本文關鍵詞：基于SDN的數據中心流量工程研究

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【摘要】：隨著網絡應用的日益普及,現行的互聯(lián)網控制技術承受的負荷越來越重,網絡的實時反應也越來越慢,導致互聯(lián)網業(yè)務承載難以提升,用戶體驗不能最優(yōu),這些問題成為了網絡技術中的熱點問題。軟件定義網絡(SDN)順應潮流適時地提出,以其核心思想“報文轉發(fā)與數據控制分離”日漸被研究人員接受,SDN成為近幾年互聯(lián)網研究領域相當活躍的一個研究方向,尤其當前基于OpenFlow協(xié)議的SDN相關課題研究越來越多,本文亦采用OpenFlow協(xié)議的相關標準進行論述�；赟DN的流量工程研究必須有一個具體的數據中心網絡。本文主要在虛擬環(huán)境中仿真出了一個數據中心網絡。在實現該網絡設計中,利用Mininet設計出一個具有良好擴展性并適用于數據中心的胖樹型網絡的結構;在該結構上,POX控制器與各個交換機相連,收集整個網絡的拓撲信息;為了提升轉發(fā)速度,設計了采用代理方式處理ARP的請求;根據POX收集的多條路徑表和主機交換機映射表信息,采用輪詢算法實現控制器選路、交換機轉發(fā)分組的功能,從而控制各條線路數據流,達到負載均衡的目的。由于流媒體視頻對網絡的要求最敏感,所以構建的網絡上,利用SDN技術設計了能夠順利保障流媒體視頻的方案。根據兩種常見的網絡環(huán)境,采用不同的算法實現不同流的路由選擇。首先通過識別和注冊的方式區(qū)分不同的流量類型;其次根據流的類型在網絡中提供QoS保證,對于數據流和視頻流采用不同的處理方式;在網絡出現擁塞時,通過調整數據流的或者以隨機丟包的方式調整普通數據流的發(fā)送速度,從而保障視頻流的QoS。最后我們在該網絡環(huán)境下,對整個網絡的拓撲構建,路由算法實現以及均衡負載等功能做出了詳細的測試方案,經過測試,網絡功能以及代碼均得到了驗證。相對于傳統(tǒng)網絡而言,用戶不再需要用機器語言直接對網絡設備進行編程。它將整個網絡抽象為一臺擁有統(tǒng)一資源分配和接口管理的機器,使得開發(fā)者不再需要關心網絡的實際架構。因此網絡應用程序的開發(fā)需要面向的是NOX提供的高層接口而不是底層設備。
【關鍵詞】：軟件定義網絡 流量工程 POX控制器 流媒體視頻
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP308;TP393.06
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 選題依據11
• 1.2 SDN技術在國內外的發(fā)展和使用狀況11-12
• 1.2.1 國外SDN技術發(fā)展11-12
• 1.2.2 國內SDN技術發(fā)展12
• 1.3 論文結構12-14
• 第二章 SDN和OPENFLOW技術14-30
• 2.1 SDN技術14-18
• 2.1.1 SDN概念14-16
• 2.1.2 SDN技術框架16-18
• 2.2 OPENFLOW技術18-27
• 2.2.1 OpenFlow基本概念18
• 2.2.2 OpenFlow結構18-19
• 2.2.3 OpenFlow交換機端的架構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 計數器23
• 2.2.4.6 指令23-24
• 2.2.4.7 行動集（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技術應用27-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第三章 數據中心網絡設計與流量工程30-39
• 3.1 利用MININET設計實驗拓撲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實現選路與轉發(fā)34-37
• 3.4.1 問題描述34-35
• 3.4.2 算法分析35-36
• 3.4.3 整體實現框圖36-37
• 3.5 負載均衡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38-39
• 第四章 數據中心網絡在線視頻QOS保障39-53
• 4.1 系統(tǒng)研究場景39-40
• 4.2 系統(tǒng)設計思路40-41
• 4.2.1 業(yè)務流量的區(qū)分與識別40
• 4.2.2 選路算法以及路徑調整40-41
• 4.2.3 擁塞調整41
• 4.3 系統(tǒng)整體設計框架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服務注冊模塊43-46
• 4.4 路由計算模型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52-53
• 第五章 系統(tǒng)仿真與測試53-70
• 5.1 拓撲創(chuàng)建53-54
• 5.2 連通性測試54-55
• 5.3 路徑安裝時間測試55-60
• 5.4 ARP報文代理方式處理性能60-62
• 5.5 多路路由測試62-65
• 5.6 負載均衡測試65-67
• 5.7 在線視頻QOS保障路由測試67-69
• 5.8 本章小結69-70
• 第六章 總結與展望70-71
• 6.1 全文總結70
• 6.2 本文的不足和下一步工作70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-74

【參考文獻】

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本文編號：844575