基于OpenFlow的軟件定義網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究.pdf

1、SDN(Software Defined Network)/OpenFlow網(wǎng)絡(luò)是針對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一場(chǎng)變革，其核心理念是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制層面的分離。由于其良好的可控可管理性，SDN/OpenFlow網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來(lái)越受到業(yè)界的重視。 SDN的體系架構(gòu)可以分為應(yīng)用層、控制層和設(shè)備層。控制器層和設(shè)備層分別完成了網(wǎng)絡(luò)的控制管理和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)兩個(gè)功能，應(yīng)用層則為用戶自定義的一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。OpenFlow網(wǎng)絡(luò)可以看作為SDN思想的一種具體實(shí)現(xiàn)。 Op

2、enFlow網(wǎng)絡(luò)主要由控制器、OpenFlow交換機(jī)和OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議三部分組成，控制器和OpenFlow交換機(jī)通過(guò)OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議完成信令的交互。
　　OpenFlow網(wǎng)絡(luò)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn):(1)擁塞路由管理問(wèn)題，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)擁塞管理方案是在擁塞節(jié)點(diǎn)附近選擇數(shù)據(jù)流進(jìn)行重路由，這種方案的缺點(diǎn)是不能充分利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源。以擁塞節(jié)點(diǎn)作為錨點(diǎn)進(jìn)行重路由，在某些情況下，無(wú)法選擇最優(yōu)路徑，甚至無(wú)法得出可行路徑。在OpenFlo

3、w網(wǎng)絡(luò)中我們可以利用控制器對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源全局管理的優(yōu)勢(shì)提出一種更加高效的網(wǎng)絡(luò)側(cè)擁塞路由管理策略;(2)過(guò)渡網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題，OpenFlow網(wǎng)絡(luò)正處于發(fā)展初期，大規(guī)模鋪設(shè)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)并不現(xiàn)實(shí)，因此將傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)和OpenFlow網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的過(guò)渡網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)可行的方案。但是現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和路由機(jī)制本質(zhì)上使用的都是二層技術(shù)，不能很好的融合三層的路由協(xié)議，也就不能與傳統(tǒng)IP核心網(wǎng)絡(luò)直接連接通信，限制了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，因此提

4、出一種過(guò)渡網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制是十分有必要的。
　　本文對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，論文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　1) OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中控制器可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中式管理，基于這種特性，本文提出一種與業(yè)務(wù)屬性相關(guān)的擁塞路由管理機(jī)制—CMTA-OF(CongestionRouting Management Based on Traffic Attribution in OpenFlow)，以實(shí)現(xiàn)更高效的擁塞管理。CMTA-OF機(jī)制利用控制

5、器掌握全局網(wǎng)絡(luò)流量分布的優(yōu)勢(shì)，將數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)屬性、網(wǎng)絡(luò)的流量分布和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，在擁塞鏈路處，選擇一條或者多條轉(zhuǎn)移開(kāi)銷(xiāo)最小的數(shù)據(jù)流從網(wǎng)絡(luò)入口進(jìn)行重路由。理論分析和實(shí)驗(yàn)表明，和傳統(tǒng)的擁塞分流策略以及現(xiàn)有的基于OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的LABERIO(LoAd-BalancEd Routing wIth OpenFlow)機(jī)制相比，CMTA-OF既能夠有效的緩解網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，保證用戶的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)還能夠提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和資源利用率。

6、
　　2)為了解決過(guò)渡網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題，本文提出了一種IP_LLDP(IP Link LayerDiscovery Protocol)協(xié)議，該協(xié)議主要分為IP地址分配、全OFS(OpenFlow Switch)虛擬拓?fù)錁?gòu)造和地址替換策略三部分。IP LLDP路由協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)OpenFlow交換機(jī)通過(guò)傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)使用最短路徑通信，并且新提出的路由機(jī)制的運(yùn)行不會(huì)影響傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的正常通信，具有良好的可擴(kuò)展性和獨(dú)立性。最后我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室搭