發(fā)布時(shí)間：2017-08-07 08:03

  本文關(guān)鍵詞：一種層次化SDN控制面架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為世界上應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施之一,伴隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn),互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模也在快速增長(zhǎng),而傳統(tǒng)基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)體系由于其先天設(shè)計(jì)不足存在靈活性差、管控復(fù)雜,導(dǎo)致利用率低下等問(wèn)題,已經(jīng)無(wú)法滿足互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的需求,各個(gè)國(guó)家的企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)都已經(jīng)開始著手新一代互聯(lián)網(wǎng)的研究。在這種背景下軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)應(yīng)運(yùn)而生,作為一種新型網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu),其最主要特點(diǎn)是將網(wǎng)絡(luò)中的控制面與數(shù)據(jù)面分離,由SDN的控制面掌控全局網(wǎng)絡(luò)資源,網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涫占�、路由�?jì)算、流量管理等功能在控制器中完成,而數(shù)據(jù)面中的交換機(jī)只保留轉(zhuǎn)發(fā)功能,控制器與交換機(jī)之間通過(guò)OpenFlow協(xié)議通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制。目前SDN多以單一集中式控制器為主,這種方式雖然簡(jiǎn)單易部署,但是在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,控制器有限的資源與處理能力將造成網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性問(wèn)題,因此本文的研究工作重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能夠改進(jìn)SDN可擴(kuò)展性的控制面架構(gòu)。本文首先闡述了SDN的體系架構(gòu)與特征,對(duì)OpenFlow技術(shù)相關(guān)的控制器、交換機(jī)以及OpenFlow協(xié)議做了深入了解,之后對(duì)業(yè)界主要的三類針對(duì)SDN可擴(kuò)展性問(wèn)題的解決方案進(jìn)行了舉例說(shuō)明分析,理解了它們的技術(shù)特征與優(yōu)缺點(diǎn)。然后以此為基礎(chǔ)結(jié)合拓?fù)渚酆系乃枷?提出了一種層次化控制面架構(gòu),該架構(gòu)在控制面中以樹狀結(jié)構(gòu)部署多控制器,通過(guò)分區(qū)與聚合將大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抽象成分層的小規(guī)模網(wǎng)絡(luò),限制每個(gè)控制器管理網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,降低了控制面的決策代價(jià),從而改進(jìn)了SDN網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。最后改造了開源控制器Ryu使其支持層次化控制面架構(gòu),并利用Mininet網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)進(jìn)行了層次化控制面架構(gòu)的相關(guān)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了架構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性與合理性。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 軟件定義網(wǎng)絡(luò) OpenFlow 控制面 層次架構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP393.02
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 研究背景11-14
• 1.2 本文主要研究工作14
• 1.3 本文的組織結(jié)構(gòu)14-16
• 2 SDN/OpenFlow相關(guān)研究16-31
• 2.1 SDN概述16-18
• 2.2 OpenFlow概述18-25
• 2.2.1 控制器18-19
• 2.2.2 OpenFlow交換機(jī)19-22
• 2.2.3 數(shù)據(jù)分組的處理流程22-23
• 2.2.4 OpenFlow協(xié)議23-25
• 2.3 SDN可擴(kuò)展性研究現(xiàn)狀25-30
• 2.3.1 控制面多線程技術(shù)方案25-26
• 2.3.2 數(shù)據(jù)面引入邏輯控制方案26-27
• 2.3.3 分布式控制面解決方案27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 層次化控制面架構(gòu)的設(shè)計(jì)31-47
• 3.1 層次化控制面架構(gòu)概述31-34
• 3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾碓O(shè)計(jì)34-41
• 3.2.1 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)34-37
• 3.2.2 區(qū)域劃分與拓?fù)渚酆喜呗?/span>37-39
• 3.2.3 拓?fù)渫皆O(shè)計(jì)39-41
• 3.3 數(shù)據(jù)流建立41-43
• 3.3.1 域內(nèi)數(shù)據(jù)流建立過(guò)程41-42
• 3.3.2 域間數(shù)據(jù)流建立過(guò)程42-43
• 3.4 層次化控制面架構(gòu)總結(jié)分析43-46
• 3.4.1 控制面的決策代價(jià)43-44
• 3.4.2 控制面的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度44
• 3.4.3 網(wǎng)絡(luò)的可控性44-45
• 3.4.4 網(wǎng)絡(luò)的可靠性45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 層次化控制面架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)47-58
• 4.1 Ryu控制器47-48
• 4.2 控制器總體設(shè)計(jì)48-49
• 4.3 拓?fù)涔芾砟K49-54
• 4.3.1 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)與同步49-52
• 4.3.2 拓?fù)渖?/span>52-53
• 4.3.3 拓?fù)渚酆?/span>53-54
• 4.4 路由管理模塊54-57
• 4.4.1 數(shù)據(jù)流建立54-55
• 4.4.2 選路算法55-56
• 4.4.3 上層流表分析56-57
• 4.5 北向組件模塊57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 層次化控制面架構(gòu)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證58-68
• 5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境58-60
• 5.1.1 Mininet58
• 5.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x58-59
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境部署59-60
• 5.2 層次化控制面架構(gòu)拓?fù)涔芾韺?shí)驗(yàn)60-62
• 5.2.1 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.2.2 拓?fù)渚酆蠈?shí)驗(yàn)61
• 5.2.3 拓?fù)渫綄?shí)驗(yàn)61-62
• 5.2.4 拓?fù)涔芾韺?shí)驗(yàn)小結(jié)62
• 5.3 層次化控制面架構(gòu)通信實(shí)驗(yàn)62-66
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.3.2 網(wǎng)絡(luò)域間驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.3.3 通信實(shí)驗(yàn)小結(jié)66
• 5.4 層次化控制面架構(gòu)性能實(shí)驗(yàn)66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 6 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 論文總結(jié)68
• 6.2 工作展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 作者簡(jiǎn)歷72-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

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4 江國(guó)龍;付斌章;陳明宇;張立新;;SDN控制器的調(diào)研和量化分析[J];計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索;2014年06期

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4 隋勇踐;一種層次化SDN控制面架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2016年

5 馬文婷;基于OpenFlow的SDN控制器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

6 代游;SDN控制架構(gòu)及應(yīng)用開發(fā)的研究和設(shè)計(jì)[D];浙江工商大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：633570