本文選題：軟件定義網(wǎng)絡(luò) + 網(wǎng)絡(luò)層多播��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：因特網(wǎng)在經(jīng)歷了幾十年的輝煌之后遇到了發(fā)展瓶頸。隨著大量協(xié)議及應(yīng)用的加入,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能越來越復(fù)雜,軟件越來越龐大,再加上軟硬件高度耦合且封閉的設(shè)備架構(gòu),網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新變得步履維艱。軟件定義網(wǎng)絡(luò)是為促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新而提出的一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),它采用控制面與數(shù)據(jù)面分離、控制面全局集中控制的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)控制的實施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的編寫,使得新的應(yīng)用及協(xié)議可以獨立于設(shè)備廠商而實現(xiàn)快速部署,并且許多困擾著傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的問題在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中都有可行的解決方案。因此,軟件定義網(wǎng)絡(luò)已被認(rèn)為是最有希望的未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。多播是一種高效的點到多點傳輸方式。接收路徑差異性問題是多播傳輸特有的問題,系指同一棵多播樹上的接收路徑可能支持不同的數(shù)據(jù)速率。目前,無論是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中還是在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中,解決接收路徑差異性問題都需要為一個多播組建立多棵樹。這不僅增加了計算復(fù)雜度,也極大地增加了多播會話需要在網(wǎng)絡(luò)中保留的狀態(tài),這對于流表空間非常寶貴的交換機來說是不能容忍的。本論文研究接收路徑差異性問題在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中資源(計算、帶寬、流表空間)高效的解決方案。針對有損數(shù)據(jù)傳輸和無損數(shù)據(jù)傳輸兩種情形,分別提出了基于單棵多播樹的高效解決方案,可在滿足帶寬分配公平性、提高多播會話傳輸速率的同時,最小化多播會話需要的流表項及計算復(fù)雜度。論文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點如下:1.針對允許有損傳輸?shù)姆謱泳幋a視頻應(yīng)用,借鑒多速率多播思想設(shè)計與實現(xiàn)了面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的完整解決方案,在為接收者提供差異化服務(wù)的同時幾乎不增加交換機流表空間的使用。2.針對因多播組動態(tài)變化帶來的多播樹更新問題,研究了網(wǎng)絡(luò)帶寬在多個多播應(yīng)用之間實時的、增量式的公平分配問題,給出了問題的數(shù)學(xué)描述以及求解該問題的高效的啟發(fā)式算法,在帶寬分配公平性、更新代價和計算時間復(fù)雜度三個方面均取得較好的性能。3.針對典型局域網(wǎng)環(huán)境中的無損多播傳輸,通過僅為多播樹上的瓶頸鏈路建立局部輔助路徑解決了接收路徑差異問題,并且沒有顯著增加交換機流表空間的使用。本論文面向?qū)嶋H網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,所提方案在滿足帶寬公平分配的同時,最小化計算開銷和交換機流表空間的使用,因而是具有實際應(yīng)用價值的解決方案。
[Abstract]:After decades of glory, the Internet has encountered a bottleneck of development. With the addition of a large number of protocols and applications, the functions of network devices are becoming more and more complex, the software is becoming more and more huge, and the hardware and software are highly coupled and closed device architecture, network innovation has become difficult. The software defined network is a new network architecture proposed to promote network innovation. It adopts the network architecture which separates the control surface from the data surface, and controls the whole world centralized control of the control surface, which greatly simplifies the implementation of the network control. With the development of network devices and the programming of network applications, new applications and protocols can be rapidly deployed independently of device manufacturers, and many of the problems puzzling traditional networks have feasible solutions in software defined networks. Therefore, the software definition network has been regarded as the most promising future network architecture. Multicast is an efficient point-to-multipoint transmission. The problem of receiving path difference is a special problem of multicast transmission, which means that the receiving path of the same multicast tree may support different data rates. At present, whether in traditional networks or in software-defined networks, it is necessary to build multiple trees for a multicast group to solve the problem of receiving path differences. This not only increases the computational complexity, but also greatly increases the state that multicast sessions need to remain in the network, which is intolerable for switches that are very valuable to stream tablespace. In this paper, we study the efficient solution to the problem of reception path difference in software-defined networks with resources (computation, bandwidth, stream table space). For two cases of lossy data transmission and lossless data transmission, an efficient solution based on single multicast tree is proposed, which can satisfy the fairness of bandwidth allocation and improve the transmission rate of multicast session. Minimize stream table items and computational complexity required for multicast sessions. The main contributions and innovations of this paper are as follows: 1. For layered video applications that allow lossy transmission, a complete solution for software-defined networks is designed and implemented based on the idea of multi-rate multicast. While providing differentiated services to recipients, there is little increase in the use of switch flow table space. 2. 2. Aiming at the problem of multicast tree updating caused by the dynamic change of multicast group, the problem of real-time and incremental fair allocation of network bandwidth among multicast applications is studied. The mathematical description of the problem and the efficient heuristic algorithm for solving the problem are given. The algorithm achieves good performance in three aspects: fairness of bandwidth allocation, update cost and computational time complexity. For lossless multicast transmission in a typical LAN environment, the problem of receiving path difference is solved by establishing only local auxiliary paths for bottleneck links in multicast trees, and the use of switch flow table space is not significantly increased. This paper aims at practical network applications. The proposed scheme not only satisfies the fair allocation of bandwidth, but also minimizes the computational overhead and the use of switch flow table space, so it is a solution with practical application value.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.02

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本文編號：1843831