軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制平面和數(shù)據(jù)平面的分離,使得網(wǎng)絡(luò)的可編程性越來(lái)越高。OpenFlow是SDN中最早的實(shí)現(xiàn)技術(shù),OpenFlow將數(shù)據(jù)平面設(shè)備的行為抽象為“匹配+動(dòng)作”的處理范式,并基于該抽象設(shè)計(jì)了與控制平面的協(xié)議接口。然而,OpenFlow的數(shù)據(jù)平面采用協(xié)議依賴(lài)的設(shè)計(jì),仍1舊限制了網(wǎng)絡(luò)的可編程性。近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷發(fā)展,新協(xié)議新業(yè)務(wù)不斷出現(xiàn),協(xié)議無(wú)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)(PIF)技術(shù)的研究得到了越來(lái)越多的人的關(guān)注。協(xié)議無(wú)感知轉(zhuǎn)發(fā)(POF)是首個(gè)基于PIF思想提出的技術(shù),旨在使數(shù)據(jù)平面可以擺脫對(duì)特定協(xié)議的依賴(lài),支持任意協(xié)議字段的匹配和處理。然而,當(dāng)前POF作為新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在發(fā)展上仍1舊面臨著如下問(wèn)題:1)缺乏完善的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境支持。支持POF的控制器和交換機(jī)極少。2)交換機(jī)流表資源有限。SDN交換機(jī)的中的流表匹配可以實(shí)現(xiàn)非常精確的細(xì)粒度的流量管控,然而通常實(shí)現(xiàn)表的硬件資源(TCAM等)較為昂貴且能耗高,如何在細(xì)粒度的流量控制下減少流表資源開(kāi)銷(xiāo)是一個(gè)有待進(jìn)一步研究的方向。3)缺乏支持協(xié)議無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。根據(jù)底層物理網(wǎng)絡(luò)資源向租戶(hù)提供支持自定義協(xié)議匹配和處理的虛擬網(wǎng)絡(luò)有著非常誘人的前景。本文針對(duì)以上POF面臨的問(wèn)題,逐一設(shè)計(jì)了解決方案。具體的研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下:·在控制平面上,我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有完整POF功能的控制器。該控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)POF交換機(jī)的管控,并且提供了 POF相關(guān)的北向接口,有利于協(xié)議無(wú)關(guān)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。在數(shù)據(jù)平面上,我們通過(guò)利用DPDK技術(shù)加速了 POF軟件交換機(jī)的數(shù)據(jù)包處理能力。并且,我們還搭建了跨廣域網(wǎng)的POF網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)床,并在其中部署了所研制的POF控制器和交換機(jī)�！せ赑OF設(shè)計(jì)了一套源路由轉(zhuǎn)發(fā)方案,即POSR。該方案設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的源路由首部,并使用POF提供的流指令集設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)的包處理流程。相比較傳統(tǒng)方案,POSR可有效減少首部封裝開(kāi)銷(xiāo),并減少交換機(jī)中流表項(xiàng)的使用�！ぬ岢霾�(shí)現(xiàn)了基于協(xié)議無(wú)關(guān)概念下的SDN網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺(tái),即SR-PVX。在SR-PVX中,通過(guò)源路由轉(zhuǎn)發(fā)和流表虛擬化技術(shù),可以高效地為租戶(hù)提供支持POF編程的虛擬SDN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TP393.02
【部分圖文】：

封閉的生態(tài)環(huán)境同時(shí)也抑制了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新。逡逑軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Ｓｏｆｔｗａｒｅ－Ｄｅｆｉｎｅｄ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ，邋ＳＤＮ）是針對(duì)以上問(wèn)題提出的一逡逑種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類(lèi)型。如圖１．１所示是ＳＤＮ網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖［１０，邋１１］。這種架構(gòu)以控制逡逑平面和數(shù)據(jù)平面分離為基本原則，采用開(kāi)放且標(biāo)準(zhǔn)化的控制面數(shù)據(jù)面之間的通逡逑信協(xié)議（南向通信接口），使得網(wǎng)絡(luò)的控制和管理不依賴(lài)于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，并逡逑能夠提供一套靈活的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序編程接口（北向通信接口），方便網(wǎng)絡(luò)管理員逡逑通過(guò)一個(gè)邏輯集中的控制平面使用軟件靈活的對(duì)數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)行為進(jìn)行編程。逡逑ＯｐｅｎＦｌｏｗ［１２］是最著名的ＳＤＮ實(shí)現(xiàn)技術(shù)，其誕生于斯坦福大學(xué)的Ｃｌｅａｎ邋Ｓｌａｔｅ逡逑項(xiàng)目，由Ｎｉｃｋ邋ＭｃＫｅｏｗｎ教授等人提出。如圖１．２所示，ＯｐｅｎＦｌｏｗ采用了數(shù)據(jù)平逡逑面和控制平面分離的設(shè)計(jì)，其數(shù)據(jù)平面采用“Ｍａｔｃｈ－ａｎｄ－Ａｃｔｉｏｎ”的行為抽象，網(wǎng)逡逑絡(luò)設(shè)備的控制平面功能被抽取到一個(gè)遠(yuǎn)程集中式的控制器中，只保留了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)逡逑發(fā)路徑（ｄａｔａｐａｔｈ）和簡(jiǎn)單的控制支撐功能�？刂破骱徒粨Q機(jī)之間的通信接口采逡逑１逡逑

圖１．３協(xié)議無(wú)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)［２］逡逑

圖１．２邋ＯｐｅｎＦＩｏｗ交換機(jī)［１】逡逑

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本文編號(hào)：2815630