基于非線性退火的軟件定義網(wǎng)絡(luò)多約束路由算法研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益膨脹，網(wǎng)絡(luò)的管理、監(jiān)控變得越來越困難，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)管理的需求。近年來，有關(guān)下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究如火如荼，提出了許多新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以解決網(wǎng)絡(luò)管理困難的問題，其中軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN（Software Defined Network）作為下一代網(wǎng)絡(luò)模型的代表，已經(jīng)成為了未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究的焦點(diǎn)。
　　不同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分布式的管理方式，軟件定義網(wǎng)絡(luò)分離了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯和

2、控制邏輯，轉(zhuǎn)而使用控制器對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中式的管理、控制。軟件定義網(wǎng)絡(luò)集中式的管理方式解決了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)功能復(fù)雜、管理不便的缺點(diǎn)，有助于加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)性能，打造可編程化網(wǎng)絡(luò)，指明了下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究方向。
　　現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)主要提供“盡力而為”的服務(wù)方式，但隨著網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用普及，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日趨多樣化，網(wǎng)絡(luò)需要為不同應(yīng)用提供不同服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)支持。服務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service）的概念越來越為人們所重視，有關(guān)服務(wù)

3、質(zhì)量控制的研究也日益深入。
　　服務(wù)質(zhì)量控制旨在根據(jù)應(yīng)用特征為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供不同標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)。有關(guān)服務(wù)質(zhì)量控制的研究中，QoS路由是其中的一個重點(diǎn)，主要實現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用查找滿足多個不同服務(wù)質(zhì)量約束參數(shù)的數(shù)據(jù)報文傳輸路徑。而軟件定義網(wǎng)絡(luò)作為下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展趨勢，其架構(gòu)特征上的QoS路由問題更值得深入研究。本文基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種基于非線性耦合函數(shù)、縮小可行解空間和退火思想的啟發(fā)式QoS路由算法，并對算法的性能進(jìn)行了對

4、比研究。
　　首先，深入詳細(xì)的介紹了軟件定義網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程和架構(gòu)特點(diǎn)，指出了軟件定義網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。接著，著重介紹了有關(guān) QoS路由的相關(guān)知識，詳細(xì)分析了現(xiàn)有的若干典型QoS路由算法的思想及優(yōu)缺點(diǎn)。
　　然后，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特點(diǎn)，針對現(xiàn)有 QoS路由算法時間復(fù)雜度高、易局部最優(yōu)、可移植性差、可擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，提出了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)集中式控制架構(gòu)的啟發(fā)式 QoS路由算法。算法首先對多個約束參數(shù)進(jìn)行線性耦合，根據(jù)耦合后的

5、參數(shù)使用類Dijkstra算法進(jìn)行兩次標(biāo)記，根據(jù)兩次的標(biāo)記值簡化網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，縮小可行解的空間；然后使用非線性耦合函數(shù)進(jìn)行多參數(shù)耦合，采用類 Dijkstra算法，同時引入退火的思想，進(jìn)行概率性選點(diǎn)，避免陷入局部最優(yōu)；同時通過定義迭代次數(shù)參數(shù)來進(jìn)行算法時間復(fù)雜度和算法性能之間的權(quán)衡。
　　最后，本文使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件搭建具有軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型，基于仿真系統(tǒng)進(jìn)行算法性能的測試。對比其他幾種典型的QoS路由算法，本文提出的算法表