【摘要】：隨著越來越多的業(yè)務(wù)遷移到云數(shù)據(jù)中心中,云數(shù)據(jù)中心面臨的用戶需求呈現(xiàn)出多樣化、差異化和高度定制化等特征。為了應(yīng)對上述需求,具備高可編程性和強(qiáng)靈活性特征的軟件定義網(wǎng)絡(luò)越來越多的在云數(shù)據(jù)中心得到部署,成為了云數(shù)據(jù)中心的重要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。然而,軟件定義網(wǎng)絡(luò)中承載實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)層存在諸多安全缺陷。一旦針對軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層的攻擊得以成功實(shí)施,那么云服務(wù)與云網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的可用性、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)的正確性、網(wǎng)絡(luò)決策的可靠性等都將無法得到保障,其帶來的后果和造成的損失將是無法估量的。目前,關(guān)于云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層安全問題的研究方興未艾,還存在許多亟需研究和解決的問題。首先,網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備在硬件實(shí)現(xiàn)方式與軟件處理能力上均存在不足,這使得軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)設(shè)施在面對暴力攻擊時(shí)顯得十分脆弱;其次,軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層缺乏容錯(cuò)機(jī)制,惡意或錯(cuò)誤的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)可以很容易的破壞網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)的正確性,進(jìn)而威脅網(wǎng)絡(luò)的可靠性;最后,在軟件定義網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,主機(jī)上運(yùn)行的服務(wù)的數(shù)據(jù)流都需要通過數(shù)據(jù)層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),因此軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層的特殊性質(zhì)勢必會影響主機(jī)及其上運(yùn)行的服務(wù),當(dāng)主機(jī)面臨攻擊時(shí),需要制定綜合考慮軟件定義網(wǎng)絡(luò)的特性、服務(wù)的特征、攻擊的特點(diǎn)、服務(wù)質(zhì)量如何保持的攻擊緩解方法。而現(xiàn)有云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層安全保障機(jī)制的研究呈現(xiàn)碎片化特點(diǎn),缺少體系化解決方案。針對上述問題和研究現(xiàn)狀,開展云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層可生存性保障機(jī)制研究,綜合以下三個(gè)方面來全面保障軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層的可生存性:在面向轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的攻擊緩解方面,提出了基于排隊(duì)論的系統(tǒng)模型,估算整個(gè)系統(tǒng)的抗攻擊能力,在該模型的指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)了peer-support策略來整合全網(wǎng)空閑資源以緩解暴力攻擊,從而保證軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層基礎(chǔ)設(shè)施的可用性。首先,基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的軟硬件特性,分析其內(nèi)部缺陷與缺陷利用方法;進(jìn)而,模擬針對數(shù)據(jù)層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的實(shí)際攻擊,驗(yàn)證缺陷利用方法的可行性,評估攻擊成功后對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響;然后,把系統(tǒng)抽象為一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)并建立理論模型,估算系統(tǒng)中可被用于攻擊緩解的空閑資源總量;最后,基于理論模型,提出peer-support策略,充分利用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力來緩解攻擊,有效提高軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層的抗攻擊能力,增強(qiáng)數(shù)據(jù)層基礎(chǔ)設(shè)施的可用性。在內(nèi)部錯(cuò)誤的自動容忍方面,提出并實(shí)現(xiàn)了基于拜占庭模型的錯(cuò)誤交換機(jī)自動容忍方案,確保(在錯(cuò)誤交換機(jī)數(shù)目滿足拜占庭容錯(cuò)條件的情況下)控制器輸入信息(交換機(jī)提供的網(wǎng)絡(luò)流統(tǒng)計(jì)信息)的正確性,從而提高網(wǎng)絡(luò)決策的可靠性。首先,判別軟件定義網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)誤交換機(jī)的哪些惡意行為會破壞控制器輸入信息的正確性,并分析各種不同行為帶來的后果;進(jìn)而,提出基于拜占庭模型的錯(cuò)誤交換機(jī)自動容忍方法;然后,分析利用拜占庭模型來解決軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層中內(nèi)部錯(cuò)誤自動容忍問題的可行性,為拜占庭模型在該問題中的應(yīng)用提供理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo);最后,基于對模型應(yīng)用過程中問題與挑戰(zhàn)的分析,設(shè)計(jì)基于邏輯代理的錯(cuò)誤交換機(jī)容忍框架,并在框架中實(shí)現(xiàn)拜占庭容錯(cuò)方案,完成對錯(cuò)誤交換機(jī)的自動容忍,確保控制器輸入信息的正確性,從而提高網(wǎng)絡(luò)決策的可靠性。在緩解針對主機(jī)的攻擊方面,提出了結(jié)合軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式處理技術(shù)的攻擊緩解方法,為云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層中的主機(jī)提供保證服務(wù)質(zhì)量的雙向保護(hù),提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性。首先,基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的集中控制方式,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的全面分析,從而快速制定攻擊緩解策略;進(jìn)而,利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)的可編程性,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流處理規(guī)則的自適應(yīng)產(chǎn)生、安裝與刪除,使得網(wǎng)絡(luò)策略得以快速執(zhí)行;然后,利用分布式處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)劃分與負(fù)載均衡,避免出現(xiàn)單點(diǎn)故障;最后,通過網(wǎng)絡(luò)流量緩存、基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)包輪詢重發(fā)等方法來保證正常網(wǎng)絡(luò)流量轉(zhuǎn)發(fā)的正確性和時(shí)效性,在高效緩解攻擊的同時(shí),有效保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量,從而提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性。綜上所述,圍繞云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層的安全問題,分別從軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層基礎(chǔ)設(shè)施的可用性、網(wǎng)絡(luò)決策的可靠性、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性等三方面開展研究,為云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層提供體系化的全面保護(hù),保障其可生存性。
【圖文】：

排隊(duì)系統(tǒng)的服務(wù)臺個(gè)數(shù)為 L 且無等待區(qū)間，因此，該系統(tǒng)的以得到隊(duì)列中的平均顧客數(shù) E[Q]為：外，，網(wǎng)絡(luò)流在傳輸過程中往往需要流經(jīng)多個(gè)交換機(jī)[73,74]，其需要安裝相應(yīng)的規(guī)則來處理該網(wǎng)絡(luò)流。如果一條網(wǎng)絡(luò)流共流機(jī)，那么為處理該流共需要安裝 m 條處理規(guī)則。因此，從平被正常流量消耗的流表空間為：過式（2.3）到（2.8）可以得到，交換機(jī) i 在正常情況下（空間 和空閑流表空間 分別為：

中展示
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.08;TP308

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黎英;余杰;吳丹;王葉茵;張中陽;;軟件定義應(yīng)用于“星融網(wǎng)”的初步構(gòu)想[J];衛(wèi)星應(yīng)用;2019年03期

2 尤政;;“軟件定義”塑造軟件產(chǎn)業(yè)新格局[J];金融電子化;2018年07期

3 李嘉麒;孫恩昌;王卓;王金京;張延華;;軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)-綜述與展望[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào);2017年06期

4 無忌;;從“軟件定義”產(chǎn)業(yè)到“軟件定義產(chǎn)業(yè)鏈”[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2017年12期

5 徐康庭;;軟件定義網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)問題[J];通訊世界;2018年01期

6 趙世佳;;汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“軟件定義”時(shí)代[J];中國工業(yè)評論;2018年Z1期

7 陳建光;王聰;梁曉莉;;國外軟件定義衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)展[J];衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò);2018年04期

8 胡端;胡大平;;軟件定義視野下提升軟件產(chǎn)業(yè)競爭力的策略研究[J];測繪地理信息;2018年06期

9 李海涵;徐紅勤;王婭娟;;軟件定義網(wǎng)絡(luò)專利分析[J];江蘇科技信息;2016年36期

10 王佳瑩;;廣達(dá)電腦擁抱博科網(wǎng)絡(luò) 打造軟件定義生產(chǎn)線[J];計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò);2016年23期

相關(guān)會議論文 前10條

1 陳建光;王聰;梁曉莉;;國外軟件定義衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)展[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

2 閆迪;焦義文;劉培杰;吳濤;史學(xué)書;;軟件定義測控基帶關(guān)鍵技術(shù)[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

3 任勃;張明昆;劉建平;吳濤;胡科飛;;軟件定義衛(wèi)星公共服務(wù)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

4 王竹剛;孫冬雪;周玉婷;;軟件定義模擬地面站構(gòu)架設(shè)計(jì)[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

5 趙軍鎖;吳鳳鴿;劉光明;李丹;潘晏濤;;發(fā)展軟件定義衛(wèi)星的總體思路與技術(shù)實(shí)踐[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

6 汪花;;軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在廣電監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[A];中國新聞技術(shù)工作者聯(lián)合會2017年學(xué)術(shù)年會論文集（優(yōu)秀論文篇）[C];2017年

7 嚴(yán)國強(qiáng);張杰勇;雷鳴;;基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的抗毀網(wǎng)絡(luò)仿真研究[A];第四屆中國指揮控制大會論文集[C];2016年

8 呂爭;藺祥宇;徐明明;麻麗香;朱宇;;一種基于軟件定義的通導(dǎo)遙一體化有效載荷架構(gòu)設(shè)計(jì)[A];第四屆高分辨率對地觀測學(xué)術(shù)年會論文集[C];2017年

9 王瑋;吉彥超;陳有梅;張科科;高源;;軟件定義衛(wèi)星硬件模塊化設(shè)計(jì)研究[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會議摘要集[C];2018年

10 張杰;趙永利;;軟件定義移動核心網(wǎng)[A];全國第17次光纖通信暨第18屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議——SDN、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和設(shè)計(jì)權(quán)衡專輯[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 謝靜;我國軟件定義存儲和超融合市場增速加快[N];人民郵電;2019年

2 中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所 徐云斌 孟海軍 趙星;軟件定義光網(wǎng)絡(luò)邁向何方？[N];人民郵電;2019年

3 中國科學(xué)院院士 梅宏;軟件定義一切:機(jī)遇和挑戰(zhàn)[N];中國信息化周報(bào);2017年

4 本報(bào)記者 李佳師;軟件定義 數(shù)據(jù)驅(qū)動 譜寫新時(shí)代行業(yè)發(fā)展新篇章[N];中國電子報(bào);2018年

5 本報(bào)記者 閔杰;軟件定義：彰顯經(jīng)濟(jì)新活力[N];中國電子報(bào);2018年

6 中國工業(yè)報(bào)記者 陳棟棟;軟件定義持續(xù)深化 核心技術(shù)卡脖子待破[N];中國工業(yè)報(bào);2018年

7 本報(bào)記者 陳曲;軟件定義智能新時(shí)代[N];中國信息化周報(bào);2018年

8 中國工業(yè)報(bào)記者 曹雅麗;苗圩：軟件定義驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展[N];中國工業(yè)報(bào);2018年

9 本報(bào)記者 顧建萍;“軟件定義”世界推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[N];中國電子報(bào);2018年

10 工業(yè)和信息化部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司司長 謝少鋒;強(qiáng)化軟件定義和工控安全保障 譜寫兩化深度融合新篇章[N];中國電子報(bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 袁斌;云數(shù)據(jù)中心軟件定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層可生存性保障機(jī)制研究[D];華中科技大學(xué);2018年

2 劉宇澤;軟件定義光網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化與控制方法研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

3 趙嬋嬋;軟件定義網(wǎng)絡(luò)中若干安全問題研究[D];北京交通大學(xué);2018年

4 李國志;軟件定義網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流調(diào)度策略研究[D];西南大學(xué);2018年

5 費(fèi)寧;無線環(huán)境下軟件定義網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化算法研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

6 宋健;基于軟件定義的移動網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)化研究[D];清華大學(xué);2017年

7 李亞杰;軟件定義光網(wǎng)絡(luò)靈活組網(wǎng)與資源優(yōu)化技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

8 雷濤;以用戶為中心的軟件定義WLAN管理策略研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

9 黃海彬;基于軟件定義的多維光網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

10 王鵬展;軟件定義網(wǎng)絡(luò)可靠性保障機(jī)制研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳揚(yáng);基于軟件定義的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)防御關(guān)鍵技術(shù)研究[D];戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué);2018年

2 金子晉;基于SDN環(huán)境的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)技術(shù)研究[D];戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué);2019年

3 徐博佳;基于網(wǎng)絡(luò)演算的軟件定義車聯(lián)網(wǎng)性能建模及其路由應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

4 胡成志;基于軟件定義移動網(wǎng)絡(luò)的云處理平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

5 邵彤;基于軟件定義可信的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

6 張志偉;基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的WSN研究與優(yōu)化[D];山東大學(xué);2018年

7 丁憲忠;基于非易失存儲器的混合TCAM研究與設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2018年

8 張亞南;軟件定義網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)平面OpenFlow流表存儲優(yōu)化研究[D];長沙理工大學(xué);2017年

9 張開;軟件定義能源互聯(lián)網(wǎng)中信息流的特性分析研究[D];華北電力大學(xué);2018年

10 陳金雯;軟件定義網(wǎng)絡(luò)中的視頻傳輸優(yōu)化[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

本文編號：2664539