當前網絡存在互聯(lián)網用戶規(guī)模持續(xù)增長、互聯(lián)網應用領域日益廣闊、網絡基礎設施建設越發(fā)龐大三個顯著特征。在這種情況下,傳統(tǒng)網絡架構暴露出體系結構復雜、資源冗余度高、網絡管理受限三大缺陷。而網絡體系架構是支撐網絡工程設計的基本原則。在這種狀態(tài)下,軟件定義網絡（Software Defined Networking,SDN）的概念應運而生。SDN通過控制與轉發(fā)分離,可以有效的簡化網絡體系結構,提高資源利用率,實現(xiàn)細粒度網絡管理。經典軟件定義網絡架構實質上是一種響應式的（Reactive）流處理方式。控制平面根據(jù)新到來的流信息,計算路徑并下發(fā)表項,交換機根據(jù)存儲在流表項中的規(guī)則來轉發(fā)流量。而在實際網絡中,一方面,隨著網絡規(guī)模不斷擴大,這種控制與轉發(fā)分離的響應式的流處理方式,會造成極大的數(shù)據(jù)平面與控制平面之間的通信負載、數(shù)據(jù)平面流轉發(fā)的等待延遲和控制平面的計算負載;另一方面,交換機的流表項資源非常有限,如果每條流都需要消耗大量流表項資源,則會造成數(shù)據(jù)平面表項資源不足。響應式的流處理方式和有限的流表項資源給軟件定義網絡的數(shù)據(jù)平面的可擴展性帶來了極大的挑戰(zhàn),因此本文致力于解決不同應用場景下軟件定義網絡數(shù)... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１本論文研究動機與思路??６??

本章主要介紹本論文會涉及到的相關軟件定義網絡的基礎知識。首先介紹??軟件定義網絡的基本架構，然后介紹ＳＤＮ交換機的流表與組表，接著介紹ＳＤＮ??交換機中多級流表的流水線工作流程，最后介紹網絡中兩種主流的轉發(fā)模式：響??應式轉發(fā)與前攝式轉發(fā)。??２．１軟件定義網絡架構??軟件定義網絡是將網絡的控制平面與數(shù)據(jù)平面分離開來的一種新型網絡架??構。其主要包括應用平面、控制平面、數(shù)據(jù)平面，以及連接應用平面和控制平面??的北向接口和連接控制平面和數(shù)據(jù)平面的南向接口（如圖２．１所示）。??

第２章相關基礎知識??Ｆｌｏｗ?Ｔａｂｌｅ?ｏｆ?Ｖｉ??ａ?＾?Ｄｓｔ?Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ??■———??３．０．０．１?Ｇｒｏｕｐ：５５６６??Ｇｒｏｕｐ?Ｔａｂｌｅ?ｏｆ?Ｖｊ??Ｉ?Ｉ?Ｇｒｏｕｐ?Ａｃｔｉｏｎ??Ｕ２＾＾〇．〇．ｌ?Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ?Ｂｕｃｋｅｔｓ???ｆｉ＼Ｕｌ?Ｕ３?５５６６?Ｂｕｃｋｅｔｌ：ｏｕｔｐｕｔ＝２，Ｗｅｉｇｈｔ＝０．４??＿１＜＾??Ｌｂ——．６｜??圖２．２流表與組表間的交互示意圖??實現(xiàn)負載均衡，我們在交換機Ｗ上安裝了如下圖所示的流表項和組表項。具體??來說，對于目的地為３．０．０．１?（主機ｕ３）的流，交換機＾通過流表項將其導向組表??項５５６６，組表項５５６６通過設置動作桶，可以實現(xiàn)多徑加權轉發(fā)，從而達到負載??均衡的效果。在該圖中，我們將４０％的流量轉發(fā)至端口?２?（即交換機ｕ２），６０％的??流量轉發(fā)至端口?３?（即交換機吻）。數(shù)據(jù)流通過匹配流量表條目導向組表項，再??通過設置組表條目的動作桶的動作以及權重，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的多徑加權轉發(fā)。需要??注意的是，多徑轉發(fā)一般是根據(jù)五元組信息，通過ｈａｓｈ來實現(xiàn)。因此，一般是??對宏流實現(xiàn)多徑轉發(fā)，對每條微流依然進行單徑轉發(fā)，從而避免了數(shù)據(jù)包重排序??的問題。??２．３?ＳＤＮ交換機中的流水線處理流程??根據(jù)ＯｐｅｎＦｌｏｗ協(xié)議［５￡）］可知，ＳＤＮ／ＯｐｅｎＦｌｏｗ交換機包含多張轉發(fā)表，而且??這些轉發(fā)表可以以流水線的形式與數(shù)據(jù)包包頭信息依次進行匹配�，F(xiàn)在主流的??ＳＤＮ交換機（比如Ｐｉｃａ８?３２９７交換機［５１］、ｂａｒｅｆｏｏｔ交換機［５２］）也同樣包含多張??


本文編號：3011031