【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)日漸僵化,數(shù)據(jù)平面和控制平面的緊耦合設(shè)計(jì)導(dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中新增一個(gè)功能需要一個(gè)漫長(zhǎng)的周期。為了改善當(dāng)前TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)應(yīng)用而生。得益于大容量、遠(yuǎn)距離、低成本等優(yōu)點(diǎn),光網(wǎng)絡(luò)已取代傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò),被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)之中。軟件定義光網(wǎng)絡(luò)(SDON)將光傳輸網(wǎng)絡(luò)集成在SDN架構(gòu)內(nèi),以利用光傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自身業(yè)務(wù)要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)編排,為光層資源提供統(tǒng)一的調(diào)度和控制能力。OpenFlow作為主要的SDN南向接口協(xié)議,對(duì)其進(jìn)行光擴(kuò)展可滿足光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性。本文結(jié)合光網(wǎng)絡(luò)通用技術(shù)屬性和光傳送網(wǎng)案例,對(duì)OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),主要的工作如下:(1)分析了OpenFlow協(xié)議的技術(shù)實(shí)現(xiàn),提出了基于TLV格式的OpenFlow擴(kuò)展模型。具體到光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)配置,提出了新增消息類型Topo_Request/Reply和修改消息類型Flow_Mod/Multipart_Reply。新增消息類型用于獲取光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源,修改已有消息類型用于添加光傳輸端口擴(kuò)展和匹配字段擴(kuò)展,匹配字段擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)了對(duì)底層光路徑的創(chuàng)建、拆除和修改功能。(2)提出了基于OpenFlow代理的SDON架構(gòu),借助于OpenFlowJ-Loxi庫(kù),在Floodlight控制器上做擴(kuò)展開發(fā)。對(duì)于作為代理設(shè)備的Open vSwith,本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的光擴(kuò)展模塊,在與上層控制器通信的模塊添加了所涉及的擴(kuò)展代碼,而在與底層光網(wǎng)絡(luò)通信部分,選擇用Mininet來模擬光網(wǎng)絡(luò)。(3)通過自定義拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生底層光網(wǎng)絡(luò),搭建了4個(gè)經(jīng)過修改后的Open vSwith,使用Wireshark網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)工具進(jìn)行抓包,通過對(duì)數(shù)據(jù)包中的字節(jié)進(jìn)行分析,驗(yàn)證了OpenFlow向光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的可行性。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1
【圖文】：

丟棄數(shù)據(jù)包Table-miss的流表項(xiàng)？執(zhí)行行動(dòng)集* 下一表 大于之前的表號(hào)否圖 3.2 OpenFlow v1.3 流表匹配流程圖首先，數(shù)據(jù)包通過某端口進(jìn)入交換機(jī)，交換機(jī)中的協(xié)議解析模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)包頭的分根據(jù)分析結(jié)果選擇對(duì)應(yīng)的流表進(jìn)行處理。在流表內(nèi)部，解析出來的數(shù)據(jù)包內(nèi)容會(huì)與各流表項(xiàng)進(jìn)行比較。如果數(shù)據(jù)包匹配到流表的某一項(xiàng)，則交換機(jī)需要對(duì)該數(shù)據(jù)包執(zhí)規(guī)定的處理操作；如果沒有匹配成功，則會(huì)按照某種特定的指令來處理，比如丟棄給控制器。.3 控制器與交換機(jī)之間的消息類型OpenFlow 消息類型包含在 OpenFlow 頭中，OpenFlow 頭定義如下圖 3.3 所示：

交換機(jī)連接的活躍性，也可用于測(cè)量其延遲或帶寬，在接收方收送方回復(fù)消息；Error 消息在交換機(jī)或控制器發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)出現(xiàn)，主Experimenter 是為 OpenFlow 交換機(jī)提供附加功能的消息，可作為型。LV 格式的 OpenFlow 擴(kuò)展方案imenter 消息字段enter 消息為 OpenFlow 協(xié)議的擴(kuò)展提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方式。OF v1配字段，改為具有 TLV（Type-Length-Value）結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展匹配，使消息可以支持Experimenter消息擴(kuò)展�？梢哉f正是有了Experimen議才可以實(shí)現(xiàn)向光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。Experimenter 消息結(jié)構(gòu)體如定義如圖

僅僅有 Experimenter 消息還無法實(shí)現(xiàn)協(xié)議的擴(kuò)展，還需要基于 TLV 結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展XM）。在 OpenFlow 流表定義中，控制器下發(fā)的每一個(gè)流表表項(xiàng)都會(huì)包含一到多個(gè)報(bào)文進(jìn)入交換機(jī)時(shí)會(huì)和這些匹配項(xiàng)比較，若是匹配成功，表項(xiàng)中的動(dòng)作也相應(yīng)的被文上。不難想象，網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文種類繁多，想要能夠匹配每一種報(bào)文，匹配項(xiàng)的列增長(zhǎng)。在 OF v1.1 之前，使用長(zhǎng)度固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表述所有的匹配項(xiàng)，把所有的包括其中。這種設(shè)計(jì)方式有兩個(gè)弊端，一是匹配結(jié)構(gòu)體固定，所有的匹配都包含在一流表的時(shí)候即是不需要這個(gè)匹配項(xiàng)，控制器也要一并下發(fā)至交換機(jī)，增加了網(wǎng)絡(luò)開糕的是，這樣的設(shè)計(jì)毫無擴(kuò)展性，若想要增加新的匹配項(xiàng)就只能更新一遍 OpenFlo從 OF v1.2 開始，OXM 匹配結(jié)構(gòu)體被設(shè)計(jì)出來，用來替代之前版本的固定長(zhǎng)度的體，它采用 Type-length-value 結(jié)構(gòu)，所以也被稱作 OXMTLV。新版本中的匹配結(jié)如下圖 3.5 所示：

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本文編號(hào)：2759170