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

【摘要】：隨著網絡技術的飛速發(fā)展,當前的網絡體系架構已經無法滿足人們對于網絡創(chuàng)新以及靈活性上的要求。網絡管理人員無法在當前的網絡體系下,部署新的網絡協(xié)議。并且一旦網絡的轉發(fā)控制策略確定,很難進行修改。所有的這些問題都促使了一種全新的網絡體系的出現(xiàn),即軟件定義網絡體系(SDN)。軟件定義網絡體系旨在實現(xiàn)將轉發(fā)策略與硬件鏈路分離,確保網絡的創(chuàng)造性與靈活性。而OpenFlow協(xié)議就是一個非常優(yōu)秀的支持軟件定義網絡體系架構的協(xié)議。但OpenFlow協(xié)議的推廣與應用需要有支持OpenFlow協(xié)議的路由器。并且因為OpenFlow協(xié)議產生的時間較短,并不能很好的支持一些傳統(tǒng)的網絡功能的實現(xiàn),比如QoS。針對以上的一些問題,本文研究與分析了實現(xiàn)OpenFlow路由器所需要的關鍵技術,對OpenFlow協(xié)議進行了擴展以更好的支持QOS功能的實現(xiàn),設計并實現(xiàn)了OpenFlow路由器。本文的主要工作如下：(1)對實現(xiàn)OpenFlow路由器的關鍵技術進行了研究與分析。研究了適應OpenFlow網絡架構的報文處理體系。還重點研究了基于TCAM的路由器表項高速匹配技術。在分析當前解決TCAM表項長度方法基礎上,提出了基于MPLS協(xié)議的TCAM表項長度問題解決方案。(2)研究并發(fā)現(xiàn)了OpenFlow協(xié)議在支持QoS功能上的缺陷。分析了當前解決OpenFlow協(xié)議支持QoS功能缺陷的方法。提出了通過擴展完善OpenFLow協(xié)議來更好的支持QoS功能的方法。(3)設計并實現(xiàn)了一個OpenFlow路由器。重點設計并實現(xiàn)了路由器的軟件架構。包括OpenFlow特有的報文轉發(fā)通道架構,表項架構。還通過TCAM模塊的設計實現(xiàn)了路由器表項的高速匹配。(4)通過OpenFlow路由器與相關測試工具,完成了對于OpenFlow關鍵技術的測試與驗證。包括OpenFlow路由器平臺基本轉發(fā)性能測試,TCAM表項長度問題解決方案對比驗證,以及支持QoS的OpenFlow協(xié)議擴展驗證。本論文通過對OpenFlow關鍵技術的研究以及OpenFlow路由器的設計與實現(xiàn),解決了OpenFlow路由器在實現(xiàn)過程中的一些關鍵技術問題,進一步促進了OpenFlow協(xié)議從理論走向實際應用。
【關鍵詞】：SDN OpenFlow TCAM OpenFlow協(xié)議擴展 QoS MPLS
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 路由器技術發(fā)展困境8
• 1.1.2 SDN(Soflware Defined Network)軟件定義網絡的出現(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路由器的技術重點10-11
• 1.2.3 OpenFlow路由器與QoS11
• 1.3 論文組織結構11-12
• 第2章 OpenFlow關鍵技術研究12-25
• 2.1 OpenFlow網絡體系分析12-13
• 2.2 OpenFlow報文處理體系研究13-18
• 2.2.1 OpenFlow報文轉發(fā)管道13-14
• 2.2.2 傳統(tǒng)路由器報文處理體系14
• 2.2.3 OpenFlow報文處理體系14-18
• 2.3 基于TCAM的表項高速匹配技術研究18-24
• 2.3.1 TCAM介紹18-19
• 2.3.2 OpenFlow體系中的TCAM技術19-21
• 2.3.3 TCAM表項長度問題分析21
• 2.3.4 TCAM表項長度問題原解決方案21-23
• 2.3.5 采用MPLS技術的TCAM表項長度問題解決方案23-24
• 2.4 本章小結24-25
• 第3章 支持QOS的OpenFlow協(xié)議擴展研究25-32
• 3.1 網絡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)相關技術25-26
• 3.2 OpenFlow協(xié)議構架下的網絡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)議擴展支持QoS方案29-31
• 3.4.1 OpenFlow協(xié)議隊列(Queue)功能擴展29-30
• 3.4.2 OpenFlow協(xié)議出端口(Output)功能擴展30-31
• 3.5 本章小結31-32
• 第4章 OpenFlow路由器的設計與實現(xiàn)32-57
• 4.1 基于OpenFlow協(xié)議的路由器硬件架構32-34
• 4.1.1 OpenFlow路由器32-33
• 4.1.2 主控板硬件結構33
• 4.1.3 網板硬件結構33-34
• 4.2 OpenFlow路由器平臺軟件設計實現(xiàn)34-50
• 4.2.1 報文轉發(fā)軟件概述34-35
• 4.2.2 報文預處理軟件設計35-36
• 4.2.3 表的相關軟件設計36-41
• 4.2.4 匹配區(qū)域相關軟件設計41-45
• 4.2.5 匹配處理方式軟件設計45-46
• 4.2.6 報文處理方式軟件設計46-47
• 4.2.7 OpenFlow路由器狀態(tài)信息上送軟件設計47-49
• 4.2.8 虛擬路由器軟件設計49-50
• 4.3 TCAM設計與實現(xiàn)50-56
• 4.3.1 TCAM硬件模塊設計50-51
• 4.3.2 TCAM軟件功能設計51-56
• 4.4 本章小結56-57
• 第5章 OpenFlow關鍵技術測試與驗證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 二三層轉發(fā)測試57-59
• 5.2.2 虛擬化測試59-60
• 5.2.3 網絡拓撲管理對比測試60-62
• 5.2.4 VLAN虛擬局域網測試62-64
• 5.2.5 MPLS測試64-66
• 5.3 TCAM表項長度問題解決方案對比驗證66-68
• 5.4 支持QoS的OpenFlow協(xié)議擴展驗證68-70
• 5.4.1 隊列(Queue)擴展對比驗證68-69
• 5.4.2 出端口(Output)功能擴展驗證69-70
• 5.5 本章小結70-71
• 第6章 總結與展望71-73
• 6.1 總結71
• 6.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-75

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