基于博弈論的SDN中應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)資源分配沖突解決方案.pdf

1、在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配時(shí)，應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)并不一致。應(yīng)用的優(yōu)化目標(biāo)往往是最佳的用戶體驗(yàn)，而網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)往往是負(fù)載均衡、節(jié)能等。這些目標(biāo)之間常常是相互矛盾的。此外，應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)擁有不同的決策變量。網(wǎng)絡(luò)可以通過調(diào)整業(yè)務(wù)的路徑、帶寬等決策變量來達(dá)到其優(yōu)化目標(biāo)。而應(yīng)用也有自身的決策變量，例如分布式Web應(yīng)用可以控制每個(gè)請(qǐng)求被哪個(gè)服務(wù)器來響應(yīng)。很明顯，網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用所做的決策是相互影響的。但各自在決策時(shí)都采取理性的、非惡意的態(tài)度，都努力追求雙贏。此時(shí)

2、的資源分配模型是基于博弈論的框架。已有研究表明，如果沒有合適的協(xié)調(diào)機(jī)制，應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的決策各自交替進(jìn)行，則一般情況下二者是不會(huì)收斂的，網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)持續(xù)振蕩，而且即使收斂，收斂后的解也不一定是全局意義上的最佳解。
　　本文基于以上現(xiàn)狀，以“應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)合作的資源分配”作為核心理念，尋求基于博弈論的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)合作方案，目的是為了解決應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)沖突、折中雙方利益。
　　本文第二章首先研究了上層應(yīng)用是Overlay的場景下，應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的跨

3、層博弈問題。應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)博弈，結(jié)果振蕩不收斂、性能差。為了減少博弈的振蕩，本文提出了一種協(xié)作的資源分配方案NFOR。較之非合作重復(fù)博弈，NFOR振蕩小、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的性能都得到提升。
　　NFOR中振蕩雖減小但仍然存在，使得整個(gè)系統(tǒng)的消耗仍然存在。且在現(xiàn)實(shí)中，網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的地位一般是不對(duì)等的，網(wǎng)絡(luò)掌握著更多的信息，擁有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)流量的決策權(quán)。所以本文第三章將應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)之間的跨層博弈建模為Stackelberg博弈，設(shè)計(jì)SGA算法求解

4、Stackelberg均衡解，提出了基于Stackelberg博弈的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)資源分配沖突解決方案，仿真結(jié)果不振蕩，且Stackelberg方案達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)利益和應(yīng)用利益的折中。
　　基于Stackelberg博弈的方案主要是站在網(wǎng)絡(luò)的角度進(jìn)行資源分配，網(wǎng)絡(luò)如果在Stackelberg博弈中愿意適當(dāng)犧牲自身的利益，則可以得到更有利于應(yīng)用的方案?；谶@些考慮作者創(chuàng)造性地提出了網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用合作的友好博弈模型Friendly Stackel

5、berg(FS)，提出了對(duì)應(yīng)用的友好機(jī)制，并設(shè)計(jì)FSA算法，探究了不同的友好系數(shù)下FS的折中效果。第三章的結(jié)論是Stackelberg博弈可以解決多種應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)之間目標(biāo)的沖突，還可以利用Friendly Stackelberg達(dá)到不同的折中效果。
　　除了上述研究的場景外，現(xiàn)實(shí)中，應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的資源分配還有一些典型的、具有現(xiàn)實(shí)意義、值得研究的場景。所以第四章對(duì)以下場景的Stackelberg博弈的適用性問題進(jìn)行了研究。
　　(

6、1)多個(gè)Overlay共同運(yùn)行于ISP之上時(shí)，多個(gè)Overlay和ISP 之間多個(gè)追隨者的Stackelberg博弈。
　　(2)內(nèi)容服務(wù)提供商的服務(wù)器選擇和ISP的Stackelberg博弈。
　　(3)非完全信息場景下，網(wǎng)絡(luò)未知應(yīng)用業(yè)務(wù)信息時(shí)的Stackelberg博弈。
　　第五章基于Floodlight和Mininet搭建SDN實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證理論仿真部分的結(jié)論。本章包括實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的部署