SDN：颠覆性的网络技术构架创新

相对于传统网络构架来说,软件定义网络(software-defined networking,SDN)是一种颠覆性的网络技术构架创新,这种网络架构打破了网络领域多年来的沉寂,逐渐成为各个专业领域的热门议题.从电信业(communicationtechnology,CT)和信息业(information technology,IT)的比较出发,对当今网络技术发展的瓶颈进行分析,描述了SDN 和网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)2种典型的标准网络架构,阐述了SDN作为网络重构技术的必要性,详细分析了其核心价值、面临的主要挑战以及应用场景,继而引申到产业链重构的机遇和挑战;阐述了对SDN战略层面的相关思考.     

基于博弈论的SDN多控制器负载均衡机制研究

针对软件定义网络为了提高控制平面的可扩展性和可靠性而设计的多控制器部署,导致控制器负载不均衡和网络稳定性与控制器性能变差的问题,提出了一种基于博弈论的负载均衡机制,以改善多控制器的负载不均衡问题.首先,过载控制器邀请相邻从控制器作为博弈者参与博弈而构建博弈域;然后,以控制器与交换机之间的时延和交换机迁移成本集合粒子群算...     

基于SDN架构的最短路由优化算法研究

本文提出一种基于软件定义的无线Mesh网络路由协议(SDWMR),将软件定义网络(SDN)与无线M esh网络相结合,由具有全局网络视图的逻辑集中控制器负责所有控制决策;首先通过控制器与M esh节点建立初始路径,根据初始路径进行最短路径优化,优化过程由Dijkstra最短路由算法完成;其次将优化后的规则通过初始路径传输到各个底层Mesh节点中．当路径传输大规模流量时本文以分流算法均衡路径负载,从而避免路径拥塞．SDN的引入为无线Mesh解决了路径故障问题,并且提升了路由效率．本文路由协议已使用M ininet-Wifi网络模拟工具仿真,仿真结果表明,在网络吞吐量、丢包率、延迟等网络性能方面SDWM R协议优于已有的路由协议如混合OpenFlow的优化链路状态路由协议(OF-OLSR)、三阶段路由协议(ThreeStage)等．     

基于OpenFlow的光与无线融合接入网控制架构

为了有效提高光接入网网络资源利用率,满足不同用户差异化服务质量(quality of service,QoS)的业务需求,解决不同用户数据流量缺乏动态控制和智能调度的问题,提出一种基于OpenFlow的光与无线融合接入网控制架构。该架构通过部署OpenFlow代理,延伸了控制器的控制深度到光线路终端(optical line terminal,OLT)和光网络单元(optical network unit,ONU),设计了智能化控制权限的动态下放和回收机制,从而实现了功能的整体控制和资源的灵活调度。该控制架构能够以全局视角实时获取网络、用户及业务信息,根据网络状态以及网络资源的情况,动态灵活智能地制定和调整各个交换节点的数据处理规则,实现资源优化配置,可以有效提高网络资源利用率和满足不同用户差异化的业务需求。     

基于CDN技术实现数字图书馆内容信息的快速发布

给出一种基于内容分发网络(CDN)技术实现数字图书馆内容信息的快速发布策略,通过实现读者对数字图书馆内容分发网的就近访问及网络请求的重定向,以一种极为高效的方式为图书馆读者的请求提供快速的响应服务.     

SDN流表更新的调度与快速响应

软件定义网络(SDN)中,流表规则匹配域之间相互重叠,使得流表更新问题变得复杂。一条更新规则往往会触发多条三态内容寻址存储器(TCAM)表项移动,导致更新时间长。另外,现有SDN交换机采用的TCAM多为单端口设计,当TCAM进行流表更新时,数据包查找会被阻塞,导致数据平面的转发性能受到影响。因此,如何实现快速更新并保障数据包查找,是提高网络性能的一个重要研究问题。该文以采用TCAM查找方案的SDN交换机为硬件基础,设计并实现了流表更新系统。多个网络应用的更新经过前端整合并同时下达时,系统对规则之间的依赖关系进行高效检测,赋予延时需求高的规则高优先级,使其能得到快速响应。该更新算法不会阻塞TCAM查找,可以实现查找和更新穿插执行。实验结果表明：通过采用不同的调度策略,系统性能在更新优先策略与查找优先策略之间取得了平衡。     

基于SDN的工业物联网组播通信框架研究

工业物联网需要提供实时、可扩展的组播通信服务.这要求网络要在给定的时延上界内将数据传递给接收者,同时要能够最大化所承载的应用数.在现有的组播树算法中,单源树算法只关注实时性,共享树算法只关注可扩展性,同时兼顾两者的算法仍有待进一步研究.基于SDN技术,提出了一个面向工业物联网的实时、可扩展的组播通信框架,并为其设计了一个组播树算法——k-DCMO.k-DCMO算法为每个会话构建一棵时延有界开销最小的共享树,能够在保证会话实时性的同时,提升组播的可扩展性.结果表明,k-DCMO算法能够提供共享树算法所不能提供的实时性支持,并且能够获得比单源树算法更好的可扩展性.在实验拓扑中,其开销仅为后者的6.2%.     

基于网络划分的SDN分布式控制器部署

针对大规模SDN(software defined networking)网络中分布式控制器部署问题,以优化网络弹性和可靠性为目标,提出两阶段控制器部署算法(TSCP, two-stage controller placement):利用节点相似度划分控制域,使得控制域内设备之间的连通性强、连接紧密,增强控制域的网络弹性;选择控制路径平均失效率最小的控制器集合作为控制器部署,提高网络可靠性。通过约束控制域的规模和设备(交换机或控制器)之间传播时延,使控制域的交换机个数均衡,控制器的部署合理。通过定义性能指标,实验对比GCP算法、K*-means算法,结果表明TSCP算法可以优化控制域的规模,均衡控制域的交换机个数,减少控制器个数,网络弹性和可靠性均表现较好。     

基于SDN的数据中心网络中考虑等待时间的流调度策略研究

随着云计算、大数据、工业互联网的发展,越来越多的应用服务被部署到数据中心,其中一些数据密集型应用程序要求流在尽可能短的时间内完成.提出了一种考虑等待时间的流调度策略(flow priority scheduling algorithm considering wait time,FPWT),该策略在划分流的优先级时不仅...     

全分布式软件定义网络架构在无人集群系统中的应用

无人集群是未来的发展趋势之一,它需要可靠稳定的通信网络实现内部互联互通,为复杂的集群行动提供有效的信息传输渠道.为组成该网络,满足集群特点和需求的网络架构是关键.首先,本文提出了一种适用于无人集群的全分布式软件定义网络架构,论证了其全分布、无中心、实时性强、架构动态和可扩充等诸多优点;其次,介绍了全分布式软件定义网络架...     

基于SDN的5G移动通信网络架构

移动互联业务的持续增长以及物联网等各类通信应用的广泛普及对移动通信系统的功能和性能提出了新的挑战.第5代(5G)移动通信系统基于对已有通信技术的融合及演进,引入新的无线传输及网络技术,将实现多种应用场景用户业务传输性能保障.软件定义网络(software defined networking,SDN)通过采用集中控制的新型网络架构,将传统数据转发设备的数据转发与逻辑控制功能进行分离,实现了数据层与控制层的解耦,从而可有效解决传统网络结构封闭僵化、数据传输转发性能高度受限、资源利用率低等问题,满足业务差异化需求、提升业务部署效率.近年来,5G网络架构采用SDN已成为业界及学术界共识,已有较多文献提出基于SDN的5G移动网络架构.在对5G应用场景、关键技术以及SDN技术进行概述的基础上,对基于SDN的5G网络架构相关研究进行详细阐述,并对未来研究方向进行了展望.     

一种基于深度强化学习的SDN路由算法

为解决软件定义网络(SDN)中的流量工程(TE)问题,提出了一种深度强化学习路由(DRL-Routing)算法.该算法使用较全面的网络信息来表示状态,并使用一对多的网络配置来进行路由选择,奖励函数可以调整往返路径的网络吞吐量.仿真结果表明,DRL-Routing可以获得更高的奖励,并且经过适当的训练后,能使各交换机之间...     

SDN中基于流特征的DDoS攻击与闪拥事件检测

在软件定义网络(software defined networking, SDN)中,由于集中管理与可编程的特点,其安全性面临着巨大的挑战。恶意攻击者容易利用SDN网络的安全漏洞进行分布式拒绝服务(distributed denial of service,DDoS)攻击,而对DDoS攻击与闪拥事件检测的分析不论是对预防恶意流量还是电子数据取证都至关重要。提出一种SDN中基于流特征的多类型DDoS攻击和闪拥流量检测方法,其中可调节的φ-熵增加不同数据类型间的距离以便在流形成初期及时发现攻击行为。对一些常见的DDoS攻击方式进行详细分析,并通过获取交换机中流表的多维特征对样本进行训练分类,在有效检测DDoS攻击流量的同时还能在一定程度上区分DDoS攻击与闪拥事件。通过Mininet平台进行仿真实验,实验表明,该方法可以有效提高DDoS攻击检测率并降低闪拥事件误报率,验证了实验的准确性和有效性。     

基于离散粒子群的SDN动态流调度算法

针对数据中心网络中流量路径分配不合理、易导致大流冲突的问题,提出一种基于离散粒子群的软件定义网络(SDN)流量调度算法.该算法重定义粒子群内部的寻解过程,以最优化网络性能为目标,动态地为数据中心的流量分配最优路径,以减少大流量冲突;并引入Metropolis设计多元化最优调度方案,确保数据中心流量的合理调度.与其他流量调度算法进行对比验证的实验结果表明,该算法提升了网络质量,降低了大流时延,实现了更好的负载均衡.     

一种基于SDN技术的星载交换系统组网架构

为了解决目前星载交换系统中路由交换技术的协议开销大、信令复杂、服务质量(QoS)保障能力弱等问题,提出一种基于软件定义网络(SDN)技术的星载交换系统组网架构,对卫星通信SDN控制器和星载SDN交换机的系统结构和功能模块进行了初步设计,实现了星载交换系统控制平面与转发平面的分离,为进一步开展相关研究打下了基础。通过实验仿真,分析比较了SDN星载交换系统和传统星载交换系统的系统负荷和路由收敛时间。结果表明,SDN星载交换系统在降低星载计算能力需求和有效提高拓扑结构稳定性上具有明显优势,可以有效减少传统星载交换系统的有效负荷,优化卫星信道资源利用率,提高卫星通信网络的QoS保障能力。     

基于SDN架构的WSN入侵检测技术

由于无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)需要进行大量的信息采集传输工作,如何确保网络的安全一直是WSN面临的主要问题.将最新的自防御网络(Self-Defending Network,SDN)技术与入侵检测技术相融合,提出一种更有效的入侵检测方案.该方案充分利用了SDN架构的特点和网络所特有的自相似特点,能够及时判断WSN中是否有节点遭到入侵,极大程度上解决了普通节点能量和计算能力不足等缺陷.不仅如此,该检测方案能够根据WSN的环境进行灵活的部署,保障了检测方案的多样性,以及针对WSN遭受到的入侵主动做出响应,提高了安全性.     

内容分发网络（CDN）的发展与应用

内客分发网络（CDN）技术的出现，使传统的Web访问的数据传输方式得到很大的改进。它通过应用层的内容智能路由技术，保证用户实现就近访问，大大改善了Web访问性能。CDN解决方案用于流媒体服务，有良好的服务质量保证。本文介绍了CDN的基本原理，并介绍了采用CDN技术的一种流媒体服务体系Prism。     

软件定义网络架构下的动态自适应负载均衡策略研究

软件定义网络控制与转发分离的架构特性使得网络行为更加易于掌控,提高了网络策略实施的效率.为了解决传统网络中只计算单一最短路径,忽略链路实时状态从而造成负载过大时链路拥塞的缺点,提出了一个基于链路实时状态的负载均衡策略.该策略主要思想是利用软件定义网络架构中的控制器对全网的集中控制能力对链路信息进行实时监控,分析链路信息并得出链路的负载占用情况,然后将结果反馈给控制器,最后由控制器计算出负载最轻的路径并下发流表给相应的交换机.建立了计算机仿真建模和硬件实验平台,验证了该策略可以有效提高链路利用率和用户服务质量.     

星地融合网络中的流量卸载研究

卫星网络与地面网络融合,可以拓展网络覆盖范围、提高网络灵活性以及提升网络资源利用率.针对地面网络流量激增带来的网络拥塞、传输时延长、数据吞吐量低等问题,从网络架构、流量卸载方案、流量卸载决策等3个方面对星地融合网络中的流量卸载进行了研究.从网络架构来看,未来通信网络正逐渐走向卫星网络和地面网络融合的一体化网络;从流量卸载方案来看,星地融合网络中流量卸载的关键技术主要包括软件定义网络、网络功能虚拟化、移动边缘计算以及星间链路协作;从流量卸载决策策略来看,分别基于时延、能耗和吞吐量分析归纳总结了几种主流流量卸载决策策略;指出了星地融合网络中流量卸载研究存在的主要挑战及下一步的潜在研究方向.     

基于蝙蝠算法的SDN多控制器部署

对于大型SDN网络,多控制器的部署和应用需求迫切。提出了一种基于蝙蝠算法的多控制器部署方法,同时优化了3个指标:最小化平均控制时延、最小化控制器负载差异度和去除孤立节点。通过在迭代时不断优化达到平均控制时延最小化;限制控制器负载利用率保证控制器间负载均衡,利用标签传递算法去除孤立节点保证域内通信。仿真结果表明该方法可以保证SDN网络在无孤立节点的情况下,获得最小时延以及负载均衡的多控制器部署方案。