基于OpenStack平台对OpenFlow网络优化方法的研究

摘要

当今社会互联网飞速发展，云计算、大数据、物联网及工业4.0等新技术理念日益趋于成熟，传统网络架构与其管理模式已不能满足云计算等新兴业务的发展需求。因此，本文基于OpenFlow技术，分析了SDN（Software Defined Network）的网络架构及网络协议，通过分析发现，目前的OpenFlow网络架构中控制器将所有控制功能与操作集中化，会导致控制器负载过大，并且当OpenFlow组网技术应用在云计算数据中心时，数以万计的服务器以及业务量都会让控制器处于危险状态，不利于网络的安全的稳定运行。本文通过仿真MiniNet网络实验方法，改进了OpenFlow网络处理数据包的模式，为OpenFlow交换机增加了处理ARP及ICMP协议的能力，同时实现了SDN控制器的初始化及路由查找功能。本文研究工作对提高云计算数据中心的网络吞吐及横向流量交互能力具有一定的帮助。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了SDN与OpenFlow的基本概念、网络架构和云计算应用组网，并对目前各厂商相关设备进行了调研和分析。同时，以CentOS linux7系统为基础，利用VMwareVsphere虚拟机搭建了OpenStack云平台，工作内容包括基础环境的构建，身份认证、镜像等相关服务的安装配置；网络、仪表盘、块存储以及对象存储等组件的添加配置；Orchestration模块、Telemetry模块以及各类数据库服务协同配置。⑵基于OpenFlow在平台上仿真了SDN网络，构建了OpenFlow网络模型，研究了OpenFlow在云平台上的组件交互，并着重研究了OpenFlow交换机和控制器在转发数据时的详细处理过程。提出将ARP协议和ICMP协议的功能加入到处于转发平面的 OpenFlow交换机当中，通过研究 ARP及 ICMP协议的工作原理，修改了 Open vSwitch的源码，使OpenFlow交换机具备处理ARP及ICMP协议的能力，并且又将链路初始化组件和路由处理组件加入到控制器当中，使其具有简单的路由功能，如查询最短路由路径等。最后经过建立 Mininet仿真网络，将 OpenFlow交换机连接NOX控制器，并实现NOX控制器的初始化操作以及路由查找功能。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容与组织结构

2.1 SDN架构概述

2.2 OpenFlow技术概述

3 基于OpenStack云计算平台构建

3.1 OpenStack体系结构

3.2 基础环境

3.3 基础服务的配置与安装

3.4 组件及存储的安装与配置

3.5 模块及数据库服务的安装与配置

4.1 OpenFlow模型结构的分析

4.2 OpenFlow 网络的路由实现

4.3 模拟仿真与实验结果

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

作 者 简 介