基于Open vSwitch的無線網(wǎng)關(guān)訪問控制設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的普及，越來越多無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)在我們生活場景中，無線網(wǎng)絡(luò)越來越重。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)有ZigBee網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，WIFI，Z-Wave網(wǎng)絡(luò)等。任何無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)都需要上傳后臺管理系統(tǒng)存儲，研究。網(wǎng)關(guān)作為連接無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備發(fā)揮重要作用。網(wǎng)關(guān)集成多種網(wǎng)絡(luò)接口，采用不同技術(shù)實現(xiàn)各種無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)關(guān)技術(shù)層出不窮。現(xiàn)有傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)方案主要是針對特定領(lǐng)域需求，實現(xiàn)基于特定兩種指定協(xié)議互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)方案，對于這種網(wǎng)

2、關(guān)方案具有滿足特定領(lǐng)域需求，使用場景局限性，不具有擴(kuò)展性特點，很難適應(yīng)當(dāng)前越來多樣化的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢。本文研究新SDN網(wǎng)絡(luò)(軟件定義網(wǎng)絡(luò))架構(gòu)重要技術(shù)OpenFlow協(xié)議，及SDN架構(gòu)下重要產(chǎn)品Open vSwitch交換機以及傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)核心工作機制基礎(chǔ)上，研究新形勢下網(wǎng)關(guān)面對多種無線網(wǎng)絡(luò)如何賦予網(wǎng)關(guān)更多擴(kuò)展性；基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的思想，將網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)邏輯上劃分為數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)模塊和控制邏輯模塊并分離這兩個模塊；在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中使用Open vSwi

3、tch軟件交換機橋接網(wǎng)關(guān)中所有的網(wǎng)絡(luò)接口，構(gòu)成一個虛擬交換網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)模塊；Floodlight控制器作為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)控制邏輯模塊，利用Open vSwitch支持openFlow協(xié)議的特點，F(xiàn)loodlight控制器基于OpenFlow協(xié)議下發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)策略實現(xiàn)軟件定義網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模版的數(shù)據(jù)包處理邏輯。
　　傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)方案不具有擴(kuò)展性的能力，往往只針對特定領(lǐng)域需求實現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議間協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)功能；網(wǎng)絡(luò)接口間交互沒有統(tǒng)一

4、管理，功能固化在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中，不具有擴(kuò)展性?；诖吮菊撐奶岢鰹閷崿F(xiàn)在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)接口橋接，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中定義一個多種網(wǎng)絡(luò)接口間交互的虛擬網(wǎng)絡(luò)橋接層，所有網(wǎng)絡(luò)接口通過Open vSwitch軟件交換機橋接在一個虛擬網(wǎng)絡(luò)下；網(wǎng)關(guān)下網(wǎng)絡(luò)間通信轉(zhuǎn)變成軟件交換機下兩個端口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)。新的網(wǎng)絡(luò)接口需要加入，只需要加入到Open vSwitch軟件交換機構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對新的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的擴(kuò)展。Open vSwitch軟件交換機支持Ope

5、nFlow協(xié)議，引入OpenFlow協(xié)議管理網(wǎng)關(guān)下多個網(wǎng)絡(luò)接口，簡化網(wǎng)絡(luò)的管理?；贠penFlow協(xié)議可以設(shè)置流表策略部署多網(wǎng)絡(luò)接口間通信規(guī)則，對外部節(jié)點訪問網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)接口下節(jié)點可以設(shè)置基于流表的安全訪問控制策略，控制器下發(fā)訪問控制策略立即生效，具有簡單，快速部署的特點。
　　網(wǎng)關(guān)具有多個網(wǎng)絡(luò)接口，是不同網(wǎng)絡(luò)間通信的中轉(zhuǎn)站。每個網(wǎng)絡(luò)具有不同的協(xié)議格式，數(shù)據(jù)包封裝格式。阻礙了網(wǎng)關(guān)中不同網(wǎng)絡(luò)間的通信。基于這個需求，參考現(xiàn)有研究方案，定

6、義了基于節(jié)點標(biāo)識的數(shù)據(jù)統(tǒng)一封裝協(xié)議。屏蔽網(wǎng)關(guān)下網(wǎng)絡(luò)間的差異性。各個網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)在應(yīng)用層以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式交互。數(shù)據(jù)協(xié)議節(jié)點標(biāo)識部分以網(wǎng)關(guān)下網(wǎng)絡(luò)接口IP地址和無線傳感網(wǎng)下節(jié)點ID兩級地址結(jié)構(gòu)唯一標(biāo)識一個節(jié)點。數(shù)據(jù)載荷部分基于TLV(Type,Length,Value)格式封裝一個數(shù)據(jù)單元，基于TLV格式的數(shù)據(jù)單元具有自解釋特性，便于解析。
　　本文在Floodlight控制器基礎(chǔ)上實現(xiàn)了基于Open vSwitch的無線網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)方案?；?/p>

7、于Open vSwitch和Floodlight以及他們之間的通信協(xié)議OpenFlow協(xié)議構(gòu)建了一個網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)仿真模型。Floodlight作為控制器；Open vSwitch橋接網(wǎng)關(guān)下不同的網(wǎng)絡(luò)接口，Open vSwitch作為網(wǎng)關(guān)下多個網(wǎng)絡(luò)接口橋接的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機?；谶@個模型進(jìn)行了三個不同類型實驗表明基于Open vSwitch網(wǎng)關(guān)方案設(shè)計在靈活性和可擴(kuò)展性方面展現(xiàn)優(yōu)勢。本文創(chuàng)新點有如下三個方面：第一基于Floodlight控制器部