軟件定義網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)流表算法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的移動終端和PC網(wǎng)絡(luò)集群已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)、生活、工作中必不可少的一部分，但是近些年來，大數(shù)據(jù)和新型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)打破傳統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的格局。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和應(yīng)用層的軟件業(yè)務(wù)量都處于強(qiáng)勢的上升期，使得網(wǎng)絡(luò)南北、東西兩向的流量和信息交互對網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)備的軟硬件要求也隨之提高，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)匹配結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法在冗余復(fù)雜封閉的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。
　　為了適應(yīng)今后互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求和解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體

2、系結(jié)構(gòu)，引入了軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)，SDN是一種全新型且更具有符合當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，其核心思想是從傳統(tǒng)的交換機(jī)中把具體業(yè)務(wù)通過細(xì)化分類，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面和路由控制平面分離。
　　OpenFlow交換機(jī)是SDN的轉(zhuǎn)發(fā)層面的基礎(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，也是其層面進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的主要工作設(shè)備，它的性能則直接影響網(wǎng)絡(luò)的給用戶體驗的差異，而OpenFlow交換機(jī)的流表項匹配工作流程，又是SDN其

3、轉(zhuǎn)發(fā)層面的決策機(jī)制的核心架構(gòu)。雖然基于新型的網(wǎng)絡(luò)提出的OpenFlow交換機(jī)本身適合當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求，但必然存在可以優(yōu)化甚至改善的可研究性問題。其交換機(jī)的存儲空間和匹配速度兩項指標(biāo)被受學(xué)界和業(yè)界關(guān)注。交換機(jī)的優(yōu)化和改善促進(jìn)SDN網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，同時也促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)與人類信息的緊密性。
　　本文基于TCP/IP匹配字段分層概念提出F-OpenFlow交換機(jī)的匹配結(jié)構(gòu)。首先，交換機(jī)先分別對數(shù)據(jù)包和OpenFlow交換機(jī)規(guī)則流表依照TCP

4、/IP四層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層歸類，在獲取前者的特征結(jié)構(gòu)字符串后再做匹配項的查詢，其中匹配過程中OpenFlow協(xié)議與數(shù)據(jù)包復(fù)雜，本文第四章從命中率、元組長度以及命中率和元組長度共同作用下的三組環(huán)境條件下進(jìn)行仿真實驗。F-OpenFlow匹配結(jié)構(gòu)與SDN原始的OpenFlow匹配結(jié)構(gòu)的實驗數(shù)據(jù)做其對比。在通常情況下，兩者之間各有所長，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展數(shù)據(jù)包會更為復(fù)雜且其長度也會增加，所以F-OpenFlow可能會更適合于現(xiàn)在或者未來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展