sdn网络下跨域路由及网络功能体资源优化研究通信与信息系统专业论文.docxVIP

摘要摘要 摘要 摘要 软件定义网络(Software．Defined Networking，SDN)是一种新型的网络架构。 它的核心思想是控制平面与数据平面的分离，实现对网络的集中式控制。随着网 络规模的不断增大，控制器与交换机之间交互的消息以及相关控制功能实现的复 杂度也越来越高。由于单控制器的性能有限，控制面的负载过重会引起控制面的 拥塞。针对这种问题，业界提出了多控制器方案，实现对网络的分域管理。但在 现有多控制器架构中，跨域数据流的传输需要多个控制器的参与，增加了控制平 面的负载，影响网络的可扩展性。 同时，基于SDN的集中式管理，业界提出了利用SDN实现网络功能体的资 源优化。网络功能体是提供网络功能的一类特殊设备，如防火墙，代理等。传统 网络功能体需要专有的硬件进行独立部署。因此，数据流需要路由至多个物理机 以获取完整的服务，提高了数据流的时延以及网络负载。复合功能体 (Consolidated Middlebox)解耦了功能体与硬件资源，使得多个功能体可以运行在 同一个物理机中。在现有关于功能体的资源优化研究中，主要考虑的是功能体的 负载均衡，缺乏对物理机内资源利用率之间均衡的研究。当物理机内资源利用率 不均衡，会形成资源瓶颈。因此，需要合理的引导数据流以均衡物理机内各个资 源的利用率。 本文的主要研究工作如下： (1)针对多域SDN网络的跨域路由问题，基于源路由以及预路由的技术，提 出了跨域源路由方案。在此路由方案下，跨域数据流只在源域以及目的域产生流 请求。在中间域，则利用预路由过程中建立的路径进行传输，从而避免在中间域 产生流请求。因此，每个控制器只需承担与本域相关的流请求，极大的减少了控 制平面的负载，提高了网络的可扩展性。最后，我们与相关的方案进行了仿真对 比，验证了该方案的有效性。 (2)基于SDN与复合功能体的架构，提出了多资源利用率的均衡方案以均衡 每个物理机内各资源的利用率。定义了资源不均衡度，根据流的资源需求，以及 物理机的状态，建立优化模型。设计相应的遗传算法，合理的引导数据流实现物 理机内的资源利用率的均衡。同时，受限于数据流的时延以及功能需求，数据流 可能被引导至绝对资源利用率较高的物理机，导致物理机资源过载。因此，我们 定义了资源关联度衡量数据流与过载资源之间的关联。基于资源关联度，选取数 据流迁移至其它可行物理机。最后，仿真验证了我们方案的性能。 关键词：SDN可扩展性跨域路由 功能体资源利用率均衡 l 万方数据 摘要 11 万方数据 ABSTRACTABSTRACT ABSTRACT ABSTRACT SDN(Software—Defined Networking)is novel network architecture that separates the control plane from the data plane．It usually utilizes centralized controller to manage all the switches in the network．With the expanding of network scale，both the complexity of control functions and the amount of messages exchanged between controller and switches are increasing sharply．The limited performance of single controller and the heavy load will congestion in the control plane．Multiple controllers scheme have been proposed to solve this problem by dividing the network into multiple domains．However,in this architecture． cross·domain routing will involve multiple controllers which will increase control plane load． Based the SDN center management，some schemes that leverage SDN to optimize middleboxes have been proposed．Middleboxes special network devices that provide network functions(e．g．，Firewall，Proxy)with