發(fā)布時(shí)間：2020-07-15 11:25

【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大,體量的增加,結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜化,網(wǎng)絡(luò)的管理和診斷面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)的使用大大降低了網(wǎng)絡(luò)管理和診斷的難度。數(shù)據(jù)包路徑測量是最具代表性的網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)之一。通過測量數(shù)據(jù)包的傳輸路徑,可以協(xié)助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成各種類型的網(wǎng)絡(luò)管理和診斷任務(wù)。已有的面向SDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包路徑測量方法存在網(wǎng)絡(luò)開銷大、通用性和魯棒性不足的問題,難以在大規(guī)模的SDN網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。如何面向SDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一種高效實(shí)用的數(shù)據(jù)包路徑測量方法,是本文重點(diǎn)研究的問題。本文的主要貢獻(xiàn)有以下三點(diǎn):1.本文提出了一種面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)的基于路徑編碼的數(shù)據(jù)包路徑測量方法UniROPE。相比于已有方法,UniROPE具有輕量級(jí),通用性和魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。UniROPE通過數(shù)據(jù)流分析,動(dòng)態(tài)選擇使用本文設(shè)計(jì)的兩種數(shù)據(jù)包路徑追蹤算法中較優(yōu)的一種,以保證方法的準(zhǔn)確性和高效性。2.本文使用最新的SDN數(shù)據(jù)面編程語言P4在交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)了UniROPE方法,使交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)包高速處理,并且驗(yàn)證了UniROPE方法在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)場景的實(shí)用性。3.本文在UniROPE方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)UniSys,并在該系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了三個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)管理和診斷的應(yīng)用,進(jìn)一步驗(yàn)證了UniROPE方法的有效性。本文在不同的平臺(tái)上通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了UniROPE方法的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,UniROPE適用于所有類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?具有接近100%的測量準(zhǔn)確率。UniROPE不會(huì)造成交換機(jī)的存儲(chǔ)開銷。當(dāng)使用UniROPE方法時(shí),交換機(jī)的吞吐率僅僅降低了1%至5%。即使在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的情況下,UniROPE仍能在造成較少網(wǎng)絡(luò)開銷的情況下保證極高的測量準(zhǔn)確率。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP393.02
【圖文】：

一種創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)⑴。ＳＤＮ技術(shù)通過將網(wǎng)絡(luò)的控制平面與數(shù)據(jù)平面解耦，使網(wǎng)逡逑絡(luò)應(yīng)用從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中抽象出來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能夠按照需求靈活構(gòu)建，以適逡逑應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。圖１．１描述了邋ＳＤＮ的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：底層為數(shù)據(jù)平面，由逡逑大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，如交換機(jī)、服務(wù)器、防火墻等；控制平面則由ＳＤＮ控制器逡逑構(gòu)成，向下控制數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)功能，向上對(duì)接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。ＳＤＮ的核心逡逑１逡逑

Ｔａｒｇｅｔ邋Ｓｗｉｃｔｈ逡逑圖２．１［１３］使用Ｐ４配置交換機(jī)的流程逡逑圖２．２詳細(xì)描述了邋Ｐ４交換機(jī)處理器的模型。其中，配置模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包頭部逡逑解析器的實(shí)現(xiàn)，設(shè)置ｍａｔｃｈ邋＋邋ａｃｔｉｏｎ階段流表的執(zhí)行順序，并指定每個(gè)階段需要用逡逑到的數(shù)據(jù)包頭部字段。配置模塊決定了交換機(jī)支持的協(xié)議和數(shù)據(jù)包處理的方式。逡逑派發(fā)階段則負(fù)責(zé)向ｍａｔｃｈ邋＋邋ａｃｔｉｏｎ表添加、刪除或修改表項(xiàng)。派發(fā)模塊決定了在給逡逑定時(shí)間段內(nèi)應(yīng)用于數(shù)據(jù)包的處理規(guī)則。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)交換機(jī)時(shí)，首先由解析器進(jìn)逡逑行數(shù)據(jù)包頭部解析。解析器辨識(shí)和提取頭部字段，數(shù)據(jù)部分則直接放入緩存區(qū)。逡逑隨后，提取的頭部字段被依次發(fā)送到各階段的ｍａｔｃｈ邋＋邋ａｃｔｉｏｎ表。Ｍａｔｃｈ邋＋邋ａｃｔｉｏｎ逡逑的操作被分為入口（ｉｎｇｒｅｓｓ）和出口（ｅｇｒｅｓｓ）兩個(gè)階段，每個(gè)階段都能夠?qū)?shù)據(jù)逡逑包頭部進(jìn)行修改。Ｉｎｇｒｅｓｓ階段的ｍａｔｃｈ邋＋邋ａｃｔｉｏｎ操作決定了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)端口，逡逑以及數(shù)據(jù)包最終進(jìn)入的轉(zhuǎn)發(fā)等待隊(duì)列。在ｉｎｇｒｅｓｓ階段，數(shù)據(jù)包可能被轉(zhuǎn)發(fā)、復(fù)制逡逑（用于組播）、丟棄

逡逑圖２．３使用Ｐ４實(shí)現(xiàn)示例應(yīng)用的部分代碼逡逑圖２．３展示了在ＳＤＮ交換機(jī)上使用Ｐ４實(shí)現(xiàn)該應(yīng)用的關(guān)鍵代碼。關(guān)鍵字逡逑“ｐａｒｓｅｒ”定義了數(shù)據(jù)包頭部的解析過程。數(shù)據(jù)包頭部解析完畢后，數(shù)據(jù)包進(jìn)入逡逑ｉｎｇｒｅｓｓ階段。關(guān)鍵字“ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｉｎｇｒｅｓｓ”定義了該階段對(duì)數(shù)據(jù)包的執(zhí)行的處理操作。逡逑交換機(jī)首先查看ｉｐｖ４協(xié)議頭部的ｔｔｌ字段的值是否為初始值６４。ｔｔｌ字段的值將在逡逑１４逡逑

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本文編號(hào)：2756431