SDN可擴(kuò)展路由及流表資源優(yōu)化研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN定義了一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它的核心思想是將網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面和控制平面進(jìn)行分離。典型的SDN網(wǎng)絡(luò)由控制器和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備構(gòu)成，不同于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)，SDN網(wǎng)絡(luò)中的傳輸設(shè)備僅保留數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，網(wǎng)絡(luò)的控制功能則都交由SDN控制器來(lái)完成?？刂破魇占S護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OpenFlow協(xié)議集中管理網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)SDN網(wǎng)絡(luò)的控制。
　　可擴(kuò)展性問(wèn)題是SDN發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，本文從大規(guī)模SDN網(wǎng)絡(luò)

2、可擴(kuò)展路由以及流表資源優(yōu)化兩方面來(lái)提高SDN網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。(1)傳統(tǒng)SDN網(wǎng)絡(luò)的路由機(jī)制不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)新的數(shù)據(jù)流時(shí)，控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樵摿饔?jì)算全網(wǎng)最優(yōu)的路由，并且更新路徑上所有SDN交換機(jī)中的流表項(xiàng)。然而，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大或數(shù)據(jù)流量增多都會(huì)導(dǎo)致控制平面和數(shù)據(jù)平面之間交互信息的劇增，因此該路由方案存在可擴(kuò)展性問(wèn)題。(2)由于SDN交換機(jī)中的流表大部分都是由TCAM構(gòu)成的，同時(shí)控制器單位時(shí)間可以處理的流請(qǐng)求消息數(shù)目也是有限

3、的，因此SDN網(wǎng)絡(luò)中的流表資源以及控制器計(jì)算資源都是受限的，需要進(jìn)行有效的管理。另一方面，即時(shí)消息應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生數(shù)量巨大的流，在SDN網(wǎng)絡(luò)中將會(huì)消耗大量的流表資源和控制器計(jì)算資源，考慮該場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化很有必要。本文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　(1)針對(duì)大規(guī)模多域SDN網(wǎng)絡(luò)，本文提出了一種可擴(kuò)展路由機(jī)制SRSO。不同于大部分SDN路由方案，SRSO在路由數(shù)據(jù)流時(shí)只需給路由路徑上的部分交換機(jī)添加流表項(xiàng)，該方案在保持網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備僅負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)功

4、能的同時(shí)，還減少了控制網(wǎng)絡(luò)中的交互信息。實(shí)際OpenFlow平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)證明了SRSO路由機(jī)制的可行性;相比于其它SDN路由方案，仿真結(jié)果顯示SRSO路由機(jī)制具有更好的可擴(kuò)展性。
　　(2)針對(duì)即時(shí)消息流，本文主要研究流表項(xiàng)idle timeout值的合理設(shè)定問(wèn)題。基于ON/OFF模型，本文定量分析了即時(shí)消息流表項(xiàng)的idle timeout值對(duì)流表資源以及控制器計(jì)算資源的影響，然后考慮這兩類(lèi)資源有限性的約束，給出idle_ tim