面向SDN網(wǎng)絡(luò)的組播路由問(wèn)題研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Networking，簡(jiǎn)稱SDN）作為一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的諸多缺陷，為網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新提供了更多的機(jī)會(huì)。由于組播業(yè)務(wù)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)里已比較成熟，SDN在革新傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中也有必要實(shí)現(xiàn)組播業(yè)務(wù)，以完善自身所能提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。所以，如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)SDN架構(gòu)下的組播服務(wù)成為了SDN領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的主要問(wèn)題之一。
　　組播路由問(wèn)題是提供組播服務(wù)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，服務(wù)質(zhì)量（Q

2、uality of Service，簡(jiǎn)稱QoS）體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所能滿足用戶需求的程度，通常網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的QoS要求會(huì)通過(guò)若干網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)（如帶寬、時(shí)延等）的閾值約束來(lái)體現(xiàn)，如何求解滿足服務(wù)質(zhì)量要求的QoS組播路由問(wèn)題已成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界研究的前沿課題之一。
　　目前人們多采用進(jìn)化算法來(lái)求解QoS組播路由問(wèn)題，包括蟻群優(yōu)化(Ant ColonyOptimization，簡(jiǎn)稱ACO)算法。然而現(xiàn)有ACO算法存在著耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)、全局搜索能力不強(qiáng)等缺陷，

3、為此本文提出了一種新型ACO算法來(lái)求解帶寬、時(shí)延約束組播路由問(wèn)題，該算法采用新型螞蟻尋路規(guī)則和信息素更新策略，彌補(bǔ)了已有ACO算法耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，使其局部搜索能力和全局搜索能力有了較大提升。本文自主生成了若干組播請(qǐng)求場(chǎng)景，用于模擬帶寬、時(shí)延約束組播路由問(wèn)題。組播請(qǐng)求場(chǎng)景的仿真實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的新型ACO算法相較于已有ACO算法在算法運(yùn)行時(shí)間性能上優(yōu)勢(shì)明顯，求得問(wèn)題解的質(zhì)量更佳。
　　但是，新型ACO算法耗時(shí)仍然較長(zhǎng)，而果蠅優(yōu)化(

4、Fruit Fly Optimization，簡(jiǎn)稱FFO)算法這種新興進(jìn)化算法具有參數(shù)少、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)，正彌補(bǔ)了新型ACO算法的不足。本文首次將FFO算法應(yīng)用于求解帶寬、時(shí)延約束組播路由問(wèn)題，采用了一種新型果蠅位置表述方式，以使算法能用于求解組播路由問(wèn)題。算法采用了果蠅嗅覺(jué)隨機(jī)搜索和視覺(jué)定位的新策略，以提升算法求解能力。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明，本文采用的FFO算法相較于多種目前主流進(jìn)化算法在算法運(yùn)行時(shí)間、收斂速度和求解質(zhì)量等性能

5、指標(biāo)上均有較大優(yōu)勢(shì)，證明了本文FFO算法性能的優(yōu)越性。
　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套SDN網(wǎng)絡(luò)QoS組播服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用Mininet仿真工具、Ryu控制器和OpenFlow協(xié)議及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了組播組管理、拓?fù)涔芾?、環(huán)路控制、QoS組播路由、請(qǐng)求調(diào)度等5大系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了本文提出ACO算法和FFO算法，用于組播路由計(jì)算環(huán)節(jié)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)能在SDN網(wǎng)絡(luò)中提供較完整的組播服務(wù)，對(duì)如何在SDN架構(gòu)下提供組播服務(wù)提供了一定的