【摘要】：軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)將控制平面和數(shù)據(jù)平面解耦,控制平面負(fù)責(zé)邏輯控制、維護(hù)全局網(wǎng)絡(luò)視圖,數(shù)據(jù)平面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。這種方式簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理,提高了網(wǎng)絡(luò)的開放性和靈活性。在SDN網(wǎng)絡(luò)向廣域網(wǎng)部署過程中,控制器的位置直接影響網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延,進(jìn)行影響網(wǎng)絡(luò)的整體性能。本文針對(duì)廣域網(wǎng)的SDN控制器放置問題,以縮短網(wǎng)絡(luò)時(shí)延為優(yōu)化目標(biāo),提出了基于密度峰聚類的SDN控制器放置算法,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了SDN控制器放置系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下:本文對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的廣域網(wǎng)控制器放置優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究,對(duì)水平分布式和垂直層次架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)水平分布式架構(gòu)中控制器放置問題進(jìn)行了描述和分析。本文提出了基于密度峰聚類的SDN控制器放置算法。首先將不小于平均度的交換機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行密度峰聚類,得到初始的聚類中心點(diǎn),每個(gè)交換機(jī)把其中距離最近的聚類中心點(diǎn)作為該點(diǎn)的中心點(diǎn)。在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中以緊密中心性最大的點(diǎn)作為此次迭代的聚類中心,重新計(jì)算交換機(jī)節(jié)點(diǎn)到聚類中心最短距離,直到聚類中心和交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的分配情況不發(fā)生變化。最后的聚類中心點(diǎn)作為控制器的放置位置。在軟件定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖线M(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該算法能夠有效減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延�；诿芏确寰垲惖腟DN控制器放置算法,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器放置系統(tǒng)。包括用戶管理、拓?fù)錁?gòu)建、拓?fù)涔芾�、拓�(fù)浞胖�、結(jié)果展示五大模塊。并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能。
【圖文】：

依據(jù)開放網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織公布的白皮書中對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的定義，軟件定義逡逑網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一種三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從南向北依次為數(shù)據(jù)平面、控制平面和應(yīng)用平面，逡逑如圖２－１所示［１Ｇ］。數(shù)據(jù)平面通過南向接口進(jìn)行與控制平面進(jìn)行交互，控制平面通逡逑過北向接口與應(yīng)用平面進(jìn)行交互。控制平面中的控制器之間通過東西向接口進(jìn)行逡逑通信。在該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)管理人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)的更新核維護(hù)僅僅通過軟件就可以逡逑完成，不再需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)配置或者購買最新版本的硬件設(shè)備，應(yīng)逡逑用平面中業(yè)務(wù)應(yīng)用的安裝和部署也通過更新網(wǎng)絡(luò)配置直接完成。ＳＤＮ的這種方逡逑式大大加快了網(wǎng)絡(luò)的部署周期，降低了維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。網(wǎng)絡(luò)人員只需要專注逡逑于上層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)，無需關(guān)注不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的底層細(xì)節(jié)。逡逑：邐邐邐邐邐邐邋邐逡逑應(yīng)用平面邐業(yè)務(wù)應(yīng)用邐｜＿＿＿」逡逑Ｊ］北向接口邐｜逡逑ＳＤＮ邋控剞－－ｉ逡逑控＿平面邐軟件邐網(wǎng)絡(luò)服務(wù)邐一＿；逡逑ｊｉ邋ｍｍｍ邐｜逡逑數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ｉ邐網(wǎng)絡(luò)設(shè)備邐網(wǎng)絡(luò)設(shè)備逡逑圖２－１邋ＳＤＮ架構(gòu)圖逡逑（１）數(shù)據(jù)平面逡逑數(shù)據(jù)平面位于ＳＤＮ架構(gòu)的最底端，又被稱為基礎(chǔ)設(shè)施層，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)逡逑據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)平面的設(shè)備會(huì)將控制器下發(fā)的控制指令生成對(duì)應(yīng)的流表，并依據(jù)逡逑這些流表規(guī)則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的快速轉(zhuǎn)發(fā)。由于其沒有復(fù)雜耗時(shí)的控制邏輯，所逡逑以轉(zhuǎn)發(fā)處理速度較快。逡逑數(shù)據(jù)平面主要由一系列網(wǎng)絡(luò)底層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備組成

主動(dòng)方式是指控制器定期通過采集到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)信息生成流表，然后逡逑將這些流表主動(dòng)地發(fā)送給交換機(jī)，交換機(jī)更新本地的流表規(guī)則。逡逑流表項(xiàng)結(jié)構(gòu)如圖２－３所示，每一條流表項(xiàng)主要有以下幾個(gè)字段組成：匹配域、逡逑優(yōu)先級(jí)、計(jì)數(shù)器、指令集、生存時(shí)間和附加信息等。匹配域主要由包頭域、端口逡逑和元數(shù)據(jù)組成，，并支持通配符表示。匹配域主要用于數(shù)據(jù)的的流規(guī)則匹配，常用逡逑的字段屬性為源ＭＡＣ地址、目的ＭＡＣ地址、源ＩＰ地址、目的ＩＰ地址、入端逡逑口、目的端口等。優(yōu)先級(jí)表示各個(gè)流表項(xiàng)匹配的優(yōu)先級(jí)順序，在包頭域相同的情逡逑況下，優(yōu)先級(jí)高的流表項(xiàng)優(yōu)先被匹配使用。計(jì)數(shù)器用于對(duì)數(shù)據(jù)包的操作統(tǒng)計(jì)，如逡逑更新時(shí)間。指令集是交換機(jī)當(dāng)匹配找到該數(shù)據(jù)流的匹配項(xiàng)之后的處理操作。生存逡逑時(shí)間反映了該流表項(xiàng)從生成到超時(shí)刪除的時(shí)間間隔。附加信息用來保存控制器對(duì)逡逑數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、刪除等信息。逡逑匹配域邋優(yōu)先級(jí)邋計(jì)數(shù)器邋指令集邐生存時(shí)間邐附加信息逡逑圖２－３流表結(jié)構(gòu)逡逑流表是ＯｐｅｎＦｌｏｗ交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)，多個(gè)流表從前往后串聯(lián)起來逡逑組成流水線。數(shù)據(jù)包從序號(hào)為０的流表開始匹配，并根據(jù)其中的指令進(jìn)行操作，逡逑然后向下執(zhí)行下面的流表。數(shù)據(jù)包的在匹配過程中可以執(zhí)行多個(gè)處理動(dòng)作，這些逡逑處理動(dòng)作放到一個(gè)動(dòng)作集中。ＯｐｅｎＦｌｏｗ中規(guī)定了六種不同類型的指令。逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP393.2

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本文編號(hào)：2638998