基于协议无感知转发的服务功能链

IETF提出的服务功能链（Service Function Chain,SFC）解决了服务功能在部署过程中网络拓扑与硬件设备紧密耦合、灵活性差等问题,其中,NSH协议用于支持服务功能链的实现.然而,标准的OpenFlow协议对NSH协议支持不足、实现过程复杂且实现后造成兼容性等问题.本文基于软件定义网络（Software Defined Network,SDN）和网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）技术,根据IETF规定的相关标准,提出一种基于协议无感知转发（Protocol Oblivious Forwarding,POF）的服务功能链,利用POF在数据平面深度可编程的能力实现NSH协议.文中基于FloodLight控制器和POF交换机实现了该服务功能链,实验结果表明,基于协议无感知转发的服务功能链可以高效地实现服务功能的部署.     

基于标签的POF网络虚拟化技术研究

针对SDN新一代转发控制分离技术——协议无感知转发(POF),提出了协议字段全开放的SDN网络虚拟化架构。该架构提出了基于标签的网络虚拟化技术和POF物理交换机流表分配技术,通过网络虚拟化中间件将POF交换机与POF控制器之间传递的消息进行转换,对物理网络中传输的数据进行标签封装,从而区分不同网络切片与虚拟链路的流量信息。与已有的虚拟化中间件Flow Visor、Open Virtex、Co Visor等相比,该虚拟化中间件全面支持POF协议,通过物理网络中的数据的标签化处理,实现了SDN转发平面全字段开放的网络虚拟化。同时,基于该套架构,实现了POF网络虚拟化中间件系统POFHyper Visor,并验证了该POF网络虚拟化中间件系统的功能与性能,经测试,虚拟化消息处理能力损失在17.1%~29.9%。     

基于协议无感知转发技术的信息中心网络：设计、实现与应用

软件定义网络(SDN)的核心思想是将网络中控制平面和数据平面进行解耦,采用集中控制的方式给用户提供开放可编程的接口。信息中心网络(ICN)则集中在对内容进行命名和基于内容名字的路由。协议无感知转发(POF)是一种支持自定义协议的SDN转发技术。随着未来网络技术的研究与发展,基于SDN思想来实现ICN则可能成为一种解决方案,因而提出了一种基于POF技术的ICN网络设计方案与实现,并搭建了基于POF技术的ICN实验床。多人视频会议应用表明,该设计方案的正确性与可行性,不仅能转发ICN数据包,还能很好地实现实时性应用。     

基于OpenFlow的SDN技术研究

软件定义网络(software-defined networking,简称SDN)技术分离了网络的控制平面和数据平面,为研发网络新应用和未来互联网技术提供了一种新的解决方案.综述了基于OpenFlow 的SDN 技术发展现状,首先总结了逻辑控制和数据转发分离架构的研究背景,并介绍了其关键组件和研究进展,包括OpenFlow交换机、控制器和SDN技术,然后从4 个方面分析了基于OpenFlow 的SDN 技术目前所面临的问题和解决思路.结合近年来的发展现状,归纳了在校园网、数据中心以及面向网络管理和网络安全方面的应用,最后探讨了未来的研究趋势.     

一种基于OpenFlow的SDN访问控制策略实时冲突检测与解决方法

软件定义网络SDN(Software-Defined Networking)是由美国斯坦福大学Clean Slate研究组提出的一种新型网络创新架构,可通过软件编程的形式定义和控制网络,其控制平面和转发平面分离及开放性可编程的特点,为新型互联网体系结构研究提供了新的实验途径,也极大地推动了下一代互联网的发展.OpenFlow是SDN的主要协议,定义了SDN控制器与交换机之间的通信标准.目前,很多基于OpenFlow的SDN设备已经在实际中得到了部署.但是,基于OpenFlow的SDN却面临很多安全挑战.其中一个重要的挑战是如何建立一个安全可靠的SDN防火墙应用.由于OpenFlow协议的无状态性,现有的SDN防火墙可以被通过改写交换机中的流表项轻松绕过.针对这一安全威胁,作者提出了基于Flowpath的实时动态策略冲突检测与解决方法.通过获取实时的SDN网络状态,能够准确地检测防火墙策略的直接和间接违反,并且一旦发现冲突,可以基于Flowpath进行自动化和细粒度的冲突解决.最后,作者在开源控制器Floodlight上实现了一个安全增强的防火墙应用FlowVerifier,并基于Mininet对FlowVerifier的性能进行了评估.结果表明FlowVerifier能够检测和自动化地解决SDN网络中由于流表改写而引入的策略冲突及其带来的安全威胁.     

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.     

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。     

FAE:一种OpenFlow协议FlowMod消息的action扩展机制

SDN网络对数据转发平面的抽象是OpenFlow等南向接口协议制定的前提,目前标准OpenFlow协议假设数据平面每个流表项由确定的规则定义和对应的动作集合组成,每个配置数据平面的FlowMod消息会携带这些规则和动作集合。然而,随着SDN应用场景的不断发展,OpenFlow协议有限的预定义动作难以满足一些新的配置需求,例如集中控制的段路由管理配置和SDPA的配置等。为了提高当前SDN对动作定义的灵活性,解除其对动作的限制,首先提出了一种基于OpenFlow协议FlowMod消息的action扩展机制FAE,该机制具有满足用户自定义动作,且动作扩展灵活简单的特点,然后基于开源的Floodlight控制器和FAST交换机实现了FAE机制,实验表明,该机制在集中控制的段路由下,可以有效地支持其管理配置中的动作。     

软件定义网络研究综述

现有网络设备支持的协议体系庞大, 导致高度复杂, 不仅限制了IP网络的技术发展, 更无法满足当前云计算、大数据和服务器虚拟化等应用趋势。软件定义网络（SDN）作为一种最新网络架构, 对网络设备控制面、转发面和应用层功能进行重新定义抽象, 使得网络设备软件可编程, 有望改变上述局面。介绍了OpenFlow技术的产生背景、特点及发展现状, 分析了基于OpenFlow的SDN体系结构和平台设计的关键技术, 并探究了SDN技术在网络管理自动化、光网络传输与IP承载的统一控制、无线网络的平滑切换、网络虚拟化和QoS保证等方向的应用。     

基于模型检测的OpenFlow多交换机数据包转发协议的分析与验证

OpenFlow协议是SDN网络中控制平面与数据转发平面之间进行交互的规范与标准,其正确性将直接影响到整个网络功能的实现。通过模型检测技术实现一种验证OpenFlow协议正确性的形式化方法。首先提取OpenFlow协议的核心子协议,即OpenFlow多交换机数据包转发协议作为验证的实例;然后运用协议行为自动机对该子协议进行形式化建模,并且通过时态逻辑描述协议需要进行验证的性质;最后给出算法验证协议模型是否满足给定的性质要求,以此检测OpenFlow协议是否存在正确性漏洞,以便对其进行修正。     

POF协议解析器

针对SDN的安全问题,传统的防火墙、防病毒软件能在一定程度上防止外部非法入侵,但是对于防御非法修改交换机/控制器配置和流规则造成的重要信息泄露等内部威胁的效果甚微。POF协议作为SDN的南向接口协议,实现了控制器对网络的配置管理。通过解析POF消息可监控SDN网络通信内容,从而发掘内部安全问题。本文对POF协议进行详细的研究和分析,并基于网络安全审计系统设计POF协议解析器。该协议解析器能够在线解析识别POF消息类型及其关键字段,并生成会话日志和操作日志进行存储展示,有助于及时发掘非法行为,并可在网络安全事件发生后协助溯源取证。通过实验测试,系统集成POF协议解析器后在满足不丢包情况下至少能达到30000的每秒并发连接数、460 Mbps的吞吐以及每秒处理53万个数据包的性能。     

基于故障物理的电子单元故障预测方法研究

介绍了基于故障物理(POF,physic of failure)的故障预测方法基本原理和实现流程,分析了故障物理技术各步骤中所用到的方法和实现手段。根据POF框架,搭建了基于POF的预测系统,对某电源监测单元进行实时故障预测。实验结果表明了该方法的有效性,可应用于实际工程和型号研制中。     

基于以太网交换技术的工业控制器结构

以太网在工业网络中的应用是当前测控技术发展的主流方向之一 ,传统的控制器在层次结构 ,传输速度 ,编程方式等多方面限制了全开放网络的形成 .本文讨论了基于以太网交换技术的控制器结构特点 ,通过与传统控制器结构的比较指出了它在互用性、互连性方面的优点 ,最后就现阶段控制器产品的发展方向提出了自己的观点     

基于嵌入式Web Server智能控制器的研究

嵌入式技术是目前一个研究方向，而网络的体系结构决定着测控性能和技术实现。文章从远程控制和网络技术应用的角度提出开发基于嵌入式Web Server智能控制器，详述了该网络控制器的优点。在分析嵌入式智能控制器系统结构的基础上，研究硬件组成与软件设计中网络通信的实现方法，并与传统的智能控制器进行比较，突出该控制器远程管理的功能。     

Source Routing Over Protocol-Oblivious Forwarding for Named Data Networking

Named data networking (NDN) has promising advantages, however, it is hard to deploy because of the lack of special hardware to support it. Besides, the lack of specific routing schema also restrains the advantages of NDN. To solve the problems of deployment and routing, we come up with the source routing schema over protocol-oblivious forwarding (POF) for NDN. POF is able to directly carry NDN packets without over IP because it provides an adaptable and programmable forwarding plane by defining a generic flow instruction set. Source routing is a flexible and scalable routing schema and provides the flexible and efficient implementation for the future network. The centralized management of the source routing schema over POF can provide the following properties: (i) quickly responding to the change of network, and (ii) forwarding the Interest packet to the best cache node. Experiments show that the source routing schema over POF for NDN can reduce more than 50% of the networking traffic flow and increase the cache hit rate by up to 25% more than the baseline schemas. Thus, the source routing schema over POF could be an implementation plan for NDN.     

模糊神经网络pH控制器的DSP实现

针对pH值控制过程具有较强非线性、纯滞后性的特点，传统PID控制往往达不到满意控制效果。介绍一种将模糊控制技术与神经网络技术相结合构成的模糊神经网络pH控制器，通过数字仿真显示了该控制算法的控制效果优于传统的PID控制和一般的模糊控制算法。并将提出的模糊神经网络控制算法在DSP上进行了实现．通过模拟实验验证了该控制器的可行性。     

基于ARM与GPRS的家庭智能控制系统的设计与实现

主要介绍了一种基于嵌入式系统的ARM-Linux平台及GPRS技术的家庭智能控制系统。采用ZigBee技术组建家庭无线网络,实现ARM控制器与各家庭智能模块的无线连接;户主通过手机利用GPRS网络对ARM控制器发送控制命令,ARM控制器通过ZigBee模块对各家庭智能模块进行无线控制,从而实现对整个家庭智能系统的远程控制。