jī)需通知控制器更新流表或?qū)?shù)據(jù)遷移到預(yù)配置的路徑以恢復(fù)故障。目前,有關(guān)SDN數(shù)據(jù)平面故障恢復(fù)方法的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)的同時,保證時延在可容忍范圍內(nèi)或確保數(shù)據(jù)包不丟失,但現(xiàn)有的故障恢復(fù)方法并未考慮這兩方面:第一,故障恢復(fù)過程中的備份路徑對存儲資源的消耗;第二,在故障恢復(fù)過程中備份路徑可能給網(wǎng)絡(luò)帶來的負(fù)載,及對網(wǎng)絡(luò)整體性能的影響�；谝陨嫌懻�,本論文的主要貢獻(xiàn)如下:(1)為了最小化備份資源的消耗并滿足所需的故障恢復(fù)時延,提出了基于鏈路等級的故障恢復(fù)方法。該方法首先提出兩個確定鏈路重要性等級的參數(shù);然后提出三種用于不同等級的鏈路的備份策略;最后基于三種策略提出一種減少流表項(xiàng)的備份鏈路選取算法,該算法也能滿足大部分業(yè)務(wù)的故障恢復(fù)時延要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,所提出的方法可以使用盡可能少的流表項(xiàng)達(dá)到故障恢復(fù)的目的,同時滿足重要業(yè)務(wù)所需的時延。此外,該方法在不同規(guī)模和連接率的網(wǎng)絡(luò)中也具有良好的性能。(2)為了在滿足故障恢復(fù)時延的同時,均衡備份路徑給網(wǎng)絡(luò)帶來的負(fù)載,提出了基于負(fù)載均衡的SDN數(shù)據(jù)平面故障恢復(fù)方法,該方法首先將網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流根據(jù)其對時延的要求進(jìn)行分類;然后,確定具有負(fù)載調(diào)節(jié)功能的備份路徑選取策略,并提出了基于負(fù)載均衡的故障恢復(fù)算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)預(yù)配置的備份路徑上負(fù)載加重時,本文的方法可以有效地均衡該負(fù)載,并將重新計算的備份路徑在相關(guān)交換機(jī)中進(jìn)行配置,以確�；謴�(fù)故障時能有效利用網(wǎng)絡(luò)中的鏈路資源。
[Abstract]:In the past decade, with the great progress in the field of information and communication technology (ICT), traditional Internet is facing severe challenges. For example, the rapid development of wireless technology has led to new research in the field of mobile management. There are serious energy consumption problems in large data centers, and the need for high quality underlying network services to support time-sensitive cloud business, etc., in recent years, to solve these problems, The core of the SDN is to separate the control plane from the forwarding plane, the core of which is to separate the control plane from the forwarding plane. At the same time, the idea of network programming is introduced. The remote separation of the SDN controller and the underlying device, which is the network operating system, enables people to program the network anytime and anywhere. New academic research methods can be easily implemented. The OpenFlow protocol is currently the most promising technology for standardizing communication between controllers and network devices. At the same time, with the wide application of OpenFlow protocol, more and more scholars pay attention to SDN. At the same time, there are many problems that need to be solved. One of them is to ensure the reliability and stability of the network. If a link or node in SDN fails, The switch that detects the fault needs to notify the controller to update the flow table or migrate the data to the pre-configured path to recover the fault. At present, the main goal of the SDN data plane fault recovery method is to achieve fault recovery at the same time, To ensure that the delay is within the tolerable range or to ensure that data packets are not lost, but the existing fault recovery methods do not consider these two aspects: first, the consumption of storage resources by the backup path in the fault recovery process; second, The load that the backup path may bring to the network and its impact on the overall performance of the network during fault recovery. The main contributions of this thesis are as follows: (1) in order to minimize the consumption of backup resources and satisfy the required delay of fault recovery, a link level based fault recovery method is proposed. Then three backup strategies for different levels of links are proposed. Finally, a backup link selection algorithm based on the three strategies is proposed, which can also meet the fault recovery delay requirements of most services. The experimental results show that, The proposed method can use as few flow table items as possible to achieve the purpose of fault recovery, and at the same time satisfy the delay required for important traffic. This method also has good performance in the network with different scale and connection rate. In order to balance the load brought by backup path at the same time to meet the delay of fault recovery, a method of SDN data plane fault recovery based on load balancing is proposed. The method first classifies the data streams transmitted in the network according to its requirements for delay, and then determines the backup path selection strategy with load adjustment function, and proposes a fault recovery algorithm based on load balancing. The simulation results show that, When the load on the pre-configured backup path is increased, the method in this paper can effectively balance the load, and configure the recalculated backup path in the relevant switch to ensure that the link resources in the network can be utilized effectively when the fault is recovered.
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0

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本文編號：1691452