廣域網(wǎng)下一種基于OpenFlow的標(biāo)簽路由設(shè)計與標(biāo)簽分配研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN/OpenFlow)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的封閉體系分離為數(shù)據(jù)平面和控制平面，具有良好的可控性和靈活性。SDN開始被引入到許多場景下的網(wǎng)絡(luò)，其中包括廣域網(wǎng)。將SDN/OpenFlow應(yīng)用于廣域網(wǎng)中存在以下技術(shù)挑戰(zhàn):受限于鏈路物理距離，控制器與交換機(jī)之間通信時延長，導(dǎo)致新流到達(dá)時，新建數(shù)據(jù)流路徑時間長的問題。目前的研究主要使用源路由(如SlickFlow)的方案解決這個問題。這些方案存在問題:數(shù)據(jù)包需要攜帶較

2、大且變長的包頭信息，不利于硬件實現(xiàn);修改了OpenFlow協(xié)議，不利于推廣應(yīng)用。
　　本文對上述問題進(jìn)行了深入研究，提出了對應(yīng)的解決方案，論文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　(1)提出了基于OpenFlow的標(biāo)簽路由機(jī)制，并且在不修改OpenFlow協(xié)議前提下，給出了一個實現(xiàn)該標(biāo)簽路由的方案。本文將標(biāo)簽信息存放在QinQ的VLAN包頭域中，與SlickFlow相比，壓入的包頭信息短小且定長。論證了本文的標(biāo)簽僅會增加0.26-6.25％

3、的傳輸時延和少于0.52us的操作時延。從分析和實驗結(jié)果表明，新流到達(dá)時，可以減少交換機(jī)與控制器之間的通信量，從而降低網(wǎng)絡(luò)平均時延。
　　(2)設(shè)計了一個基于OpenFlow的標(biāo)簽分配機(jī)制，討論了如何分配和管理標(biāo)簽路由的標(biāo)簽。基于Ryu控制器、MongoDB等技術(shù)，設(shè)計了一個可以分配、管理、存儲和下發(fā)標(biāo)簽的系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。最后，在盛科V150交換機(jī)和EX2000拓?fù)溥B接器上，搭建了標(biāo)簽分配機(jī)制的原型系統(tǒng)。實驗結(jié)果

4、表明，原型系統(tǒng)可以有效地分配下發(fā)標(biāo)簽以及刪除網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)簽信息。
　　(3)基于流量矩陣，討論了如何利用標(biāo)簽分配實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載均衡。首先討論了目前SDN中測量流量矩陣的研究，并給出了測量流量矩陣的一般方法。然后基于流量矩陣負(fù)載均衡算法(TM-LB)進(jìn)行改進(jìn)，提出了ITM-LB算法。本文使用真實的和隨機(jī)的流量矩陣進(jìn)行兩次仿真實驗，實驗結(jié)果表明，使用ITM-LB和TM-LB算法下發(fā)標(biāo)簽都能實現(xiàn)鏈路負(fù)載均衡。但是，無論是負(fù)載均衡能力還是