【摘要】：隨著云計(jì)算浪潮的到來(lái)以及SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛落地應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了的掀天揭地的變革。重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的SDN對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)產(chǎn)生巨大的沖擊。傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)具有抽象問(wèn)題復(fù)雜、更新網(wǎng)絡(luò)配置繁瑣、網(wǎng)絡(luò)靈活性弱和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性差等的缺點(diǎn)。而與傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)相比,SDN具有開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)接口、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制和靈活的網(wǎng)絡(luò)定義等基本特征,通過(guò)OpenFlow南向接口和北向接口API,實(shí)現(xiàn)底層網(wǎng)絡(luò)資源與頂層應(yīng)用程序的無(wú)縫鏈接,使用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求和分配資源的最細(xì)粒度設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在架構(gòu)方面存在嚴(yán)重的滯后性,網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法受到各方面的限制。因此,開(kāi)展新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)SDN下的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。按照測(cè)量對(duì)象,本文研究設(shè)計(jì)兩大類(lèi)測(cè)量:SDN網(wǎng)絡(luò)性能及拓?fù)錅y(cè)量和SDN網(wǎng)絡(luò)流實(shí)時(shí)性測(cè)量,具體如下:(1)針對(duì)SDN網(wǎng)絡(luò)性能及拓?fù)錅y(cè)量,為了有效地支持多種測(cè)量任務(wù)和應(yīng)用程序,本文提出了面向設(shè)計(jì)靈活,通用可靠的SDN網(wǎng)絡(luò)性能及拓?fù)錅y(cè)量方法,測(cè)量SDN網(wǎng)絡(luò)中的性能指標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｖ饕琒DN網(wǎng)絡(luò)性能及拓?fù)錅y(cè)量APP設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和SDN交換機(jī)擴(kuò)展,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)功能模塊完成SDN網(wǎng)絡(luò)性能及拓?fù)錅y(cè)量APP,擴(kuò)展OpenFlow協(xié)議和增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成SDN交換機(jī)擴(kuò)展。具體地,控制器下發(fā)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量任務(wù),完成單向時(shí)延、雙向時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和丟包率等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)參數(shù)的測(cè)量,了解網(wǎng)絡(luò)形式,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可靠性的分析;控制器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)測(cè)量數(shù)據(jù)包,感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)果,了解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的分析。最后,在SDN仿真環(huán)境下,利用線性、樹(shù)型、自定義三種典型拓?fù)鋵?duì)SDN網(wǎng)絡(luò)性能及拓?fù)溥M(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到測(cè)量結(jié)果。(2)針對(duì)SDN網(wǎng)絡(luò)流實(shí)時(shí)性測(cè)量,為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的測(cè)量效率和精度較低的技術(shù)問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種新的SND架構(gòu)下基于FPGA的網(wǎng)絡(luò)流量實(shí)時(shí)性測(cè)量系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)控SDN網(wǎng)絡(luò)流量資源�；赒uartus II 13.0環(huán)境開(kāi)發(fā),使用Verilog HDL語(yǔ)言,通過(guò)原理圖文件,實(shí)現(xiàn)頂層FPGA對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的處理整體電路,對(duì)整機(jī)電路進(jìn)行了編譯和仿真驗(yàn)證。具體地,設(shè)計(jì)FPGA平臺(tái)下的流實(shí)時(shí)性測(cè)量八大模塊,采集流信息,實(shí)時(shí)地收集和分析流數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常流量,處理異常,了解網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況,構(gòu)建整合SDN與FPGA技術(shù)資源,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的研究。最后,利用SDN與FPGA資源整合環(huán)境,實(shí)驗(yàn)測(cè)試線性、樹(shù)型、自定義三種典型拓?fù)湎碌腟DN網(wǎng)絡(luò)流量,實(shí)時(shí)測(cè)量并監(jiān)測(cè)SDN網(wǎng)絡(luò)中的流數(shù)據(jù)。
【圖文】：

對(duì)流經(jīng) OpenFlow 交換機(jī)的各數(shù)據(jù)包進(jìn)行解數(shù)據(jù)包，則以太網(wǎng)幀的以太網(wǎng)類(lèi)型為 0x0800”等依賴(lài)關(guān)如圖 4.5 所示，規(guī)定了要按照數(shù)據(jù)包的種類(lèi)去執(zhí)行頭字頭的初始化所有字段置為0以太網(wǎng)類(lèi)型=0x8100以太網(wǎng)類(lèi)型=0x0806以太網(wǎng)類(lèi)型=0x0800設(shè)置VLAN ID和PCP，檢查封裝后的以太網(wǎng)幀的以太網(wǎng)類(lèi)型設(shè)置ARP數(shù)據(jù)包的發(fā)送源IP地址和目標(biāo)IP地址設(shè)置發(fā)送源IP地址、目標(biāo)IP地址、協(xié)議、TOS字段IP碎片數(shù)據(jù)包？協(xié)議TCP/否否是是是否否 否

圖 5.6 基于 FPGA 平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)流實(shí)時(shí)性測(cè)量電路全編譯運(yùn)行結(jié)果接下來(lái)，對(duì)基于 FPGA 平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)流實(shí)時(shí)性測(cè)量電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證綜合工具生成的網(wǎng)絡(luò)流實(shí)時(shí)性測(cè)量電路是否達(dá)到基本的設(shè)計(jì)要求，，如圖 5.7 所示。圖 5.7 基于 FPGA 平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)流實(shí)時(shí)性測(cè)量電路仿真結(jié)果仿真結(jié)果中，系統(tǒng)時(shí)鐘 CLK0 為 50Mhz 的時(shí)鐘波形，數(shù)據(jù)速率時(shí)鐘 CLK1M 為系統(tǒng)時(shí)鐘分頻成 1M 的時(shí)鐘波形，復(fù)位信號(hào) RESET 為激勵(lì)波形、觸發(fā)信號(hào) S 波形，
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.06

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本文編號(hào)：2592609