本文關鍵詞：SDN網(wǎng)絡中資源偏好感知的路由與內(nèi)容緩存機制研究

  更多相關文章： SDN ICN SD-ICN 流表 批路由 網(wǎng)絡內(nèi)緩存

【摘要】：軟件定義網(wǎng)絡(SDN)和信息中心網(wǎng)絡(1CN)是未來網(wǎng)絡發(fā)展的兩大方向。通過轉(zhuǎn)發(fā)平面和控制平面的分離,SDN網(wǎng)絡實現(xiàn)了從傳統(tǒng)分布式網(wǎng)絡到集中式網(wǎng)絡架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。鑒于現(xiàn)有網(wǎng)絡越來越多的內(nèi)容分發(fā)的需求,通過內(nèi)容命名和網(wǎng)絡內(nèi)緩存等方式,ICN網(wǎng)絡實現(xiàn)了從傳統(tǒng)主機為中心的網(wǎng)絡到信息、(內(nèi)容)為中心的網(wǎng)絡架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。將SDN和ICN融合成軟件定義信息中心網(wǎng)絡(SD-ICN),可同時繼承SDN和ICN網(wǎng)絡的優(yōu)點,實現(xiàn)了對ICN網(wǎng)絡的集中控制。SD-ICN控制平面可以通過編程實現(xiàn)復雜的邏輯決策,而轉(zhuǎn)發(fā)平面只需根據(jù)控制平面的指令執(zhí)行簡單的操作。SD-ICN正得到越來越多的研究者的關注。SDN網(wǎng)絡控制平面基于OpenFlow協(xié)議實現(xiàn)對數(shù)據(jù)平面的集中管理,并通過向OpenFlow交換機下發(fā)流表控制交換機的行為。OpenFlow交換機的流表存儲基于三態(tài)內(nèi)容尋址存儲器(TCAM)實現(xiàn)。TCAM查詢速度快、能耗高,導致可用TCAM資源受限,因此交換機的流表資源是有限的昂貴資源�，F(xiàn)有一些ICN網(wǎng)絡架構(gòu)(如命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡NDN)很難實現(xiàn)對網(wǎng)絡內(nèi)容的集中控制,導致網(wǎng)絡內(nèi)容查找效率低,內(nèi)容路由不可靠。同時,ICN網(wǎng)絡的on-path緩存策略(如LCE)使得流行內(nèi)容在網(wǎng)絡中大量復制,導致緩存冗余。針對上述問題,本文分別提出了對應的路由和緩存策略,以有效使用網(wǎng)絡資源。論文的主要貢獻如下：(1)針對SDN網(wǎng)絡中流表和帶寬資源有限性的問題,本文首先提出了SDN網(wǎng)絡中資源偏好感知的批路由策略BRP-SA。SDN網(wǎng)絡中有限的交換機流表資源限制了流經(jīng)節(jié)點的業(yè)務流數(shù)目,有限的帶寬資源限制了流經(jīng)鏈路的業(yè)務流數(shù)據(jù)流量。BRP-SA將業(yè)務流分為長流和短流,并基于業(yè)務流特點分別定義帶寬資源偏好和流表資源偏好度�；赟DN網(wǎng)絡集中控制的特點,BRP-SA提出使用批路由策略處理多個同時到達SDN控制器的業(yè)務流請求。仿真結(jié)果表明,BRP-SA算法可以有效地均衡流表資源和帶寬資源的使用,因此可以使網(wǎng)絡接納更多的業(yè)務流請求。(2)本文將SDN和ICN融合,提出了一種新的SD-ICN網(wǎng)絡架構(gòu),并擴展OpenFlow協(xié)議使其支持內(nèi)容相關的操作。SD-ICN實現(xiàn)了對ICN網(wǎng)絡的集中控制,亦簡化了ICN網(wǎng)絡內(nèi)容相關的操作流程。針對緩存策略,本文基于SD-ICN網(wǎng)絡集中式的特點,提出了SD-ICN網(wǎng)絡中資源偏好感知的反應式鄰居緩存策略PRNC。PRNC考慮了內(nèi)容請求的流行度及其對鏈路帶寬和節(jié)點存儲資源的偏好度,充分利用了內(nèi)容請求和網(wǎng)絡拓撲的特性,將網(wǎng)絡流行內(nèi)容緩存在內(nèi)容請求者的鄰居節(jié)點。仿真結(jié)果表明PRNC可以實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點存儲資源和鏈路帶寬資源的均衡使用,降低網(wǎng)絡緩存冗余、減少網(wǎng)絡內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)流量,同時在高負載時可緩解網(wǎng)絡擁塞。
【關鍵詞】：SDN ICN SD-ICN 流表 批路由 網(wǎng)絡內(nèi)緩存
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.0
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 SDN網(wǎng)絡研究背景14-19
• 1.1.1 SDN網(wǎng)絡產(chǎn)生的動機14-16
• 1.1.2 SDN網(wǎng)絡架構(gòu)概述16-18
• 1.1.3 應用感知SDN網(wǎng)絡18-19
• 1.2 ICN網(wǎng)絡研究背景19-24
• 1.2.1 ICN產(chǎn)生背景19-20
• 1.2.2 ICN基本思想20-21
• 1.2.3 ICN架構(gòu)概述21-24
• 1.3 SDN網(wǎng)絡交換機流表資源有限性24-25
• 1.4 ICN網(wǎng)絡架構(gòu)及其緩存挑戰(zhàn)25-26
• 1.4.1 現(xiàn)有ICN架構(gòu)的挑戰(zhàn)25
• 1.4.2 ICN緩存面臨的挑戰(zhàn)25-26
• 1.5 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)26-28
• 第2章 SDN/ICN網(wǎng)絡中路由和緩存機制相關研究28-38
• 2.1 SDN網(wǎng)絡中路由相關研究28-30
• 2.1.1 SDN網(wǎng)絡中流表資源有限性相關研究28-30
• 2.1.2 SDN網(wǎng)絡中批路由相關研究30
• 2.2 SD-ICN網(wǎng)絡架構(gòu)概述30-35
• 2.2.1 現(xiàn)有SD-ICN架構(gòu)30-33
• 2.2.2 SD-ICN架構(gòu)可擴展性研究33-35
• 2.3 ICN網(wǎng)絡下的緩存機制研究概述35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 SDN網(wǎng)絡中資源偏好感知的批路由策略38-48
• 3.1 BRP問題描述38-40
• 3.1.1 批路由問題38-39
• 3.1.2 交換機流表資源受限39-40
• 3.1.3 業(yè)務資源偏好40
• 3.2 BRP系統(tǒng)模型40-43
• 3.2.1 業(yè)務資源偏好度定義40-41
• 3.2.2 單位路由開銷定義41
• 3.2.3 優(yōu)化模型41-43
• 3.3 BRP-SA算法設計43-44
• 3.3.1 BRP-SA算法描述43-44
• 3.3.2 算法性能分析44
• 3.4 BRP-SA算法性能評估44-47
• 3.4.1 仿真場景和參數(shù)44-45
• 3.4.2 仿真結(jié)果和性能分析45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 SD-ICN網(wǎng)絡中資源偏好感知的反應式鄰居緩存策略48-64
• 4.1 引言48-49
• 4.2 SD-ICN網(wǎng)絡架構(gòu)設計49-52
• 4.2.1 SD-ICN架構(gòu)概述49-50
• 4.2.2 OpenFlow協(xié)議擴展50-51
• 4.2.3 內(nèi)容路由和緩存51-52
• 4.3 資源偏好感知反應式鄰居緩存策略52-58
• 4.3.1 系統(tǒng)模型52-53
• 4.3.2 PRNC數(shù)學建模53-55
• 4.3.3 PRNC算法設計55-58
• 4.4 算法性能評估58-62
• 4.4.1 仿真場景和參數(shù)58-59
• 4.4.2 仿真結(jié)果和性能分析59-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第5章 結(jié)束語64-66
• 5.1 論文總結(jié)64-65
• 5.2 研究展望65-66
• 參考文獻66-72
• 致謝72-74
• 在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的研究成果74

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