本文關(guān)鍵詞：基于SDN的數(shù)據(jù)中心流量工程研究

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【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益普及,現(xiàn)行的互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)承受的負(fù)荷越來越重,網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)反應(yīng)也越來越慢,導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)承載難以提升,用戶體驗(yàn)不能最優(yōu),這些問題成為了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的熱點(diǎn)問題。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)順應(yīng)潮流適時(shí)地提出,以其核心思想“報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)與數(shù)據(jù)控制分離”日漸被研究人員接受,SDN成為近幾年互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域相當(dāng)活躍的一個(gè)研究方向,尤其當(dāng)前基于OpenFlow協(xié)議的SDN相關(guān)課題研究越來越多,本文亦采用OpenFlow協(xié)議的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行論述。基于SDN的流量工程研究必須有一個(gè)具體的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。本文主要在虛擬環(huán)境中仿真出了一個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中,利用Mininet設(shè)計(jì)出一個(gè)具有良好擴(kuò)展性并適用于數(shù)據(jù)中心的胖樹型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu);在該結(jié)構(gòu)上,POX控制器與各個(gè)交換機(jī)相連,收集整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?為了提升轉(zhuǎn)發(fā)速度,設(shè)計(jì)了采用代理方式處理ARP的請(qǐng)求;根據(jù)POX收集的多條路徑表和主機(jī)交換機(jī)映射表信息,采用輪詢算法實(shí)現(xiàn)控制器選路、交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組的功能,從而控制各條線路數(shù)據(jù)流,達(dá)到負(fù)載均衡的目的。由于流媒體視頻對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求最敏感,所以構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)上,利用SDN技術(shù)設(shè)計(jì)了能夠順利保障流媒體視頻的方案。根據(jù)兩種常見的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,采用不同的算法實(shí)現(xiàn)不同流的路由選擇。首先通過識(shí)別和注冊(cè)的方式區(qū)分不同的流量類型;其次根據(jù)流的類型在網(wǎng)絡(luò)中提供QoS保證,對(duì)于數(shù)據(jù)流和視頻流采用不同的處理方式;在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí),通過調(diào)整數(shù)據(jù)流的或者以隨機(jī)丟包的方式調(diào)整普通數(shù)據(jù)流的發(fā)送速度,從而保障視頻流的QoS。最后我們?cè)谠摼W(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)建,路由算法實(shí)現(xiàn)以及均衡負(fù)載等功能做出了詳細(xì)的測(cè)試方案,經(jīng)過測(cè)試,網(wǎng)絡(luò)功能以及代碼均得到了驗(yàn)證。相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)而言,用戶不再需要用機(jī)器語言直接對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行編程。它將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)抽象為一臺(tái)擁有統(tǒng)一資源分配和接口管理的機(jī)器,使得開發(fā)者不再需要關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際架構(gòu)。因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)需要面向的是NOX提供的高層接口而不是底層設(shè)備。
【關(guān)鍵詞】：軟件定義網(wǎng)絡(luò) 流量工程 POX控制器 流媒體視頻
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP308;TP393.06
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 選題依據(jù)11
• 1.2 SDN技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展和使用狀況11-12
• 1.2.1 國外SDN技術(shù)發(fā)展11-12
• 1.2.2 國內(nèi)SDN技術(shù)發(fā)展12
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)12-14
• 第二章 SDN和OPENFLOW技術(shù)14-30
• 2.1 SDN技術(shù)14-18
• 2.1.1 SDN概念14-16
• 2.1.2 SDN技術(shù)框架16-18
• 2.2 OPENFLOW技術(shù)18-27
• 2.2.1 OpenFlow基本概念18
• 2.2.2 OpenFlow結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2.3 OpenFlow交換機(jī)端的架構(gòu)19
• 2.2.4 OpenFlow流表19-25
• 2.2.4.1 流表域19-21
• 2.2.4.2 OpenFlow組表21-22
• 2.2.4.3 匹配域22
• 2.2.4.4 匹配過程22-23
• 2.2.4.5 計(jì)數(shù)器23
• 2.2.4.6 指令23-24
• 2.2.4.7 行動(dòng)集（Action Set）24-25
• 2.2.5 OpenFlow消息25-26
• 2.2.5.1 Controller-to-Switch消息25
• 2.2.5.2 Asynchronous消息25-26
• 2.2.5.3 Symmetric消息26
• 2.2.6 建立鏈接26-27
• 2.2.7 鏈接中斷27
• 2.2.8 加密27
• 2.2.9 OpenFlow控制器27
• 2.3 SDN技術(shù)應(yīng)用27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與流量工程30-39
• 3.1 利用MININET設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/span>30-32
• 3.2 POX收集全局信息32-33
• 3.3 代理方式處理ARP33-34
• 3.4 POX實(shí)現(xiàn)選路與轉(zhuǎn)發(fā)34-37
• 3.4.1 問題描述34-35
• 3.4.2 算法分析35-36
• 3.4.3 整體實(shí)現(xiàn)框圖36-37
• 3.5 負(fù)載均衡37-38
• 3.5.1 有備用鏈路37
• 3.5.2 無備用鏈路37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第四章 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在線視頻QOS保障39-53
• 4.1 系統(tǒng)研究場(chǎng)景39-40
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路40-41
• 4.2.1 業(yè)務(wù)流量的區(qū)分與識(shí)別40
• 4.2.2 選路算法以及路徑調(diào)整40-41
• 4.2.3 擁塞調(diào)整41
• 4.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架41-46
• 4.3.1 信息搜集模塊42
• 4.3.2 路徑安裝模塊42-43
• 4.3.3 QoS服務(wù)注冊(cè)模塊43-46
• 4.4 路由計(jì)算模型46-48
• 4.4.1 問題背景與簡述46
• 4.4.2 路由模型46-47
• 4.4.3 路由算法47-48
• 4.5 系統(tǒng)工作流程48-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第五章 系統(tǒng)仿真與測(cè)試53-70
• 5.1 拓?fù)鋭?chuàng)建53-54
• 5.2 連通性測(cè)試54-55
• 5.3 路徑安裝時(shí)間測(cè)試55-60
• 5.4 ARP報(bào)文代理方式處理性能60-62
• 5.5 多路路由測(cè)試62-65
• 5.6 負(fù)載均衡測(cè)試65-67
• 5.7 在線視頻QOS保障路由測(cè)試67-69
• 5.8 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-71
• 6.1 全文總結(jié)70
• 6.2 本文的不足和下一步工作70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：844575