SDN網(wǎng)絡(luò)下跨域路由及網(wǎng)絡(luò)功能體資源優(yōu)化研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software-Defined Networking，SDN)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。它的核心思想是控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中式控制。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增大，控制器與交換機(jī)之間交互的消息以及相關(guān)控制功能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度也越來(lái)越高。由于單控制器的性能有限，控制面的負(fù)載過(guò)重會(huì)引起控制面的擁塞。針對(duì)這種問(wèn)題，業(yè)界提出了多控制器方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分域管理。但在現(xiàn)有多控制器架構(gòu)中，跨域數(shù)據(jù)流的傳輸需要多個(gè)控制器的參與，增

2、加了控制平面的負(fù)載，影響網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。
　　同時(shí)，基于SDN的集中式管理，業(yè)界提出了利用SDN實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能體的資源優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)功能體是提供網(wǎng)絡(luò)功能的一類特殊設(shè)備，如防火墻，代理等。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能體需要專有的硬件進(jìn)行獨(dú)立部署。因此，數(shù)據(jù)流需要路由至多個(gè)物理機(jī)以獲取完整的服務(wù)，提高了數(shù)據(jù)流的時(shí)延以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。復(fù)合功能體(Consolidated Middlebox)解耦了功能體與硬件資源，使得多個(gè)功能體可以運(yùn)行在同一個(gè)物理機(jī)中。在現(xiàn)有關(guān)

3、于功能體的資源優(yōu)化研究中，主要考慮的是功能體的負(fù)載均衡，缺乏對(duì)物理機(jī)內(nèi)資源利用率之間均衡的研究。當(dāng)物理機(jī)內(nèi)資源利用率不均衡，會(huì)形成資源瓶頸。因此，需要合理的引導(dǎo)數(shù)據(jù)流以均衡物理機(jī)內(nèi)各個(gè)資源的利用率。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)針對(duì)多域SDN網(wǎng)絡(luò)的跨域路由問(wèn)題，基于源路由以及預(yù)路由的技術(shù)，提出了跨域源路由方案。在此路由方案下，跨域數(shù)據(jù)流只在源域以及目的域產(chǎn)生流請(qǐng)求。在中間域，則利用預(yù)路由過(guò)程中建立的路徑進(jìn)行傳輸，

4、從而避免在中間域產(chǎn)生流請(qǐng)求。因此，每個(gè)控制器只需承擔(dān)與本域相關(guān)的流請(qǐng)求，極大的減少了控制平面的負(fù)載，提高了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。最后，我們與相關(guān)的方案進(jìn)行了仿真對(duì)比，驗(yàn)證了該方案的有效性。
　　(2)基于SDN與復(fù)合功能體的架構(gòu)，提出了多資源利用率的均衡方案以均衡每個(gè)物理機(jī)內(nèi)各資源的利用率。定義了資源不均衡度，根據(jù)流的資源需求，以及物理機(jī)的狀態(tài)，建立優(yōu)化模型。設(shè)計(jì)相應(yīng)的遺傳算法，合理的引導(dǎo)數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)物理機(jī)內(nèi)的資源利用率的均衡。同時(shí)，受限