本文關(guān)鍵詞：OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包解析方法的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： OpenFlow 報(bào)文解析 流表匹配 多核平臺(tái)

【摘要】：近年來(lái),伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,它已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡墨@取即時(shí)信息的平臺(tái)。而且現(xiàn)有技術(shù)在多年的積累和發(fā)展之后,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議�；A(chǔ)可能會(huì)阻礙網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新試驗(yàn)的正常數(shù)據(jù)通信，，成為網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新型試驗(yàn)進(jìn)行的瓶頸。這個(gè)問(wèn)題成為新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中推廣使用的一大障礙,使得新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很難再實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生大的影響。 OpenFlow作為一種基于SDN的新型網(wǎng)絡(luò)交換模型它以控制平面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面相分離為核心思想,使得網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)集中化管理,并且它是一種協(xié)議無(wú)關(guān)的交換模型,能夠?qū)崿F(xiàn)底層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)上層應(yīng)用是透明的。另外,從軟件定義網(wǎng)絡(luò)的命名就可以看出,它有天生的可編程性,因此在靈活性、可擴(kuò)展性方面具有很大優(yōu)勢(shì),這也使得網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化管理和可控性得到了極大的提高。它展現(xiàn)出來(lái)的各種特性能夠很好地解決目前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所面臨的規(guī)模擴(kuò)展性差、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活性差的問(wèn)題,并且能夠適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)中的各種業(yè)務(wù)需求。 雖然經(jīng)過(guò)近些年的不斷發(fā)展,OpenFlow已經(jīng)成為SDN領(lǐng)域中非常重要的南向標(biāo)準(zhǔn)接口之一,但它在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中仍然存在著問(wèn)題和挑戰(zhàn)。(1)轉(zhuǎn)發(fā)性能不高。OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中所有報(bào)文處理均由流表規(guī)則決定,而不是采用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分層進(jìn)行。在一組流表中同時(shí)包含了傳統(tǒng)協(xié)議棧中二層、三層、四層的協(xié)議信息,而這就會(huì)造成單條流表項(xiàng)包含多層協(xié)議棧的字段,當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)文在OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中流轉(zhuǎn)時(shí),需要參與匹配的字段相對(duì)于傳統(tǒng)交換設(shè)備要大很多。這雖然在一定程度上保證了網(wǎng)絡(luò)的靈活程度,但是卻造成轉(zhuǎn)發(fā)性能下降的問(wèn)題。(2)流表規(guī)模。在傳統(tǒng)的交換設(shè)備中,采用TCAM作為存儲(chǔ)器的匹配字段長(zhǎng)度均按照字段本身長(zhǎng)度進(jìn)行存儲(chǔ),并通過(guò)設(shè)定最大值的方式獲取較小的存儲(chǔ)消耗。而在OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中,對(duì)于協(xié)議字段長(zhǎng)度不再進(jìn)行區(qū)分,一律采用最大長(zhǎng)度作為存儲(chǔ)單元。在OpenFlow VI.0中,流表項(xiàng)匹配字段長(zhǎng)度就達(dá)到252bit,而在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中中通常只有60bit到80bit。而在現(xiàn)有的OpenFlow版本中,匹配字段不斷增加,使得流表規(guī)模也相應(yīng)增大。 本文對(duì)于OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中存在的上述問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的研究。首先,在了解OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中軟件交換機(jī)報(bào)文解析過(guò)程和傳統(tǒng)的軟件報(bào)文解析方法的基礎(chǔ)上,提出了一種針對(duì)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文解析結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了對(duì)于OpenFlow軟件交換機(jī)報(bào)文解析性能的提升。其次,研究了OpenFlow軟件交換機(jī)的流表結(jié)構(gòu)及流表匹配詳細(xì)流程,設(shè)計(jì)出了一種流表快速匹配模型,通過(guò)該模型可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)報(bào)文在流表中的匹配流程,提升從報(bào)文解析到報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的速率。最后,針對(duì)多核平臺(tái)的特點(diǎn),提出了整個(gè)報(bào)文解析模型的軟件并行化實(shí)施方案。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的改進(jìn)模型對(duì)于數(shù)據(jù)報(bào)文在OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)性能的提升具有很大的作用。
【關(guān)鍵詞】：OpenFlow 報(bào)文解析 流表匹配 多核平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP393.04
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題背景及意義10-13
• 1.1.1 未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的要求11
• 1.1.2 對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究11-13
• 1.2 研究?jī)?nèi)容及意義13-15
• 1.3 本文創(chuàng)新點(diǎn)15
• 1.4 論文內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)綜述15-17
• 第二章 OpenFlow相關(guān)研究17-24
• 2.1 OpenFlow概述17
• 2.2 OpenFLow網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)17-22
• 2.2.1 OpenFlow控制器17-18
• 2.2.2 OpenFlow交換機(jī)18-22
• 2.3 報(bào)文分類及原理22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第三章 OPENFLOW網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文解析機(jī)制24-30
• 3.1 引言24-25
• 3.2 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)25-26
• 3.3 協(xié)議解析二叉樹(shù)模型26-29
• 3.3.1 協(xié)議解析二叉樹(shù)的構(gòu)建27-28
• 3.3.2 數(shù)據(jù)報(bào)文解析模塊解析過(guò)程28-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第四章 解析結(jié)果與流表快速匹配模型30-40
• 4.1 引言30
• 4.2 解析結(jié)果特征碼提取30-31
• 4.3 流表快速匹配模型31-39
• 4.3.1 流表快速匹配模型的構(gòu)建33-34
• 4.3.2 匹配模型的動(dòng)態(tài)調(diào)整策略34-38
• 4.3.3 流表快速匹配模型的操作方案38-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 多核平臺(tái)軟件并行優(yōu)化技術(shù)40-48
• 5.1 軟件并行化概述40
• 5.2 系統(tǒng)線程分配40-42
• 5.2.1 線程類別的定義40-41
• 5.2.2 系統(tǒng)工作模式定義41
• 5.2.3 并行工作模式分解41-42
• 5.3 數(shù)據(jù)報(bào)文解析模型的架構(gòu)42-44
• 5.3.1 模型架構(gòu)概述42-43
• 5.3.2 模塊之間的關(guān)系分解43
• 5.3.3 系統(tǒng)模塊在多核平臺(tái)下優(yōu)化43-44
• 5.4 解析結(jié)構(gòu)在多核平臺(tái)下的優(yōu)化44-46
• 5.4.1 解析結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分解44-46
• 5.4.2 解析結(jié)構(gòu)的任務(wù)分解46
• 5.5 流表快速匹配模型在多核平臺(tái)下的優(yōu)化46-47
• 5.3.1 流表快速匹配模型的數(shù)據(jù)分解46-47
• 5.4.2 快速匹配模型的任務(wù)分解47
• 5.6 本章小結(jié)47-48
• 第六章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析48-54
• 6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和平臺(tái)48-49
• 6.2 實(shí)驗(yàn)流程49-51
• 6.2.1 報(bào)文解析結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)對(duì)比實(shí)驗(yàn)49
• 6.2.2 流表快速匹配模型與現(xiàn)有多級(jí)流表對(duì)比試驗(yàn)49-50
• 6.2.3 軟件并行性優(yōu)化前后模型性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)50-51
• 6.3 結(jié)果及分析51-54
• 6.3.1 報(bào)文解析結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)對(duì)比實(shí)驗(yàn)51
• 6.3.2 流表快速匹配模型與現(xiàn)有多級(jí)流表對(duì)比實(shí)驗(yàn)51-52
• 6.3.3 軟件并行性優(yōu)化前后模型性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)52-54
• 第七章 總結(jié)和展望54-56
• 7.1 本文工作總結(jié)54-55
• 7.2 未來(lái)工作展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-58
• 致謝58

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 劉中金;李勇;蘇厲;金德鵬;曾烈光;;彈性協(xié)議可定制的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面結(jié)構(gòu)及其映射算法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2014年07期

2 呂昭;李韜;;基于OpenFlow的報(bào)文分類算法研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2014年05期

3 董永吉;郭云飛;;面向轉(zhuǎn)發(fā)的雙向高速報(bào)文解析結(jié)構(gòu)[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

4 吳承治;羅正華;;可編程的網(wǎng)絡(luò)——軟件定義網(wǎng)絡(luò)(續(xù))[J];現(xiàn)代傳輸;2013年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 楊帆;基于多核平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)研究與優(yōu)化[D];北京郵電大學(xué);2011年

本文編號(hào)：806032