SDN環(huán)境下基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能路由研究
發(fā)布時間:2020-12-20 23:59
隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展,機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)近年來在各領(lǐng)域得到了突破,深度學(xué)習(xí)也成為網(wǎng)絡(luò)運營商們配置和管理其網(wǎng)絡(luò)的可行方法。但由于傳統(tǒng)路由器數(shù)據(jù)面和轉(zhuǎn)發(fā)面緊耦合,使網(wǎng)絡(luò)在可擴(kuò)展性和靈活性上都受到了極大的限制。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的獨立性,也使機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)難以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署,當(dāng)鏈路中出現(xiàn)突發(fā)流量時,現(xiàn)有的路由選擇協(xié)議又不能智能的根據(jù)鏈路實時狀態(tài)信息對流量進(jìn)行調(diào)度,讓網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量在這些情況下得不到很好的保障。而軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN技術(shù)的出現(xiàn)打破了這一瓶頸,它利用集中控制器下發(fā)流表的方式來實現(xiàn)對底層硬件的控制管理,增加了邏輯部署的靈活性。因此,SDN架構(gòu)在處理網(wǎng)絡(luò)擁塞方面具有極大的優(yōu)勢,可以方便地利用它在網(wǎng)絡(luò)可編程和集中控制方面的特性,實現(xiàn)特定的路由決策。對于網(wǎng)絡(luò)鏈路上容易出現(xiàn)的擁塞問題,本文在SDN環(huán)境下提出一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實時訓(xùn)練應(yīng)用,具體研究工作如下:(1)研究了 SDN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),SDN控制器和OpenFlow協(xié)議的工作原理。分析了傳統(tǒng)路由協(xié)議在鏈路選擇方面可能存在的問題,即無法通過當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息調(diào)整路由策略,當(dāng)鏈路發(fā)生擁塞時,還是根據(jù)發(fā)生擁塞狀況之前的路由策略選擇路徑,而卷積神...
【文章來源】:華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:59 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1?SDN架構(gòu)簡化試閣??SDN架構(gòu)包含四個平面,分別是數(shù)據(jù)平面、控制平面、應(yīng)用平面和管理平面
erface)、轉(zhuǎn)發(fā)引擎表(Forwarding?Engine)??和處理功能(ProcessingFunction)。如圖所不,數(shù)據(jù)平面的主要思想是將數(shù)據(jù)平面??描述為一個包含多級流表的轉(zhuǎn)發(fā)模型。??控制#????1?OpenFlowJ?耑口?????負(fù)荷?包頭????1?負(fù)荷?位頭??■?-<???]??1???????流農(nóng)0?流農(nóng)1??…?流表n??/?V??'?V???/?????N??包頭域?U+數(shù)器動作??圖2.2多級流表(FlowTable)轉(zhuǎn)發(fā)模型??控制平面包括三個部分,分別是控制數(shù)據(jù)平面接口驅(qū)動、SDN控制邏輯和北向??接口?NBl?(NorthBound?Interface)代理?刂破矫婷子盟x的南向接口實例,對??底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行編程,因此控制平面就像是一位指揮官,它根據(jù)控制平面的控制??器和應(yīng)用程序來實現(xiàn)操作邏輯。控制平面的核心是控制器,又稱之為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)??NOS?(Network?OperatingSystem)。由SDN控制器對轉(zhuǎn)發(fā)面進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)束略的調(diào)度和??管理。目前己經(jīng)有許多開源的SDN控制器,例如ONOS。玻叮荨ⅲ校希兀保玻罚、NOX1281、??FloodLightl29]等主流開源控制器。??管理平面包括軟件服務(wù),例如用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和配置控制功能地基于SNMPWl的??工具,它的任務(wù)是負(fù)責(zé)完成若干靜態(tài)的事務(wù)。??應(yīng)用平面由SDN應(yīng)用邏輯與北向接口?NB丨的驅(qū)動組成。它與SDN控制器之間??的交互是由北向接口?NB丨完成的。應(yīng)用平而墻于SI)N的理念,通過軟件編程改變??傳統(tǒng)應(yīng)用處理諸如訪問控制、應(yīng)用加速等方面的
?內(nèi)置應(yīng)用層|?L2網(wǎng)絡(luò)?L3網(wǎng)絡(luò)?Overlay網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能鏈??|? ̄]彳石撲管理主機(jī)萑理設(shè)備管理報文收發(fā)?Q〇s管理?IPv4協(xié)議????基礎(chǔ)W絡(luò)M?鏈路管理連接管理流表管理路徑計苕轉(zhuǎn)發(fā)管理iPve協(xié)議?????U????集群管理??抽象邏輯層|?SAL??[― ̄— ̄ ̄—-I?NETCONF/XMPP?BGP/BGP-?U?丨介面??i¥i(^?yPte?OpenFlow?ovsdb/snmp/capwap?LS/PCEP??圖2.3?SDN控制器的六層體系結(jié)構(gòu)??由于通信協(xié)議繁多,為了保證不同的模塊應(yīng)用服務(wù)的一致性,抽象邏輯層實現(xiàn)??了對服務(wù)的抽象,提供了眾多協(xié)議的適配。控制器內(nèi)部的邏輯由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn),??如流表管理、轉(zhuǎn)發(fā)管理等,同時它也包含了部分底層網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)。內(nèi)置應(yīng)⑴層提供??了虛擬網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)功能鏈等基本功能。在北向接口層中,控制器甚于ResU'ulAP1,??設(shè)計了給上層應(yīng)用調(diào)用的接丨丨。而配M管理層提供了控制器軟件筲理和U丨界而等??功能。丨丨前己經(jīng)開發(fā)了許多不同語言的開源S_控制器,有基于C和C++的Mul、??NOX?等,基于?Python?開發(fā)的?POX、Ryu,基于?Java?的?Beacon、Floodlight、ONOS??等。??對于Ryu控制器丨37],它基于Python語言開發(fā),是日本郵報電話公司NTT主導(dǎo)??的基于組件的開源SDN框架。NTT的目的是給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一個穩(wěn)定性和靈活‘卜丨:?兼具??的SDN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),提供全面而友好的接口,讓運營商們能夠安傘A效地〕丨:發(fā)??SDN應(yīng)用。Ryu控制器的設(shè)計架構(gòu)如圖2.4所示,它內(nèi)部包含了
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于多路徑傳輸?shù)膭討B(tài)負(fù)載均衡路由算法[J]. 吳文君,郭梟,趙家明,王朱偉,張延華. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(04)
[2]基于深度學(xué)習(xí)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用策略沖突檢測方法[J]. 李傳煌,程成,袁小雍,岑利杰,王偉明. 電信科學(xué). 2017(11)
[3]一種互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定路由選擇策略[J]. 李琦,徐明偉,吳建平. 計算機(jī)學(xué)報. 2012(12)
本文編號:2928803
【文章來源】:華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:59 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1?SDN架構(gòu)簡化試閣??SDN架構(gòu)包含四個平面,分別是數(shù)據(jù)平面、控制平面、應(yīng)用平面和管理平面
erface)、轉(zhuǎn)發(fā)引擎表(Forwarding?Engine)??和處理功能(ProcessingFunction)。如圖所不,數(shù)據(jù)平面的主要思想是將數(shù)據(jù)平面??描述為一個包含多級流表的轉(zhuǎn)發(fā)模型。??控制#????1?OpenFlowJ?耑口?????負(fù)荷?包頭????1?負(fù)荷?位頭??■?-<???]??1???????流農(nóng)0?流農(nóng)1??…?流表n??/?V??'?V???/?????N??包頭域?U+數(shù)器動作??圖2.2多級流表(FlowTable)轉(zhuǎn)發(fā)模型??控制平面包括三個部分,分別是控制數(shù)據(jù)平面接口驅(qū)動、SDN控制邏輯和北向??接口?NBl?(NorthBound?Interface)代理?刂破矫婷子盟x的南向接口實例,對??底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行編程,因此控制平面就像是一位指揮官,它根據(jù)控制平面的控制??器和應(yīng)用程序來實現(xiàn)操作邏輯。控制平面的核心是控制器,又稱之為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)??NOS?(Network?OperatingSystem)。由SDN控制器對轉(zhuǎn)發(fā)面進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)束略的調(diào)度和??管理。目前己經(jīng)有許多開源的SDN控制器,例如ONOS。玻叮荨ⅲ校希兀保玻罚、NOX1281、??FloodLightl29]等主流開源控制器。??管理平面包括軟件服務(wù),例如用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和配置控制功能地基于SNMPWl的??工具,它的任務(wù)是負(fù)責(zé)完成若干靜態(tài)的事務(wù)。??應(yīng)用平面由SDN應(yīng)用邏輯與北向接口?NB丨的驅(qū)動組成。它與SDN控制器之間??的交互是由北向接口?NB丨完成的。應(yīng)用平而墻于SI)N的理念,通過軟件編程改變??傳統(tǒng)應(yīng)用處理諸如訪問控制、應(yīng)用加速等方面的
?內(nèi)置應(yīng)用層|?L2網(wǎng)絡(luò)?L3網(wǎng)絡(luò)?Overlay網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能鏈??|? ̄]彳石撲管理主機(jī)萑理設(shè)備管理報文收發(fā)?Q〇s管理?IPv4協(xié)議????基礎(chǔ)W絡(luò)M?鏈路管理連接管理流表管理路徑計苕轉(zhuǎn)發(fā)管理iPve協(xié)議?????U????集群管理??抽象邏輯層|?SAL??[― ̄— ̄ ̄—-I?NETCONF/XMPP?BGP/BGP-?U?丨介面??i¥i(^?yPte?OpenFlow?ovsdb/snmp/capwap?LS/PCEP??圖2.3?SDN控制器的六層體系結(jié)構(gòu)??由于通信協(xié)議繁多,為了保證不同的模塊應(yīng)用服務(wù)的一致性,抽象邏輯層實現(xiàn)??了對服務(wù)的抽象,提供了眾多協(xié)議的適配。控制器內(nèi)部的邏輯由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn),??如流表管理、轉(zhuǎn)發(fā)管理等,同時它也包含了部分底層網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)。內(nèi)置應(yīng)⑴層提供??了虛擬網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)功能鏈等基本功能。在北向接口層中,控制器甚于ResU'ulAP1,??設(shè)計了給上層應(yīng)用調(diào)用的接丨丨。而配M管理層提供了控制器軟件筲理和U丨界而等??功能。丨丨前己經(jīng)開發(fā)了許多不同語言的開源S_控制器,有基于C和C++的Mul、??NOX?等,基于?Python?開發(fā)的?POX、Ryu,基于?Java?的?Beacon、Floodlight、ONOS??等。??對于Ryu控制器丨37],它基于Python語言開發(fā),是日本郵報電話公司NTT主導(dǎo)??的基于組件的開源SDN框架。NTT的目的是給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一個穩(wěn)定性和靈活‘卜丨:?兼具??的SDN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),提供全面而友好的接口,讓運營商們能夠安傘A效地〕丨:發(fā)??SDN應(yīng)用。Ryu控制器的設(shè)計架構(gòu)如圖2.4所示,它內(nèi)部包含了
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于多路徑傳輸?shù)膭討B(tài)負(fù)載均衡路由算法[J]. 吳文君,郭梟,趙家明,王朱偉,張延華. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(04)
[2]基于深度學(xué)習(xí)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用策略沖突檢測方法[J]. 李傳煌,程成,袁小雍,岑利杰,王偉明. 電信科學(xué). 2017(11)
[3]一種互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定路由選擇策略[J]. 李琦,徐明偉,吳建平. 計算機(jī)學(xué)報. 2012(12)
本文編號:2928803
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