基于SDN架构的MPLSVPN的设计与实现

摘要

当今社会，互联网已成为人们生活中不可或缺的部分，互联网规模越来越大，相关技术也日益复杂。在当今高度复杂的网络环境下，网络上数据传输的安全性和网络的可扩展性是人们高度关注的问题。对于前者，VPN——虚拟专用网络一直是一种被广泛采用的解决方案，而在众多的VPN技术中，MPLS VPN由于其自身具有的优势，得到了大范围的部署，并且被认为是VPN技术的发展方向；对于后者，SDN的出现为网络的发展指明了一个新的方向，SDN是一种更加灵活的网络体系结构，它的主要思想是将网络的数据转发平面与控制平面分离开来，这不仅能够提高网络的扩展性，同时还带来了很多其它方面的优势。
　　本文旨在在SDN架构下实现VPN服务，并选择采用MPLS来实现三层VPN。在 SDN架构下，数据转发平面上只做简单的转发操作，而所有的协议都在 SDN控制器上以应用的形式进行实现，MPLS与SDN的结合如今已经吸引了一些研究者。相比传统的MPLS网络，基于SDN架构的MPLS摒弃了复杂的分布式路由协议，在这种架构下，实现各种传统 MPLS网络服务所需要的代码量大大减少，而且使得网络具有扩展性强、易维护、可编程、开放的特点，并使得在这一基础上开发MPLS相关的服务和应用更简单。本文讨论了采用SDN架构给MPLS网络带来的特点和优势，同时详细分析了前人在早期的NOX控制器上实现的MPLS TE网络的架构，对各模块进行了划分和详细解析，并基于这些工作开发了 MPLS L3VPN应用。本文实现的MPLS VPN支持多种MPLS TE特性，例如自动调整带宽、针对不同类型流量实行有差别的服务等功能。相比传统的VPN，实现基于SDN架构的MPLS VPN更加简单，所需的代码量大大减少，易于配置，并便于在其上进行扩展。
　　本文首先简要地介绍了课题的背景与任务，接着对本课题的相关理论知识做了详细说明。然后着重阐述了基于SDN架构的MPLS网络的特点和优势，并对基于NOX控制器上的MPLS TE网络架构进行了详细分析。接下来按功能模块详细介绍了MPLS VPN应用的设计和实现，最后搭建了环境对MPLS VPN应用的各个特性进行了测试。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题任务与论文结构

第二章 背景技术介绍

2.1 MPLS 协议介绍

2.2 MPLS L3VPN

2.3 MPLS-TE

2.4 SDN与OpenFlow 简介

2.5 OpenFlow与MPLS

2.6 NOX简介

2.7 本章小结

第三章 基于SDN架构的MPLS VPN分析与比较

3.1 现有的MPLS网络存在的问题

3.2 基于SDN的MPLS网络

3.3 基于SDN的MPLS VPN的特性

3.4 本章小结

第四章 NOX控制器上MPLS VPN详细设计

4.1 基于SDN的MPLS TE总体设计

4.2 VPN应用详细设计

4.3 本章小结

第五章 测试环境搭建与测试

5.1 测试环境介绍

5.2 LSP隧道建立和路由模块的测试

5.3 VPN流量隔离的测试

5.4 带宽调整和优先级的测试

5.5 本章小结

第六章 结束语

6.1 总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

研究生期间的研究成果