SDN網(wǎng)絡(luò)中端到端QoS控制機(jī)制的研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)不斷涌現(xiàn)，為了滿足不同的需求，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜，時(shí)至今日，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)過于臃腫，新型技術(shù)難以快速的在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中部署與應(yīng)用。基于這種現(xiàn)狀，SDN架構(gòu)被提出。SDN架構(gòu)具有數(shù)據(jù)與控制平面分離、集中式控制以及開放可編程的特點(diǎn)。該架構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　端到端的QoS控制一直是一個(gè)難題，在SDN架構(gòu)之中，集中式的控制，使得對網(wǎng)絡(luò)全局狀態(tài)的監(jiān)控更易于實(shí)現(xiàn)，并且數(shù)據(jù)平

2、面與控制平面的分離，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中位于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的復(fù)雜的端到端QoS控制邏輯能夠被移至獨(dú)立于數(shù)據(jù)平面的控制平面中，此處的數(shù)據(jù)平面即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而控制平面即SDN控制器。以這種方式，網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備將專注于數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，而不需要將資源用于控制邏輯的處理上。此外，將控制邏輯移動(dòng)至控制平面，使得更復(fù)雜的控制算法實(shí)現(xiàn)成為一種可能。
　　本文研究的背景為SDN網(wǎng)絡(luò)，使用OpenFlow協(xié)議完成控制器與交換機(jī)的通信，選擇Ryu控制器作為控制平面

3、的核心。本文首先介紹了SDN架構(gòu)以及QoS的研究現(xiàn)狀，接著以SDN網(wǎng)絡(luò)作為前提，設(shè)計(jì)了端到端的QoS控制算法。隨后，以該控制機(jī)制為基礎(chǔ)，利用Ryu控制器設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能夠達(dá)到基于每一條流的粒度的端到端QoS控制系統(tǒng)。在本文最后，使用Mininet作為仿真環(huán)境，對該系統(tǒng)進(jìn)行測試，驗(yàn)證了本文提出的端到端QoS控制機(jī)制的正確性及有效性。
　　本文的設(shè)計(jì)的端到端QoS控制機(jī)制主要為以下幾點(diǎn):
　　(1)利用OpenFlow協(xié)議對網(wǎng)

4、絡(luò)性能參數(shù)進(jìn)行采集，對流服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，從而為QoS控制系統(tǒng)進(jìn)行決策提供了依據(jù)，使SDN架構(gòu)針對QoS問題能夠真正發(fā)揮其集中式控制的特點(diǎn)。
　　(2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于遺傳算法的QoS路由算法，利用遺傳算法能夠快速找到一條可行路徑的特點(diǎn)，在路徑切換時(shí)，以犧牲一部分解的質(zhì)量而加快算法收斂得方式，盡量節(jié)省QoS控制的時(shí)間。
　　(3)根據(jù)OpenFlow流表優(yōu)先級的工作機(jī)制，設(shè)計(jì)了基于OpenFlow協(xié)議的路徑切換算法，并對老路