【摘要】：軟件定義網(wǎng)絡(luò)作為一種未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將控制和數(shù)據(jù)平面分開,使用集中控制機制可以有效降低網(wǎng)絡(luò)變動時的網(wǎng)絡(luò)異常�？刂破魇占志W(wǎng)絡(luò)拓撲和狀態(tài)信息,根據(jù)用戶策略和算法生成網(wǎng)絡(luò)配置,然后安裝到轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的流表中。交換機根據(jù)自身的配置處理數(shù)據(jù)包。雖然軟件定義網(wǎng)絡(luò)使用集中控制,但是轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備仍然按照本身流表進行轉(zhuǎn)發(fā),也就是說在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面上,軟件定義網(wǎng)絡(luò)仍然是一個分布式系統(tǒng)。配置更新過程中的配置不一致性仍然會造成網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。即使新(舊)配置的正確性得到保障,復(fù)雜多樣的臨時網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)仍然會導(dǎo)致路由沖突和傳輸錯誤。因此在變動的情況下,一致性需要得到保證。網(wǎng)絡(luò)配置一致性更新機制雖然已經(jīng)研究了很長時間并取得了一些成果,但是大部分的研究集中在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中,并且針對特定的協(xié)議。對于軟件定義網(wǎng)絡(luò)中的配置一致性研究主要集中在最近幾年,按照所用的方法更新機制可以分為:標簽、序列化和依賴圖更新機制。標簽更新機制使用標簽技術(shù),對配置添加標簽以區(qū)別新舊配置,對數(shù)據(jù)包同時添加標簽來匹配不同的配置。序列化更新機制將更新按照一定的順序安裝。依賴圖更新機制將資源分配圖引入更新機制中,使用圖來表示更新之間的,更新與路徑之間的,更新與鏈路之間的關(guān)系等等。其中包級別配置一致性方案不適用于增量更新;流級別更新方案使用兩階段更新機制和周期性分割機制,需要的時間太長。本文中,我們針對包級別更新提出了基于關(guān)系圖的更新機制:首先對更新之間的關(guān)系進行分析,然后生成更新之間的關(guān)系圖,接著嘗試從關(guān)系圖中找到一個合適的更新順序滿足包級別配置一致性。針對流級別更新提出基于K前綴覆蓋的更新機制:控制器收集已有的流信息,然后計算這個流集合的最佳K前綴,接著將新配置以低優(yōu)先級安裝并且將K條規(guī)則碎片以高優(yōu)先級安裝。為了得到最佳K前綴,我們設(shè)計了K前綴覆蓋算法。該算法計算具有最小覆蓋空間的K前綴集合,這些前綴集合包含所有的流。實驗結(jié)果表明,我們提出的更新機制加快了配置更新的速度,減少了規(guī)則安裝的規(guī)模以及控制消息的規(guī)模。
[Abstract]:As a future network architecture, the software defines the network to separate the control from the data plane, and the centralized control mechanism can effectively reduce the network anomalies when the network changes. The controller collects the global network topology and state information, generates the network configuration according to the user policy and algorithm, and installs it into the stream table of the forwarding device. The switch processes packets according to its own configuration. Although the software defined network uses centralized control, the forwarding device still forwards according to its own stream table, that is, on the data forwarding plane, the software defined network is still a distributed system. Configuration inconsistencies in the configuration update process will still result in network instability. Even if the correctness of the new (old) configuration is guaranteed, complex and diverse temporary network states will still lead to routing conflicts and transmission errors. Therefore, in the case of change, consistency needs to be guaranteed. Although the network configuration consistency updating mechanism has been studied for a long time and some achievements have been made, most of the research is focused on the traditional network and is specific to specific protocols. The research on configuration consistency in software-defined networks is mainly focused in recent years. According to the methods used, the updating mechanisms can be divided into tag, serialization and dependency graph updating mechanisms. Tag updating mechanism uses tag technology to add tags to the configuration to distinguish between new and old configurations and to add tags to packets to match different configurations. The serialization update mechanism installs updates in a certain order. The dependency graph update mechanism introduces the resource allocation graph into the update mechanism and uses the graph to represent the relationship between update and path update and link and so on. The package level configuration consistency scheme is not suitable for incremental update, while the flow level update scheme uses two-stage updating mechanism and periodic partitioning mechanism, which takes too long. In this paper, we propose a graph-based update mechanism for package level updates: first, we analyze the relationship between updates, and then we generate a graph between updates. Then try to find an appropriate update order from the diagram to meet package level configuration consistency. An update mechanism based on K-prefix coverage is proposed for stream level updating. The controller collects the existing stream information and then calculates the best K-prefix of the stream set. The new configuration is then installed at a low priority and the K rule fragment is installed at a high priority. In order to obtain the best K prefix, we design a K prefix covering algorithm. The algorithm computes K-prefix sets with minimal covering space, which contain all streams. The experimental results show that the proposed updating mechanism speeds up the configuration update and reduces the size of the rule installation and the control message.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.02

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本文編號：2184231