本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)更新過程中的微環(huán)避免技術(shù)和擁塞避免技術(shù)研究

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【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)越來越流行以及互聯(lián)網(wǎng)對服務(wù)質(zhì)量需求的日趨提高,運營商不得不對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行頻繁更新,然而網(wǎng)絡(luò)配置信息的更新通常引發(fā)一系列造成網(wǎng)絡(luò)性能下降的問題。本文對IP網(wǎng)絡(luò)和SDN網(wǎng)絡(luò)更新中的典型問題進行研究并提出相應(yīng)的解決方案。IP網(wǎng)絡(luò)更新會觸發(fā)路由重收斂,然而所有路由器不能保證在同一時刻收到新的鏈路狀態(tài)并啟用收斂后的轉(zhuǎn)發(fā)表,從而可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包陷入轉(zhuǎn)發(fā)路徑形成的暫時環(huán)路,即微環(huán)(micro loop),該問題由于帶來潛在的延時增大和丟包風(fēng)險而成為IP網(wǎng)絡(luò)更新時的主要問題。SDN網(wǎng)絡(luò)更新通常通過對交換機重新配置流表來實現(xiàn),然而SDN交換機很難甚至不可能嚴(yán)格同步地執(zhí)行更新操作,從而導(dǎo)致進入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包沿著由新、舊流表組合的混合規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā),即網(wǎng)絡(luò)不一致問題,該問題可能進一步引發(fā)數(shù)據(jù)黑洞、微環(huán)和數(shù)據(jù)安全等問題。由于SDN架構(gòu)強大的流控能力和SDN應(yīng)用對服務(wù)質(zhì)量的高要求,從而如何保證網(wǎng)絡(luò)一致性是SDN更新廣泛關(guān)注的問題。然而,即使網(wǎng)絡(luò)一致性得到滿足,網(wǎng)絡(luò)也無法保證所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)同時遵循新/舊流表,從而可能導(dǎo)致某些鏈路因為同時承載新流表流量和舊流表流量而發(fā)生短暫擁塞。本文的研究工作主要分為以下方面。1)本文研究分析當(dāng)前兩種主流IP微環(huán)避免技術(shù):OFIB技術(shù)和OMA技術(shù)。OFIB技術(shù)通過直接控制路由器的FIB更新時刻以達到路由重收斂過程中沒有微環(huán)形成的目的。OMA技術(shù)分多階段漸進地調(diào)整鏈路權(quán)重到目標(biāo)值以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更新,其中每個階段將鏈路權(quán)重調(diào)整到一個中間值,該值保證了路由重收斂過程不出現(xiàn)微環(huán)。與OFIB技術(shù)相比較,OMA技術(shù)因其更優(yōu)的擴展性與易實現(xiàn)性得到更廣泛的關(guān)注和認同。2)針對現(xiàn)有基于OMA技術(shù)的微環(huán)避免算法計算復(fù)雜度高的缺點,本文提出了一種低復(fù)雜度的微環(huán)避免算法(A Low-Complexity Micro-Loop Avoidance Algorithm,LCMLAA),LCMLAA定義“權(quán)重區(qū)間”并利用區(qū)間重疊的特點直接計算中間值,同時保證其數(shù)目最少。3)本文研究分析當(dāng)前三種主流SDN更新方案:基于序列號的更新方案、基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)的更新方案以及基于版本號的更新方案。基于序列號的更新方案設(shè)計所有流表項的更新序列信息表,控制器定時執(zhí)行表中的指令組以實現(xiàn)更新�；诖鎯D(zhuǎn)發(fā)的更新方案在更新期間將部分數(shù)據(jù)包上傳給控制器緩存,待更新結(jié)束后再將數(shù)據(jù)包下發(fā)到數(shù)據(jù)平面�；诎姹咎柕母路桨咐妙~外的數(shù)據(jù)標(biāo)簽來區(qū)分新、舊兩套規(guī)則。與另外兩種更新方案相比較,基于版本號的更新方案是唯一能夠保證網(wǎng)絡(luò)一致性的方案。4)針對基于版本號的更新方案未能解決鏈路擁塞的不足,本文提出擁塞避免更新策略,其主要思想是安排一種更新順序使得業(yè)務(wù)流從舊規(guī)則有序地遷移到新規(guī)則的過程中沒有鏈路被擁塞�；谏鲜鰮砣苊飧虏呗�,本文提出面向節(jié)點的擁塞避免快速更新算法(Congestion Avoidance and Fast Update Algorithm,CAFUA)與面向業(yè)務(wù)流的擁塞避免快速更新啟發(fā)式算法(ATOmic-MIP,ATOMIP)。前者研究了以節(jié)點為更新單位(即從同一個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)的流量被一次遷移)的節(jié)點更新順序問題,旨在減少控制器與交換機間的控制信令開銷以及降低交換機性能差異對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。后者研究以單個業(yè)務(wù)流為更新單位(即從同一個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)的多個業(yè)務(wù)流允許分多次遷移)的業(yè)務(wù)流更新順序問題,目標(biāo)是充分利用SDN的精細控制能力以獲得較少的更新輪數(shù)和提高對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)更新的適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：IP網(wǎng)絡(luò) 軟件定義網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)更新 微環(huán) 擁塞
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.06
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 縮略詞表15-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 引言16-17
• 1.2 研究內(nèi)容以及研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)更新的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 本文主要貢獻和內(nèi)容安排19-21
• 第二章 IP網(wǎng)絡(luò)更新方法研究21-27
• 2.1 研究背景21
• 2.2 IP網(wǎng)絡(luò)更新中的問題21-22
• 2.3 現(xiàn)有微環(huán)避免技術(shù)介紹和比較22-26
• 2.3.1 OFIB技術(shù)23-25
• 2.3.1.1. FIB更新順序的計算23-24
• 2.3.1.2. 在協(xié)議上的實現(xiàn)方案24-25
• 2.3.2 OMA技術(shù)25
• 2.3.3 微環(huán)避免技術(shù)比較25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于OMA技術(shù)的微環(huán)避免算法研究27-49
• 3.1 基于OMA技術(shù)的微環(huán)避免算法研究現(xiàn)狀27-38
• 3.1.1 Disruption算法28-31
• 3.1.2 Graceful算法31-36
• 3.1.2.1 重要概念說明31-33
• 3.1.2.2 算法原理33-36
• 3.1.3 仿真及結(jié)果分析36-38
• 3.2 低復(fù)雜度的微環(huán)避免算法38-48
• 3.2.1 相關(guān)變量符號說明38-39
• 3.2.2 算法原理39-42
• 3.2.3 算法的工程可行性分析與比較42-44
• 3.2.4 仿真及結(jié)果分析44-48
• 3.2.4.1 仿真環(huán)境設(shè)置44-45
• 3.2.4.2 仿真性能對比與分析45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第四章 SDN更新方法研究49-58
• 4.1 研究背景49-50
• 4.2 SDN更新面臨的挑戰(zhàn)50-52
• 4.3 分析和比較現(xiàn)有的SDN更新方案52-57
• 4.3.1 基于序列號的更新方案52-54
• 4.3.2 基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)的更新方案54-55
• 4.3.3 基于版本號的更新機制55-56
• 4.3.4 SDN更新方案比較56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 基于版本號的更新機制的擁塞避免算法研究58-86
• 5.1 版本號更新機制中的問題及研究現(xiàn)狀58-61
• 5.1.1 TCAM消耗問題及其研究現(xiàn)狀58
• 5.1.2 鏈路擁塞問題及其研究現(xiàn)狀58-61
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)模型61-63
• 5.3 問題描述以及基于版本號更新機制的擁塞避免更新策略63-65
• 5.4 面向節(jié)點的擁塞避免快速更新算法65-73
• 5.4.1 順序無關(guān)節(jié)點65-66
• 5.4.2 0-1整數(shù)線性規(guī)劃66-68
• 5.4.3 算法描述68-69
• 5.4.4 適應(yīng)動態(tài)流量69-70
• 5.4.5 仿真及結(jié)果分析70-73
• 5.4.5.1 仿真環(huán)境70
• 5.4.5.2 仿真參數(shù)說明70-71
• 5.4.5.3 仿真性能比較與分析71-73
• 5.5 面向業(yè)務(wù)流的擁塞避免快速更新啟發(fā)式算法73-84
• 5.5.1 混合整數(shù)規(guī)劃描述74-75
• 5.5.2 擁塞風(fēng)險鏈路75-77
• 5.5.3 算法描述77-79
• 5.5.4 資源死鎖對算法影響79-80
• 5.5.5 仿真及結(jié)果分析80-84
• 5.5.5.1 仿真環(huán)境80
• 5.5.5.2 仿真參數(shù)說明80-81
• 5.5.5.3 仿真性能比較與分析81-84
• 5.6 本章小結(jié)84-86
• 第六章 論文總結(jié)86-88
• 6.1 本文研究工作總結(jié)86-87
• 6.2 未來研究工作展望87-88
• 致謝88-89
• 參考文獻89-93
• 攻碩期間取得的研究成果93-94

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4 羅龍;網(wǎng)絡(luò)更新過程中的微環(huán)避免技術(shù)和擁塞避免技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

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本文編號：753520