SDN架构下全局动态反馈拥塞控制算法的研究

摘要

随着移动互联网的兴起，网络服务日益增多，数据量呈爆炸式增长。传统网络架构经过二十多年的发展已处于瓶颈期，难以适应复杂多变的网络。SDN技术打破了传统网络架构的局限性，将控制平面与数据转发平面分离以及网络可编程的特性为解决互联网中出现的问题提供了新的探索及应用方向。论文的研究内容如下:
　　(1)本文以有线网与无线网融合的异构网络为研究背景，基于SDN的分层思想完成了OpenFlow无线交换机的设计与实现，并提出了一种使有线网络与无线网络高效融合的方案。由SDN控制器同时控制管理有线交换机以及无线交换机，从而能对全局网络的资源实现共同管理及统一调配。该方案解决了传统网络中有线网络设备与无线网络设备之间相对封闭独立的问题。
　　(2)本文提出了一种基于全局网络链路状态监控的拥塞控制算法。利用SDN控制器监测网络状态动态调度数据流，算法在网络链路拥塞之前，能快速根据多径为数据流重新规划路径，并且能够根据链路状态判定最优路径进行流传输。鉴于SDN网络中的短数据流的生存时间较短，而且对实时性要求较高，过度调度可能会导致其时延增大，造成与预期相反的结果，算法会对网络中长短数据流进行区分，并且只对长数据流进行调度。如果有多条长数据流等待调度，算法会根据它们占用链路带宽容量的大小以及覆盖拥塞链路的条数计算调度值，并挑选出调度值最大的长数据流进行优先调度。
　　(3)本文使用Mininet平台对有线网与无线网融合的异构网络环境进行仿真，并由RYU控制器实现对网络的集中控制，在RYU控制器上部署相关的功能模块后进行实验验证本文算法的有效性。通过与基于SDN的CAAS算法以及SDT算法进行对比，本文提出的算法能有效缓解网络拥塞，并能提高网络的链路利用率以及吞吐量，降低时延。通过RYU控制器提供的接口，本文完成了网络控制管理平台的设计与实现，该平台可以直观的显示网络状态，并能实现对网络的控制。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 互联网体系架构研究现状

1．2．2 基于SDN的拥塞控制策略的研究现状

1．3 研究内容

1．4 论文章节安排

2．1 SDN的基本原理

2．1．1 SDN的定义与架构

2．1．2 SDN的控制层与数据层分离

2．1．3 SDN的网络可编程性

2．2 OpenFlow技术研究

2．2．1 OpenFlow模型

2．2．2 计量表

2．2．3 OpenFlow控制器

2．3 本章小结

3 基于SDN的有线无线异构网络融合方案的研究

3．1 OpenFlow无线交换机的设计与实现

3．1．1 架构设计

3．1．2 功能设计

3．1．3 OpenFlow无线交换机实现

3．2 基于SDN的有线无线网络融合方案的设计

3．3 融合方案有效性验证

3．3．1 实验环境

3．3．2 实验步骤与实验结果

3．4 本章小结

4 基于SDN的拥塞控制算法的研究与设计

4．1 拥塞控制算法的总体设计

4．1．1 算法设计思想

4．1．2 拥塞控制算法机制的系统框架

4．2 拥塞控制算法与相关模块的详细设计

4．2．1 算法整体流程

4．2．2 相关模块的详细设计

4．3 本章小结

5 实验仿真与网络控制管理平台的设计

5．1 仿真环境的介绍与搭建

5．1．1 Mininet的相关介绍

5．1．2 Mininet环境搭建

5．2 实验仿真与结果分析

5．3 基于SDN的网络控制管理平台的设计与实现

5．3．1 平台实现的原理

5．3．2 平台的功能展示

5．4 本章小结

6．1 研究总结

6．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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