基于SDN的網(wǎng)絡(luò)流量工程研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)不斷超出預(yù)期的迅猛發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的全面普及，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的興起，使得網(wǎng)絡(luò)流量快速增長(zhǎng)。一方面，流量的迅速增長(zhǎng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)消耗更多的能源，給當(dāng)今世界的環(huán)境，經(jīng)濟(jì)以及可持續(xù)發(fā)展都帶來不利的影響。另一方面，流量的不斷增長(zhǎng)使得現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源越來越緊張，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大量擁塞的情況。流量工程是通過動(dòng)態(tài)分析、預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男袨閬韮?yōu)化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的一種重要機(jī)制，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行高效地規(guī)劃進(jìn)而提高當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)資源利用率

2、，充分、有效地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，減少互聯(lián)網(wǎng)消耗的能源，提升網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
　　但是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)難以管理，網(wǎng)絡(luò)以分布式狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)無法實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的控制，很難提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和擴(kuò)展性。并且現(xiàn)有的流量工程技術(shù)存在不足，如鏈路權(quán)重優(yōu)化無法充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，MPLS使得管理復(fù)雜，額外開銷大。因此，需要新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和更加智能又高效的流量工程技術(shù)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network, SDN）是一種新興

3、的網(wǎng)絡(luò)模式，通過將網(wǎng)絡(luò)控制層從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層分離出來，承諾提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，降低運(yùn)營(yíng)成本，并促進(jìn)創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)的演化。SDN的控制層在邏輯上集中，可以利用全網(wǎng)視圖更細(xì)粒度地調(diào)控網(wǎng)絡(luò)流量，提高網(wǎng)絡(luò)的流量?jī)?yōu)化性能。
　　本文主要從節(jié)能和負(fù)載平衡兩方面研究基于SDN的網(wǎng)絡(luò)流量工程。本文首先從節(jié)能方向上研究了全SDN的流量工程問題。通過分析網(wǎng)絡(luò)能耗模型，利用SDN路由器上的轉(zhuǎn)發(fā)路由通過SDN控制器控制，可以實(shí)現(xiàn)任意比例的分流的特點(diǎn)

4、，建立了全SDN節(jié)能流量工程的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，根據(jù)模型提出了一種節(jié)能算法，通過分流關(guān)閉合適的鏈路，將流量集中在盡可能少的鏈路上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。
　　在網(wǎng)絡(luò)中全部配置SDN路由器需要對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大量地修改，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)SDN的配置并不現(xiàn)實(shí)，SDN應(yīng)該是漸進(jìn)引入到現(xiàn)有傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中既有SDN路由器，又有傳統(tǒng)IP路由器，被稱之為混合SDN/IP網(wǎng)絡(luò)。 本文研究在混合 SDN/IP網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景下的節(jié)能流量工程和負(fù)載平