廣域網(wǎng)下一種基于OpenFlow的標簽路由設計與標簽分配研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(SDN/OpenFlow)是一種新型的網(wǎng)絡架構(gòu)，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡的封閉體系分離為數(shù)據(jù)平面和控制平面，具有良好的可控性和靈活性。SDN開始被引入到許多場景下的網(wǎng)絡，其中包括廣域網(wǎng)。將SDN/OpenFlow應用于廣域網(wǎng)中存在以下技術挑戰(zhàn):受限于鏈路物理距離，控制器與交換機之間通信時延長，導致新流到達時，新建數(shù)據(jù)流路徑時間長的問題。目前的研究主要使用源路由(如SlickFlow)的方案解決這個問題。這些方案存在問題:數(shù)據(jù)包需要攜帶較

2、大且變長的包頭信息，不利于硬件實現(xiàn);修改了OpenFlow協(xié)議，不利于推廣應用。
　　本文對上述問題進行了深入研究，提出了對應的解決方案，論文的主要貢獻如下:
　　(1)提出了基于OpenFlow的標簽路由機制，并且在不修改OpenFlow協(xié)議前提下，給出了一個實現(xiàn)該標簽路由的方案。本文將標簽信息存放在QinQ的VLAN包頭域中，與SlickFlow相比，壓入的包頭信息短小且定長。論證了本文的標簽僅會增加0.26-6.25％

3、的傳輸時延和少于0.52us的操作時延。從分析和實驗結(jié)果表明，新流到達時，可以減少交換機與控制器之間的通信量，從而降低網(wǎng)絡平均時延。
　　(2)設計了一個基于OpenFlow的標簽分配機制，討論了如何分配和管理標簽路由的標簽。基于Ryu控制器、MongoDB等技術，設計了一個可以分配、管理、存儲和下發(fā)標簽的系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)具有良好的擴展性。最后，在盛科V150交換機和EX2000拓撲連接器上，搭建了標簽分配機制的原型系統(tǒng)。實驗結(jié)果

4、表明，原型系統(tǒng)可以有效地分配下發(fā)標簽以及刪除網(wǎng)絡中的標簽信息。
　　(3)基于流量矩陣，討論了如何利用標簽分配實現(xiàn)網(wǎng)絡鏈路負載均衡。首先討論了目前SDN中測量流量矩陣的研究，并給出了測量流量矩陣的一般方法。然后基于流量矩陣負載均衡算法(TM-LB)進行改進，提出了ITM-LB算法。本文使用真實的和隨機的流量矩陣進行兩次仿真實驗，實驗結(jié)果表明，使用ITM-LB和TM-LB算法下發(fā)標簽都能實現(xiàn)鏈路負載均衡。但是，無論是負載均衡能力還是