面向协议无感知转发技术的SDN试验床

基于OpenFlow的软件定义网络(SDN)中的转发设备不便于支持新协议的转发,因此协议无感知转发(Protocol Oblivious Forwarding,POF)技术被提出.本文基于POF技术和OpenFlow控制器POX,设计并实现了一种支持POF技术的SDN控制器,POF控制器可以充分利用POF转发设备并且体现了SDN的可编程性.同时,我们基于POF控制器搭建了POF试验床,实验结果表明POF控制器能够有效地管理POF网络,并提供高效的控制功能.     

软件定义网络控制平面的研究综述

软件定义网络(Software-defined network,SDN)作为一种新兴的网络范式,通过解耦控制平面与数据转发平面,集中控制并且聚集全网视图,在控制平面与数据平面建立开放接口,启用外部应用使得网络具有可编程性,从而弥补当前网络架构所存在的不足与限制。其中,控制器作为SDN中重要的组成部分,成为了研究的热点。针对软件定义网络控制平面控制器的研究,首先总结了当前SDN控制平面控制器技术发展的现状并对其进行归类;其次着重分析了当前控制器存在的一致性、可扩展性、负载均衡等一系列问题;最后探讨了软件定义网络技术未来的研究发展方向及趋势。     

软件定义网络可信连接设计与实现

软件定义网络（software defined networking,SDN）将控制层和数据转发层分离,由控制层对数据转发层进行统一管理。目前控制层及数据转发层设备间完整性认证机制尚不完善,若平台完整性损坏的设备接入网络,会给整个SDN网络带来严重的安全问题。为确保双方设备在完整可信的前提下建立连接,进而在源头上保障设备安全、网络可信,提出了一种新的SDN可信连接方案。该方案以可信网络远程设备认证技术为基础,利用可信平台模块作为可信支撑,在SDN数据转发设备与控制器的连接过程中添加完整性认证环节。测试分析表明,该方案有效可行,符合实际应用。     

基于软件定义网络技术实现人工智能网络体系架构

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)拥有着集中控制、分布式路由和控制平面与转发平面相分离的特点,相比传统的TCP/IP网络,提高了网络的灵活性,并提供了网络可编程的能力。假设控制器能够获取底层网络的特征,并加以分析应用到网络管理中,将会有很好的应用前景。鉴于此,提出了一种基于SDN的人工智能网络架构。该系统使用SDN控制器从底层网络中获取到大量的各类信息,并利用大数据以及人工智能技术加以分析,得到底层网络的特征数据。而这些特征数据会被用来辅助控制器对于下层网络的管理的决策。     

SDN交换机转发规则TCAM存储优化综述

软件定义网络(SDN)将传统网络的控制平面和数据平面解耦,通过控制平面的控制器灵活地对网络进行管理,目前应用最广泛的控制协议是OpenFlow.三态内容寻址存储器(TCAM)查找速度快、支持三态掩码存储,在SDN网络中应用广泛.但TCAM成本高、功耗大,并且在存储含有范围字段匹配域的规则时候存在范围膨胀问题,因此交换机中可存储的转发规则数量,尤其是匹配域的数量和类型都比较多的OpenFlow规则数目非常有限,这成为约束SDN网络大规模扩展和应用的瓶颈.研究机构从不同角度提出了针对SDN中交换机转发规则的TCAM存储优化方案.本文从转发规则存储架构优化、本地交换机转发规则压缩、全局转发规则动态优化以及控制器参与的网络转发规则管理四个角度总结了相关研究工作,并提出了适合未来SDN网络的转发规则存储的综合优化方案.     

SDN控制器部署中的可靠性优化研究

软件定义网络(SDN)将传统网络结构中的控制层和转发层解耦,其将所有转发设备与一个逻辑集中的控制器相连接。为避免网络规模不断扩大引起的单点失效,向分布式控制结构发展成为Open Flow广域网部署的趋势,其中控制层多控制器的部署问题是SDN设计中的一个关键环节。提出基于控制路径连通度的控制器部署方案来最大化SDN控制器部署的可靠性,并使用3种不同的算法对比控制器部署性能。仿真结果表明,该方案可以在可接受时延范围内提升部署SDN控制器的可靠性。     

基于SDN的OpenFlow交换机数据包流水线处理机制

目前,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)已成为网络研究与开发的重点,但相关的研究与开发工作还仅仅局限于园区网络和数据中心网络等。由于SDN控制层与数据层处理效率的限制,SDN面向互联网这样超大规模网络的研究还基本处于空白阶段。为了提升SDN的性能以使其适应大规模网络的特点,挖掘SDN数据层中并行加速处理的可能性,提出了将流水线技术应用到SDN数据层中交换机对数据包的转发过程。另外,结合SDN南向接口OpenFlow协议提供的交换机工作规范,设计了适用于OpenFlow交换机数据包转发的三级流水线处理机制。仿真实验说明,将流水线应用到SDN中能有效加快OpenFlow交换机的数据包转发速度。     

基于SDN的无线网络接入控制

传统网络架构封闭、僵化,很难部署新型网络协议和应用。软件定义网络SDN将数据转发层面和控制层面分离,并开放了网络的可编程接口,通过控制器来管理终端的接入和数据转发,提高了灵活性和可控性。提出了一种采用MAC地址的访问控制策略,使网络接入更加安全与便捷,并部署在现实网络中,用实验证明了该策略的可行性和可靠性。     

基于混合制排队模型的SDN控制器性能评估研究

软件定义网络SDN将逻辑控制与数据转发相分离,提高了网络的灵活性和可编程能力,成为近年来未来网络领域的研究热点。SDN在实际应用部署时将面临控制器性能瓶颈的挑战,因而有必要理解SDN控制器的性能特性。为此,首先对SDN控制器中Packet-In消息的到达过程和处理时间进行分析,进而基于排队论提出了一种容量有限的SDN控制器性能评估模型M/M/1/m,推导得出了该模型的性能参数,包括:平均等待队长、平均等待时间、平均队列长度和平均逗留时间。最后,采用控制器性能测试工具Cbench对该模型进行了实验评估。实验结果表明:相对于现有其它模型,该模型的估计时延更接近于实际测量时延,可更精确地描述SDN控制器的性能。     

软件定义车联网的数据转发策略和路由选择技术

针对目前车联网（VANET）数据转发效率低的问题,提出了软件定义网络（SDN）的数据转发策略和路由选择技术。首先,采用了软件定义车联网的分层控制结构,由局部控制器和全局控制器组成,实现数据转发和控制分离,可灵活控制数据转发的方向;然后,设计了单条路段的车辆路由机制,该机制预测车辆节点位置并采用贪心策略,实现数据的稳定传输;其次,设计了多个需求间的路段路由机制,该机制采用广度优先搜索（BFS）算法和边集相结合的方式,实现多个需求间路径不相交,缓解带宽瓶颈问题;最后,通过仿真验证,对比无线自组网按需平面距离向量（AODV）路由,所提出的数据转发策略和路由选择算法在数据分组接收率上提高40%以上,平均延迟时间降低60%左右。实验结果表明,软件定义车联网的数据转发策略和路由选择技术能够提高数据转发效率,减少平均收包延时。