软件定义网络中OpenFlow交换机流表优化技术研究

摘要

Software Defned Network(SDN)，是一种创新的网络架构，通过将网络设备的控制面与数据面解耦，实现了对网络中数据流的灵活调度和网络行为的开放式编程控制，是未来网络的发展趋势。但在普及过程中，仍然有大量技术问题需要解决，比较重要的有控制面的扩展和数据面数据转发能力的提升。
　　论文首先介绍了SDN当前的发展状况和提升SDN系统性能的相关研究，从SDN控制器和OpenFlow交换机两方面总结了各类SDN性能优化方案的设计思路和优缺点。
　　论文其次提出了一种OpenFlow交换机流表自适配控制机制，主要包括控制器资源与交换机流表资源的动态平衡以及流表项停滞超时的优化处理，该机制实现了流表资源的高效利用，在提高了数据转发成功率的同时，降低了控制信道吞吐量。
　　论文探讨了多级流表技术的实用化问题，如流表的分割方法、各流表间的容量分配及排序问题等，给出了具体的解决方案和设计原则，并在此基础上提出了一种灵活的OpenFlow可变多级流表架构设计，可以显著提高多流表架构下数据转发能力。
　　论文的最后展望了SDN的发展前景，总结了论文中的相关工作并给出了本课题未来的研究方向。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 SDN和OpenFlow的由来

1．1．2 SDN的概念和实现方案

1．1．3 SDN发展现状

1．1．4 SDN面临的挑战

1．2 论文的主要贡献

1．3 论文的结构安排

2 提升SDN系统性能的相关研究

2．1 优化SDN控制面性能的相关解决方案

2．1．1 单控制器性能提升

2．1．2 控制平面的横向扩展

2．1．3 控制面纵向扩展方案

2．1．4 优化SDN控制面性能小结

2．2 优化OpenFlow交换机数据转发能力的相关方案

2．2．1 基于输入流的特征分析的方案

2．2．2 流表资源复用的方案

2．2．3 多级流表的应用研究

2．2．4 优化交换机数据转发能力方案小结

3 一种OpenFlow交换机流表白适配控制机制

3．1 研究目的

3．2．总体设计

3．2．1 控制器资源与交换机资源的动态平衡

3．2．2 流表项停滞超时的优化处理

3．3 仿真分析

3．4 本章小结

4 OpenFiow交换机多级流表架构设计

4．1 多级流表概念介绍

4．2 多级流表应用研究

4．2．1 多级流表的流表分割原则

4．2．2 多级流表的排序问题研究

4．2．3 多级流表的流表级数和流表空间分配问题研究

4．3 自适配可变多级流表架构方案

4．3．1 流表的自适配动态划分机制

4．3．2 流表的物理空间扩展

4．4 小结

5 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果