數(shù)據(jù)中心下軟件定義網(wǎng)絡(luò)的部署及應(yīng)用.pdf

1、自軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Networking)技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的不斷推動(dòng)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不斷發(fā)展和深入，數(shù)據(jù)中心的軟件定義網(wǎng)絡(luò)化也正在從理論走向?qū)嵺`。本文旨在數(shù)據(jù)中心環(huán)境下研究軟件定義網(wǎng)絡(luò)部署及應(yīng)用的相關(guān)關(guān)健問(wèn)題。
　　隨著云數(shù)據(jù)中心的不斷發(fā)展，尤其是分布式云數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，今天的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)演變成涉及十萬(wàn)甚至百萬(wàn)規(guī)模的服務(wù)器，跨越廣域網(wǎng)地理位置分散的，集大數(shù)據(jù)運(yùn)算和存儲(chǔ)為一體的高性能

2、計(jì)算場(chǎng)所。分布式云數(shù)據(jù)中心的發(fā)展帶來(lái)了一系列新的問(wèn)題:首先，對(duì)大規(guī)模且分布式的網(wǎng)絡(luò)需要集中統(tǒng)一管理，以提高數(shù)據(jù)中心的維護(hù)效率和可用性。其次，以承載云計(jì)算業(yè)務(wù)為主要目的的云數(shù)據(jù)中心，其流量工程也面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。對(duì)于云計(jì)算，數(shù)據(jù)備份等大流量應(yīng)用的分類(lèi)，直接影響了數(shù)據(jù)中心對(duì)外提供服務(wù)的質(zhì)量。再次，跨越互聯(lián)網(wǎng)分布式的特點(diǎn)以及虛擬化等技術(shù)的發(fā)展，使得云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)安全面臨新形勢(shì)的挑戰(zhàn)。
　　本文深入分析和總結(jié)了分布式云數(shù)據(jù)中心的新特征，從分

3、布式云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)部署問(wèn)題、大小流分類(lèi)問(wèn)題，以及DDoS檢測(cè)問(wèn)題出發(fā)，緊緊圍繞上述三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)研究。本文的主要研究工作如下:
　　首先，針對(duì)分布式云數(shù)據(jù)中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、SDN域劃分和控制器部署等問(wèn)題，本文提出了基于譜的軟件定義網(wǎng)絡(luò)部署算法，即利用譜聚類(lèi)思想對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并利用矩陣擾動(dòng)和本征間隙理論對(duì)拓?fù)溥M(jìn)行挖掘以找出其內(nèi)在特征實(shí)現(xiàn)SDN域的自動(dòng)劃分，最后得出其控制器部署位置。為了驗(yàn)證我們所提出的算法，我們還

4、設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Cbench的測(cè)試框架。實(shí)驗(yàn)表明基于譜的軟件定義網(wǎng)絡(luò)部署算法具有一定的優(yōu)勢(shì)，其部署為后續(xù)的SDN應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)分布式數(shù)據(jù)中心下大小流的特點(diǎn)和流量工程流量分類(lèi)的需求，本文提出了一個(gè)基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的大小流分類(lèi)算法。為了提高算法的實(shí)時(shí)性，本文采用兩層分類(lèi)策略來(lái)進(jìn)行快速分類(lèi)。即先基于首包檢測(cè)快速排除大量的小流，減少了后續(xù)計(jì)算，再對(duì)可能的大流基于流特征進(jìn)行C4.5決策樹(shù)分類(lèi)，以提高算法的精確度。為了進(jìn)一

5、步提高算法的分類(lèi)精確度，本文除了對(duì)訓(xùn)練集合進(jìn)行相容性分析之外，還基于數(shù)據(jù)中心自身流量特點(diǎn)和大流分類(lèi)更重要的特點(diǎn)，在算法中引入了Cost-Sensitive思想，有效提高了算法的分類(lèi)精確度和彌補(bǔ)了現(xiàn)有算法的不足。最后基于SDN技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　最后，針對(duì)分布式云數(shù)據(jù)中心下新型的DDoS攻擊鏈路洪泛攻擊檢測(cè)存在的問(wèn)題，本文提出了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的DDoS檢測(cè)算法。其核心思想是從提高實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率出發(fā)，將