軟件定義網(wǎng)絡(luò)流表與規(guī)則優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Networking，SDN）作為下一代新型網(wǎng)絡(luò)的代表技術(shù)，自問世之初就受到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。其核心技術(shù)OpenFlow通過分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量管理及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺和基礎(chǔ)。在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制面完全由網(wǎng)絡(luò)的控制器進(jìn)行管理和控制，而其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備則只根據(jù)控制器的要求對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流做相應(yīng)的處理和快速轉(zhuǎn)發(fā)。這

2、種機(jī)制實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的集中管理和高速轉(zhuǎn)發(fā)，其基礎(chǔ)就是流表(Flow Table)這一核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此外，除去接收控制器的管理指令為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供操作指導(dǎo)外，流表由于其完備的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的功能也可以為網(wǎng)絡(luò)的其他優(yōu)化提供幫助。
　　基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的研究成果，本文分別從流表的存儲(chǔ)優(yōu)化和流表的額外效益兩個(gè)方向研究了軟件定義網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)問題。其中，從流表的存儲(chǔ)優(yōu)化方向出發(fā)本文提出了兩個(gè)避免流表存儲(chǔ)溢出的解決方案，提高了軟件定義網(wǎng)絡(luò)的魯棒性;

3、從流表的額外效益出發(fā)我們結(jié)合了最新研究中網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，提出了基于流表的網(wǎng)絡(luò)功能中間件實(shí)例內(nèi)部狀態(tài)規(guī)則的探測方法。本文的主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)包括如下三個(gè)方面:
　　一、針對軟件定義網(wǎng)絡(luò)中的流表擁塞問題，研究了其起因和危害，并提出了流表壓縮算法FTRS來提高流表存儲(chǔ)效率。我們對流表的存儲(chǔ)進(jìn)行了形式化分析，提供了解決流表擁塞問題的優(yōu)化思路，并針對其中最常見的IP地址屬性給出了確切的優(yōu)化算法。實(shí)驗(yàn)證明，我們的算法FTRS擁有極高的流表

4、壓縮效率，有效地避免了流表擁塞問題，提高了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。
　　二、針對FTRS算法中仍然存在的需要人工介入以及問題模型理想化的問題，提出了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的、全自動(dòng)的改進(jìn)算法DTB-FTRS。其中，通過決策樹算法C4.5的引進(jìn)解決了問題模型理想化的問題，擴(kuò)大了算法的適用范圍;通過詳盡的自適應(yīng)算法的設(shè)計(jì)保證了無需人工干預(yù)即可達(dá)成網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)管理。實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)算法DTB-FTRS完全達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
　　三、針對軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)