本文關(guān)鍵詞：基于TCAM的OpenFlow關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)已經(jīng)無法滿足人們對于網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新以及靈活性上的要求。網(wǎng)絡(luò)管理人員無法在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)體系下,部署新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。并且一旦網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)控制策略確定,很難進(jìn)行修改。所有的這些問題都促使了一種全新的網(wǎng)絡(luò)體系的出現(xiàn),即軟件定義網(wǎng)絡(luò)體系(SDN)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)體系旨在實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)發(fā)策略與硬件鏈路分離,確保網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)造性與靈活性。而OpenFlow協(xié)議就是一個(gè)非常優(yōu)秀的支持軟件定義網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的協(xié)議。但OpenFlow協(xié)議的推廣與應(yīng)用需要有支持OpenFlow協(xié)議的路由器。并且因?yàn)镺penFlow協(xié)議產(chǎn)生的時(shí)間較短,并不能很好的支持一些傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn),比如QoS。針對以上的一些問題,本文研究與分析了實(shí)現(xiàn)OpenFlow路由器所需要的關(guān)鍵技術(shù),對OpenFlow協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展以更好的支持QOS功能的實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了OpenFlow路由器。本文的主要工作如下：(1)對實(shí)現(xiàn)OpenFlow路由器的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究與分析。研究了適應(yīng)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的報(bào)文處理體系。還重點(diǎn)研究了基于TCAM的路由器表項(xiàng)高速匹配技術(shù)。在分析當(dāng)前解決TCAM表項(xiàng)長度方法基礎(chǔ)上,提出了基于MPLS協(xié)議的TCAM表項(xiàng)長度問題解決方案。(2)研究并發(fā)現(xiàn)了OpenFlow協(xié)議在支持QoS功能上的缺陷。分析了當(dāng)前解決OpenFlow協(xié)議支持QoS功能缺陷的方法。提出了通過擴(kuò)展完善OpenFLow協(xié)議來更好的支持QoS功能的方法。(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)OpenFlow路由器。重點(diǎn)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了路由器的軟件架構(gòu)。包括OpenFlow特有的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)通道架構(gòu),表項(xiàng)架構(gòu)。還通過TCAM模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了路由器表項(xiàng)的高速匹配。(4)通過OpenFlow路由器與相關(guān)測試工具,完成了對于OpenFlow關(guān)鍵技術(shù)的測試與驗(yàn)證。包括OpenFlow路由器平臺(tái)基本轉(zhuǎn)發(fā)性能測試,TCAM表項(xiàng)長度問題解決方案對比驗(yàn)證,以及支持QoS的OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展驗(yàn)證。本論文通過對OpenFlow關(guān)鍵技術(shù)的研究以及OpenFlow路由器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),解決了OpenFlow路由器在實(shí)現(xiàn)過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題,進(jìn)一步促進(jìn)了OpenFlow協(xié)議從理論走向?qū)嶋H應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：SDN OpenFlow TCAM OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展 QoS MPLS
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.04
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 OpenFlow協(xié)議出現(xiàn)背景8-10
• 1.1.1 路由器技術(shù)發(fā)展困境8
• 1.1.2 SDN(Soflware Defined Network)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)8-9
• 1.1.3 OpenFlow協(xié)議的出現(xiàn)9-10
• 1.2 基于OpenFlow協(xié)議的SDN路由器10-11
• 1.2.1 基于OpenFlow協(xié)議的SDN路由器的意義10
• 1.2.2 基于OpenFlow協(xié)議的SDN路由器的技術(shù)重點(diǎn)10-11
• 1.2.3 OpenFlow路由器與QoS11
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)11-12
• 第2章 OpenFlow關(guān)鍵技術(shù)研究12-25
• 2.1 OpenFlow網(wǎng)絡(luò)體系分析12-13
• 2.2 OpenFlow報(bào)文處理體系研究13-18
• 2.2.1 OpenFlow報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)管道13-14
• 2.2.2 傳統(tǒng)路由器報(bào)文處理體系14
• 2.2.3 OpenFlow報(bào)文處理體系14-18
• 2.3 基于TCAM的表項(xiàng)高速匹配技術(shù)研究18-24
• 2.3.1 TCAM介紹18-19
• 2.3.2 OpenFlow體系中的TCAM技術(shù)19-21
• 2.3.3 TCAM表項(xiàng)長度問題分析21
• 2.3.4 TCAM表項(xiàng)長度問題原解決方案21-23
• 2.3.5 采用MPLS技術(shù)的TCAM表項(xiàng)長度問題解決方案23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 支持QOS的OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展研究25-32
• 3.1 網(wǎng)絡(luò)QoS介紹25-26
• 3.1.1 QoS(Quality of Service)出現(xiàn)背景25
• 3.1.2 QoS(Quality of Service)相關(guān)技術(shù)25-26
• 3.2 OpenFlow協(xié)議構(gòu)架下的網(wǎng)絡(luò)QoS26-28
• 3.3 通過建立QoS控制單元支持QoS方案28-29
• 3.4 通過OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展支持QoS方案29-31
• 3.4.1 OpenFlow協(xié)議隊(duì)列(Queue)功能擴(kuò)展29-30
• 3.4.2 OpenFlow協(xié)議出端口(Output)功能擴(kuò)展30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第4章 OpenFlow路由器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)32-57
• 4.1 基于OpenFlow協(xié)議的路由器硬件架構(gòu)32-34
• 4.1.1 OpenFlow路由器32-33
• 4.1.2 主控板硬件結(jié)構(gòu)33
• 4.1.3 網(wǎng)板硬件結(jié)構(gòu)33-34
• 4.2 OpenFlow路由器平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)34-50
• 4.2.1 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)軟件概述34-35
• 4.2.2 報(bào)文預(yù)處理軟件設(shè)計(jì)35-36
• 4.2.3 表的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)36-41
• 4.2.4 匹配區(qū)域相關(guān)軟件設(shè)計(jì)41-45
• 4.2.5 匹配處理方式軟件設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.6 報(bào)文處理方式軟件設(shè)計(jì)46-47
• 4.2.7 OpenFlow路由器狀態(tài)信息上送軟件設(shè)計(jì)47-49
• 4.2.8 虛擬路由器軟件設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 TCAM設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)50-56
• 4.3.1 TCAM硬件模塊設(shè)計(jì)50-51
• 4.3.2 TCAM軟件功能設(shè)計(jì)51-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 OpenFlow關(guān)鍵技術(shù)測試與驗(yàn)證57-71
• 5.1 TestCenter路由性能測試工具57
• 5.2 OpenFlow路由器基本性能測試57-66
• 5.2.1 二三層轉(zhuǎn)發(fā)測試57-59
• 5.2.2 虛擬化測試59-60
• 5.2.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺Ρ葴y試60-62
• 5.2.4 VLAN虛擬局域網(wǎng)測試62-64
• 5.2.5 MPLS測試64-66
• 5.3 TCAM表項(xiàng)長度問題解決方案對比驗(yàn)證66-68
• 5.4 支持QoS的OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展驗(yàn)證68-70
• 5.4.1 隊(duì)列(Queue)擴(kuò)展對比驗(yàn)證68-69
• 5.4.2 出端口(Output)功能擴(kuò)展驗(yàn)證69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-75

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本文編號：275562