基于SDN技术的网络故障管理系统设计与实现

摘要

随着信息技术的发展，现代网络管理对于提高网络单元利用率、故障定位和排查技术提出了更高的要求来确保网络的正常运行、网络优化、安全保障和服务质量。SDN(Software Defined Networking，软件定义网络)作为新兴的网络技术，给网络管理技术的发展带来了新的机遇和挑战。SDN将数据转发和控制相分离，由软件驱动的中央控制结点来自动化控制整个网络。但目前基于SDN技术的网络管理存在的问题是，SDN交换机缺乏标准网络管理协议，如何管理融合了SDN平台的网络已成为网络管理领域的研究和应用热点。
　　本文从分析基于SDN技术的网络故障管理所面对问题出发，提出采用传统的SNMP网管协议和SDN RPC接口技术结合的方法，对融合了SDN平台的网络故障进行管理。通过分析系统需求，将该系统拆分成登录管理、拓扑管理、故障管理、SDN管理、数据管理模块五个部分。登录管理模块实现了用户操作权限的管理。拓扑管理模块实现了拓扑发现算法，完成对网络中设备的发现。故障管理模块通过SNMP方式对传统网络设备进行故障管理，采用SDN RPC接口与OVSDB结合的方式对SDN交换机设备进行故障管理。SDN管理模块通过开源的OpenFlow插件对SDN交换机设备中流的故障信息进行管理。数据管理模块完成了对拓扑数据及故障数据的管理。作者独立完成了该系统的登录管理、拓扑管理、故障管理和SDN管理模块的开发工作。
　　本文探索了目前研究和应用的热点SDN技术及其在网络管理系统中的应用，在实验室SDN平台上实现了网络故障管理原型系统，对SDN网络管理接口的实现进行了有益的尝试，为进一步的工程应用实践奠定了基础。经过测试系统在实验室已成功运行。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 论文研究背景及意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 网络管理发展现状

1．2．2 SDN发展现状

1．3 论文主要内容和结构安排

2 相关理论技术概述

2．1 SDN相关概述

2．1．1 SDN技术思想

2．1．2 SDN与信息网络结合的好处

2．1．3 OpenFlow介绍

2．1．4 SDN网络故障管理的挑战

2．2 网络故障管理相关概述

2．2．1 设备故障监测范围

2．2．2 故障信息接收方式

2．3 SNMP相关概述

2．3．1 SNMP介绍

2．3．2 SNMP网络管理模型

2．3．3 MIB库与SMI结构

2．4 网络拓扑相关理论

2．4．1 网络层拓扑发现算法

2．4．2 子网拓扑发现算法

2．5 开发相关技术框架

2．5．1 MVC设计模式

2．5．2 B／S架构

2．6 本章小结

3 网络故障管理系统需求分析

3．1 需求概述

3．2 功能性需求分析

3．3 系统用例分析

3．3．1 拓扑管理模块用例

3．3．2 故障管理模块用例

3．3．3 SDN管理模块用例

3．4 性能需求分析

3．5 本章小结

4 网络故障管理系统概要设计

4．1 系统整体结构

4．2 拓扑信息采集模块设计

4．2．1 拓扑信息采集流程

4．2．2 拓扑信息数据采集

4．3 故障信息采集模块设计

4．3．1 传统设备故障数据采集

4．3．2 SDN设备故障数据采集

4．4 故障管理模块设计

4．4．1 故障管理流程

4．4．2 故障管理接口设计

4．5 SDN管理模块设计

4．6 系统数据库设计

4．6．1 拓扑管理模块数据库设计

4．6．2 故障管理模块数据库设计

4．7 本章小结

5 网络故障管理系统详细设计与实现

5．1 拓扑管理模块设计与实现

5．1．1 网络层拓扑发现实现

5．1．2 子网拓扑发现实现

5．1．3 拓扑管理模块实现效果

5．2 故障信息采集模块设计与实现

5．2．1 主动轮询故障信息采集

5．2．2 TRAP故障信息采集

5．3 故障管理模块设计与实现

5．3．1 故障信息轮询模块

5．3．2 故障信息过滤模块

5．3．3 故障信息处理模块

5．3．4 故障管理模块实现效果

5．4 SDN管理模块设计与实现

5．4．1 SDN交换机故障管理模块

5．4．2 内部流故障管理模块

5．4．3 SDN管理模块实现效果

5．5 本章小结

6 网络故障管理系统运行环境与测试

6．1 系统运行环境

6．2 系统功能测试

6．2．1 拓扑数据采集模块测试

6．2．2 拓扑管理模块测试

6．2．3 故障数据采集模块测试

6．2．4 故障管理模块测试

6．2．5 SDN管理模块测试

6．3 系统性能测试

6．4 本章小结

7 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士专业学位期间取得的研究成果

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