SDN網(wǎng)絡下跨域路由及網(wǎng)絡功能體資源優(yōu)化研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(Software-Defined Networking，SDN)是一種新型的網(wǎng)絡架構。它的核心思想是控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離，實現(xiàn)對網(wǎng)絡的集中式控制。隨著網(wǎng)絡規(guī)模的不斷增大，控制器與交換機之間交互的消息以及相關控制功能實現(xiàn)的復雜度也越來越高。由于單控制器的性能有限，控制面的負載過重會引起控制面的擁塞。針對這種問題，業(yè)界提出了多控制器方案，實現(xiàn)對網(wǎng)絡的分域管理。但在現(xiàn)有多控制器架構中，跨域數(shù)據(jù)流的傳輸需要多個控制器的參與，增

2、加了控制平面的負載，影響網(wǎng)絡的可擴展性。
　　同時，基于SDN的集中式管理，業(yè)界提出了利用SDN實現(xiàn)網(wǎng)絡功能體的資源優(yōu)化。網(wǎng)絡功能體是提供網(wǎng)絡功能的一類特殊設備，如防火墻，代理等。傳統(tǒng)網(wǎng)絡功能體需要專有的硬件進行獨立部署。因此，數(shù)據(jù)流需要路由至多個物理機以獲取完整的服務，提高了數(shù)據(jù)流的時延以及網(wǎng)絡負載。復合功能體(Consolidated Middlebox)解耦了功能體與硬件資源，使得多個功能體可以運行在同一個物理機中。在現(xiàn)有關

3、于功能體的資源優(yōu)化研究中，主要考慮的是功能體的負載均衡，缺乏對物理機內資源利用率之間均衡的研究。當物理機內資源利用率不均衡，會形成資源瓶頸。因此，需要合理的引導數(shù)據(jù)流以均衡物理機內各個資源的利用率。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)針對多域SDN網(wǎng)絡的跨域路由問題，基于源路由以及預路由的技術，提出了跨域源路由方案。在此路由方案下，跨域數(shù)據(jù)流只在源域以及目的域產生流請求。在中間域，則利用預路由過程中建立的路徑進行傳輸，

4、從而避免在中間域產生流請求。因此，每個控制器只需承擔與本域相關的流請求，極大的減少了控制平面的負載，提高了網(wǎng)絡的可擴展性。最后，我們與相關的方案進行了仿真對比，驗證了該方案的有效性。
　　(2)基于SDN與復合功能體的架構，提出了多資源利用率的均衡方案以均衡每個物理機內各資源的利用率。定義了資源不均衡度，根據(jù)流的資源需求，以及物理機的狀態(tài)，建立優(yōu)化模型。設計相應的遺傳算法，合理的引導數(shù)據(jù)流實現(xiàn)物理機內的資源利用率的均衡。同時，受限