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软件定义网络分布式控制平台的研究与实现

孔祥欣  
【摘要】:传统的网络体系结构是分布式的,随着互联网的发展,已逐渐不能满足人们的需要。软件定义网络(Software-Defined Networking)作为一个新兴的网络体系结构,解决了传统网络体系结构中网络设备复杂、配置困难、难以添加新特性等问题,受到了广泛的关注。但软件定义网络依然有其不足,例如,集中式控制平台的处理能力有限、全局视图信息的收集代价过大等。 研究人员已经就软件定义网络的可扩展性问题做过很多讨论,但大多数的文献都是基于直觉或者实验室流量提出的扩展性问题,缺少真实流量下对软件定义网络性能的评价,为了明确软件定义网络在真实场景下存在的问题,急需进行真实流量下软件定义网络系统的仿真。另一方面,针对软件定义网络中集中式控制平台的处理能力有限的问题,现有的研究大多是针对某一特定架构进行的讨论和实现,缺少对不同架构优缺点的总结,同时现有的分布式解决方案也无法根据需要改变架构。 本文中主要涉及了三个方面的研究: 1.提出了软件定义网络的简化模型和影响软件定义网络可扩展性的因素,并以此模型为基础,设计并实现了仿真软件,最后使用真实的ISP流量对影响软件定义网络可扩展性的因素进行了仿真评价,得出如下几个结论:(1)当前交换机的流表大小不能满足实际的需要;(2)当前交换机的流表安装时延过大;(3)对于大型网络运营商来说,单一控制器的处理能力不能满足需求。 2.以OpenFlow作为软件定义网络的代表,分析了分层式、分布式和负载均衡式等架构的优缺点,并针对单一控制器处理能力不足以及当前分布式解决方案无法根据实际情况改变架构的问题,提出了控制平台架构模型,并在该模型的基础上设计并实现了可变架构OpenFlow控制器。 3.对上述可变架构OpenFlow控制器进行了功能和性能测试。测试的结构表明,可变架构OpenFlow控制器达到了设计时的功能和性能指标;对不同架构的测试结果也进一步验证了之前对不同架构优缺点的分析。


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