在POF上实现内容中心网络

为了解决现有互联网中存在的文件分享困难问题,研究人员提出了内容中心网络(CCN),它将其数据传输模式从主机转移到以内容为中心的模式。但是,由于CCN的特殊性,传统的基于TCP/IP协议的框架不适合部署CCN。随着软件定义网络(SDN)的出现,研究人员看到了轻松部署CCN的一线希望。协议无感知转发(POF)是一种新的SDN解决方案,由于POF的灵活性,使得POF越来越引起研究人员的关注。本文提出了一种结合CCN和POF的方法,通过设计新的数据包格式来实现POF-CCN架构。     

基于POF多宿主网络路径选择方法

多宿主通过多个接入网络并行使用来提高传输效率,从而为用户带来更优质的服务.目前的多宿主方案采用端到端的路径选择方法,不能在转发过程中通过感知网络的状态来进行动态路径调整,这就会导致不能充分地利用多个路径来提供服务.本文提出一种基于协议无感知转发技术的新型多宿主网络路径选择方法.在该方法中,由于发往多宿主终端的分组中携带...     

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。     

POF交换机查表预处理性能优化方法

协议无感知转发技术的出现使软件定义网络数据面的可编程能力和可扩展性得到了进一步增强,已有的工作聚焦于匹配动作表的查询优化,包括查表算法的优化和整体流程的加速等。但在基于多级匹配动作表设计的数据包转发流水线中,查表前数据包匹配域字段的提取工作会消耗较多的时间,在匹配域复杂的场景下甚至与查表时间相当,这成为了降低交换机转发延迟的瓶颈。为了解决上述问题,我们在POF软件交换机中使用单指令多数据流技术对查表预处理阶段的查表关键字提取流程进行加速。实验结果表明,加速方案使交换机的平均转发延迟降低了12%-38%。     

协议无关的数据中心网络源路由机制研究

传统数据中心网络已经不能满足当前大规模网络和云计算架构的需求, 传统数据中心网络的路由策略会导致转发单元的臃肿; 同时当规模增大时传统网络中的拓扑管理策略也不再适用. 协议无感知转发技术是软件定义网络中转发平面的一种创新技术. 本文结合源路由和协议无感知转发技术, 提出两种数据中心网络的关键技术: 首先, 设计一种协议无关的源路由机制, 从而简化转发单元; 其次, 提出一种主机和控制器间协作的拓扑管理算法, 从而减少探测包的冗余. 最后, 本文在数据中心网络中实现了以上技术, 实验结果表明本文提出的源路由机制可以有效降低转发单元的流表规模, 拓扑管理策略可以极大地减少探测包的冗余.     

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.     

基于虚拟化安全网络扩展的SDN安全架构

采用控制、转发分离架构的软件定义网络（SDN）为网络的可编程性与开放性提供极大便利,但也给网络的安全性带来诸多挑战。提出一种虚拟安全网络（Virtualized Security Networks）与数据层中间盒扩展相结合的SDN安全架构,给出该架构的实现要点,并以实验验证其架构实现。测试表明该架构较其他方式具有更好的性能与可扩展性,同时其更有利于传统网络环境下的安全保障机制面向SDN网络架构的过渡迁徙。     

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.     

基于云管理的网络虚拟化在物联网中的应用研究

目前,云计算、网络虚拟化等技术的发展对物联网的应用产生了重要影响。基于物联网技术的不足,探讨了SDN架构、网络虚拟化和云管理技术,并将3种技术应用于物联网,提出了未来的物联网架构,为实现物联网的大规模发展及应用提供了参考。     

SDN网络虚拟化中规则映射研究

软件定义网络（SDN）为网络虚拟化提供了新的解决方案,通过网络虚拟化技术可以将一套基础设施虚拟化为多个逻辑网络从而满足不同的网络需求.本文研究了SDN网络虚拟化时多个物理交换机虚拟为一个大虚拟交换机的过程中,虚拟网络规则与物理网络规则的映射问题.综合考虑链路负载、规则分布以及节点负载,提出了三段式规则映射优化算法.首先根据虚拟网络的规则请求生成组播源节点和目的节点集,采用MPH算法生成规则映射树;然后采用入节点最近原则,将虚拟网络规则请求的指令序列部署到规则映射树中的中间节点和叶子节点中;最后考虑节点负载,对规则部署进行微调,最终生成虚拟规则映射策略.通过仿真实验,与直接边缘节点部署相比,平均降低了网络节点规则总数量40%以上.     

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。     

未来互联网虚拟化研究

目前的互联网基于“端到端”原则设计,并且由许多目标与策略迥异的互联网服务提供商共同创建和维护.若想升级互联网体系结构,需要得到他们全体的一致同意,因此几乎不可能在互联网上部署全新的网络结构和协议.为了避免互联网结构出现僵化,人们提出可用网络虚拟化方法增加互联网范式的多样性.通过在一个公共的基底网络上引入多种不同的互联网结构,互联网虚拟化可以促进互联网创新并推动更多种类的新应用出现.分别从互联网体系结构和实验平台2个方面,对过去和当前正在进行的有关未来互联网的虚拟化研究进行分析、归类和概述,并总结未来互联网虚拟化研究的发展趋势.     

虚拟化技术与高校校园网络安全

介绍了堆彻模式服务器存在的管理问题与安全隐患,讨论了虚拟化技术的概念和实现方式及其选择和应用软件部署,通过部署最终解决了管理问题与安全隐患。     

网络功能虚拟化中延时感知的资源调度优化方法

网络功能虚拟化(network function virtualization, NFV)旨在以软件的方式实现网络功能从而替代传统网络中的专有硬件设备.为了应对日益增长的资源密集型需求,面向软件的网络功能虚拟化带来了如虚拟网络功能的管理、低延迟的调度和虚拟网络资源分配等问题.虚拟网络功能调度问题本身为NP-hard,在虚拟网络功能资源调度延迟的特定问题上,为保证良好的用户体验,需要确保网络资源被合理地分配和协调以防止资源的过度供应和保持端到端低延迟.针对网络资源调度的延时问题建立了以最小化资源调度总体服务延迟为目标的整数线性规划模型.此外,为了满足网络动态性较高的特性,设计了一种基于贪婪的启发式算法,此算法首先构建辅助图,然后根据考虑到网络传播时延影响的不同业务链之间的时延影响分析来选择资源调度方案,并且对很多点处理功能采用了多路传输的方式.最终的实验结果表明：所提算法可以有效地指导模型的求解,在降低网络总体服务延时方面比之前相关研究有5%~15%的性能提升.     

数据中心安全网络虚拟化

随着数据集中在企业信息化领域的展开,企业级数据中心的建设当前成为行业信息化的新热点。传统的数据中心的关键需求是性能、安全、永续,随着应用的展开,服务器、存储、网络在数据中心内的不断增长、集中引起了较多的问题,网络规定设计部门往往为单个或少数几个建设独立的基础网络,使得数据中心网络系统十分复杂。     

面向虚拟私有网的网络设备虚拟化技术

针对边缘设备随着接入的分支机构增多,需处理的公网与私网数据爆增,导致边缘设备负载过重,影响数据的正常交互.为此,分析了产生问题的根源,提出了网络设备虚拟化技术与多协议标签交换与边界网关协议技术相融合的解决方案.为验证方案的可行性,借助实验室设备,搭建了方案所需环境,完成了方案的部署.部署完成后对方案的可用性、数据访问控...     

面向网络功能虚拟化的高性能负载均衡机制

网络负载均衡器是实现网络功能虚拟化(network function virtualization, NFV)的重要功能组件,通过其准确的业务负载分担,运营商可以灵活、高效地实现业务能力增强和容量扩展.基于DPDK技术框架设计实现了面向NFV的高性能4层网络负载均衡机制及系统HVLB,能够灵活部署运行于主流虚拟化平台.HVLB整体采用软件定义网络(software defined networking, SDN)思想设计,实现调度策略制订和数据转发的有效分离.在转发端基于用户空间实现多核多队列高效数据处理架构,同时保证各处理队列间的数据访问隔离和任务处理均衡;在控制端基于网络链路和计算相结合的综合能力作为NF选择和转发策略的制订依据,在实施业务数据准确分发的基础上保障了网络性能.基于KVM的原型系统实验结果表明：与现有LVS系统相比,HVLB极大地提升了数据包处理与转发性能,并实现了64字节UDP数据包的线速转发.     

基于以太网交换机的Linux协议栈虚拟化技术

网络协议栈虚拟化的目标是在一台网络设备上虚拟出多个协议栈以实现网络设备的一虚多功能。由于 Linux操作系统的网络协议栈本身是不支持这种网络协议栈虚拟化技术的,因此本文通过对Linux操作系统3.11.10版本 IPV4网络协议栈进行改造以实现 Linux网络协议栈的虚拟化,并在设备平台上验证了经过网络协议栈虚拟化改造后的以太网交换机对业务流的隔离功能。