面向OpenFlow虚拟交换机的高效包分类方法研究

摘要

Open Flow技术作为下一代互联网关键技术之一，是近年来提出的基于包分类的可编程新型网络技术，其核心思想是分离网络设备的控制层面和数据转发层面，由控制层集中管理转发层，为网络创新、升级改造提供了极大便利，并因其可以方便地实现云计算环境中数据中心网络的虚拟化，在云计算数据中心有着良好的应用前景。在此背景下，OpenFlow虚拟交换机也因成本低、配置灵活、便于调度部署，已逐步成为构建创新型网络试验平台和建设中小规模SDN(Software Defined Network)网络的首选。然而，在OpenFlow虚拟交换机进行实际应用部署时，仍面临着严重的包分类性能瓶颈，其中的关键环节之一就是流表查找。 为此，本文深入研究OpenFlow虚拟交换机的包分类过程和流表查找特点，以期望提高其包分类性能。本文主要研究工作如下: (1)针对OpenFlow虚拟交换机的包分类性能瓶颈，利用数据包在传输连接上的分布局部性，提出一种高效的OpenFlow虚拟交换机包分类方法。该方法通过预测缓存思想，动态记录最近频繁出现的连接标识符及其对应的掩码，使得大部分数据包到达OpenFlow虚拟交换机后，能够根据其连接标识符直接定位出对应的掩码，进而找到对应的流表项，实现数据包的快速转发。 (2)考虑到OpenFlow虚拟交换机的数据转发性能瓶颈问题，基于网络流量局部性，通过挖掘网络流数据包在OpenFlow虚拟交换机中的掩码访问局部性，从而提出一种面向OpenFlow虚拟流表高效查找方法。该方法应用MAH(Move-Ahead-Half)启发法，自适应调整掩码顺序，以加快后续数据包的掩码查找命中速度，可有效提升OpenFlow虚拟交换机的包分类性能。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2国内外研究现状

1．2．1 OpenFlow流表组织结构

1．2．2 OpenFlow流缓存技术

1．2．3过滤器技术

1．3存在的问题及本文工作

1．4论文结构

第二章相关理论技术基础

2．1 OpenFlow协议

2．1．1 OpenFlow版本演化过程

2．1．2 OpenFlow虚拟流表

2．2 OpenFlow虚拟交换机概述

2．2．1 OpenFlow虚拟交换机查找过程

2．2．2 Open vSwitch简介

2．2．3元组空间搜索法

2．3本章小结

第三章一种基于预测缓存的OpenFlow高效包分类方法

3．1研究概述

3．2网络数据流在连接上的分布局部性

3．3 OFT-PC虚拟流表查找算法

3．3．1问题描述

3．3．2算法思想

3．3．3算法实现

3．3．4算法复杂度分析

3．4实验测试分析

3．4．1网络流量样本

3．4．2缓存命中率

3．4．3平均查找长度

3．5本章小结

第四章一种基于MAH启发法的OpenFlow高效包分类方法

4．1研究概述

4．2网络流量局部性与流表查找特点

4．3 OFT-MAH流表查找算法

4．3．1算法思想

4．3．2算法实现

4．3．3算法复杂度分析

4．4实验测试分析

4．4．1网络流量样本

4．4．2平均掩码探测个数

4．4．3平均查找长度

4．5本章小结

第五章总结与展望

5．1本文工作总结

5．2展望

参考文献

致谢

附录