本文關(guān)鍵詞：云環(huán)境下基于SDN的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究　出處：《北京科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(1aaS)可為租戶提供計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù),并且是云計(jì)算的重要組成部分。無論是公有云還是私有云,網(wǎng)絡(luò)資源都是計(jì)算與存儲資源的數(shù)據(jù)傳輸通道,但是云計(jì)算中心目前主要依賴固有的網(wǎng)絡(luò)功能管理網(wǎng)絡(luò)資源,致使網(wǎng)絡(luò)易受租戶自私性的影響而產(chǎn)生擁堵,影響相關(guān)計(jì)算以及存儲服務(wù),并且惡意租戶還會利用網(wǎng)絡(luò)漏洞在云計(jì)算中心內(nèi)部發(fā)動網(wǎng)絡(luò)攻擊,嚴(yán)重影響其他租戶的網(wǎng)絡(luò)安全。軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(SDN)則為云計(jì)算中心提供了一種更加敏捷的的網(wǎng)絡(luò)資源管理方式。SDN相關(guān)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的特點(diǎn),使得云計(jì)算中心可以靈活地管理網(wǎng)絡(luò)資源,并且可通過自定義的網(wǎng)絡(luò)控制程序,獲取網(wǎng)絡(luò)全局視圖,自定義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)行為,對關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測,在節(jié)省人力成本的同時(shí),提高云計(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)的敏捷性。因此利用SDN技術(shù)對云計(jì)算中心的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理,解決網(wǎng)絡(luò)資源的分配以及通信安全問題,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)(NaaS),非常具有實(shí)際意義。本文以提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率以及通信安全性為目標(biāo),從三個方面,網(wǎng)絡(luò)帶寬分配服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信安全保障服務(wù),重點(diǎn)研究了SDN技術(shù)在云計(jì)算環(huán)境中的應(yīng)用。本文的主要研究工作和創(chuàng)新成果如下。1)云計(jì)算中心如果缺乏有效的網(wǎng)絡(luò)帶寬管理策略,租戶的自私性會導(dǎo)致鏈路擁堵、帶寬分配不公平的現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)影響服務(wù)質(zhì)量,損害云計(jì)算中心的收益。因此為了公平地分配網(wǎng)絡(luò)帶寬,提供最大的帶寬保障,本文提出了一種基于SDN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)分配模型。基于SDN技術(shù)獲得的全局網(wǎng)絡(luò)視圖、租戶的帶寬需求以及云計(jì)算中心已有的網(wǎng)絡(luò)資源,本文提出的模型可以生成多種網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)分配策略,并計(jì)算不同策略下的網(wǎng)絡(luò)資源使用狀態(tài)。為了求得最優(yōu)的資源預(yù)分配策略,本文提出了一種基于遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)分配方法(RPGA)。最后,本文的資源預(yù)分配方法與其他具有代表性的資源分配方法進(jìn)行了仿真比對。仿真實(shí)驗(yàn)表明,RPGA能夠有效地減少無法滿足的網(wǎng)絡(luò)需求,同時(shí)為租戶虛擬機(jī)之間提供更大的帶寬保障。此外,基于Openflow技術(shù)搭建的實(shí)驗(yàn)臺測試表明,資源預(yù)分配可有效提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。2)Openflow作為SDN的代表性技術(shù),而云計(jì)算中心在利用Opensflow技術(shù)部署網(wǎng)絡(luò)資源分配規(guī)則時(shí),會產(chǎn)生大量的流表項(xiàng)。流表是Openflow技術(shù)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主要方式,而Openflow規(guī)范規(guī)定流表需存儲在三態(tài)內(nèi)容尋址存儲器(TCAM)中。然而單臺Openflow網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的TCAM存儲空間有限,云計(jì)算環(huán)境以及自定義的網(wǎng)絡(luò)帶寬管理策略,又對大容量TCAM有著迫切的需求。因此考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本以及網(wǎng)絡(luò)功能可用性問題,本文借鑒了大數(shù)據(jù)分布式存儲架構(gòu),提出了一種分布式Openflow流表存儲架構(gòu)(DSFoF)。通過DSFoF架構(gòu)完成多臺Openflow交換機(jī)的集中式管理,并使多臺交換機(jī)互相協(xié)作實(shí)現(xiàn)大流表的存儲,同時(shí)實(shí)現(xiàn)多臺交換機(jī)存儲空間的負(fù)載均衡。最后,實(shí)驗(yàn)表明了本文提出的DSFoF架構(gòu)可有效的解決大流表的存儲問題,同時(shí)具有較高的性能。3)網(wǎng)絡(luò)資源分配策略的實(shí)施以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運(yùn)行,都離不開可靠的網(wǎng)絡(luò)通信安全保障。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理方式易導(dǎo)致惡意租戶利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議漏洞在云計(jì)算中心內(nèi)部發(fā)動網(wǎng)絡(luò)攻擊,嚴(yán)重影響其他租戶的網(wǎng)絡(luò)安全。網(wǎng)絡(luò)地址解析協(xié)議(ARP)就是一種容易被攻擊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,攻擊者會利用ARP漏洞可展開拒絕服務(wù)攻擊以及中間人攻擊。本文利用SDN網(wǎng)絡(luò)的集中控制器,統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)中的ARP數(shù)據(jù)包,并建立一個全局ARP緩存。利用提出的ARP攻擊者檢測模型,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包時(shí),SDN控制器可根據(jù)貝葉斯定理迭代計(jì)算此網(wǎng)絡(luò)終端為攻擊者的可疑概率。隨著可疑概率的變化,SDN控制器可檢測出ARP攻擊者,并限制其通信。實(shí)驗(yàn)表明,本文的ARP攻擊者檢測模型具有較低的誤判、漏判概率。此外,本文還通過動態(tài)閾值方法,進(jìn)一步降低了模型的誤判、漏判概率,為云計(jì)算中心租戶的正常通信提供安全保障服務(wù)。
[Abstract]:This paper puts forward a network resource pre - allocation model based on the technology of cloud computing . This paper presents a distributed Openflow table storage architecture ( DSFoF ) , which can effectively solve the storage problem of large flow meter .

【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.08

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本文編號：1358627