软件定义网络链路失效管理机制研究

摘要

随着互联网的高速发展，网络已经深入到人们的各个方面，每条链路上承载流量也越来越重要，链路失效问题日渐突出。软件定义网络（SDN）是一种新型网络架构，将数据平面和控制平面相分离，可以更灵活地部署网络应用来解决链路失效问题。本文主要研究软件定义网络中链路失效问题。根据网络中链路失效的规模，该问题可以分为单链路失效和多链路失效两种情形，本文针对这两种情形分别提出相应链路恢复算法。
　　在单链路失效问题中，本文提出基于流聚合的本地快速重路由和基于拥塞避免的快速重路由两种算法。基于流聚合的本地快速重路由算法利用软件定义网络中流表匹配的灵活性，如果一条链路发生失效，所有被中断的业务会被聚合成一条“大”的业务，然后 SDN控制器动态地部署一条本地恢复路径代替失效链路。通过仿真结果可以得出，该算法可以减少SDN控制器更新流表项的数量，同时快速恢复被中断业务。
　　而基于拥塞避免的快速重路由是在前者的基础上，考虑链路容量以及业务带宽，将被中断业务聚合为多个“中等”业务并部署在不同的本地恢复路径上，从而有效避免业务恢复后造成链路拥塞的问题。但是该算法的失效恢复时延略微有所增加，所以在单链路失效发生时，需要根据网络负载情况选择相应的算法进行恢复。
　　在多链路失效问题中，考虑到网络拓扑改变较大而且网络中大部分业务可能受到影响，逐一恢复每个被中断业务的效率较低。本文提出基于生成树的快速恢复算法，在链路失效后，以树的形式连接所有有效交换机，在SDN控制器统一更新交换机流表后，所有受影响的业务会自动被恢复。利用树结构的特殊性，在失效恢复过程中，可以减少控制器对流表操作，从而实现快速失效恢复。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究内容

1.3论文结构安排

1.4本章小结

第二章 软件定义网络链路失效管理概述

2.1软件定义网络架构

2.2链路失效检测

2.3链路失效处理机制

2.4本章小结

第三章 基于流聚合的本地快速重路由

3.1研究背景

3.2算法描述

3.3算法分析

3.4仿真结果与分析

3.5本章小结

第四章 基于拥塞避免的快速重路由

4.1问题描述

4.2数学模型研究

4.3启发式算法设计

4.4仿真结果与分析

4.5本章小结

第五章 基于生成树的快速恢复算法

5.1研究背景

5.2多链路失效恢复机制分析

5.3算法设计

5.4仿真结果分析

5.5本章小结

第六章 算法仿真的实现

6.1概述

6.2计算机仿真平台的流程

6.3仿真平台重要数据结构

6.4 FloodLight仿真平台的模块结构

6.5本章小结

第七章 总结与展望

7.1本文主要工作内容

7.2下一步工作展望

致谢

参考文献

个人简历及攻读硕士学位期间的研究成果