sdn數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)延測(cè)量及流表管理方法研究

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1、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA碩士學(xué)位論文MASTERTHESIS論文題目SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)延測(cè)量及流表管理方法研究學(xué)科專業(yè)通信與信息系統(tǒng)學(xué)號(hào)201521010308作者姓名王興指導(dǎo)教師王雄副教授分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)延測(cè)量及流表管理方法研究（題名和副題名）王興（作者姓名）指導(dǎo)教師王雄副教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士學(xué)科專業(yè)通信與信息系統(tǒng)提交論文日期2018.5.19論文答辯日期2018.5.22學(xué)位授予單位和日期電子

2、科技大學(xué)2018年06月答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。ResearchonNetworkLinkDelayMeasurementandFlowTableManagementMethodinSDNDataCenterAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaCommunicationandInformationSystemDiscipline:Author:WangXingProf.WangXiongSupervisor:Scho

3、olofInformationandSchool:CommunicationEngineering摘要摘要近年來，云計(jì)算的發(fā)展使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的流量呈現(xiàn)出爆炸性增長(zhǎng)趨勢(shì)，需要更靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)機(jī)制。與此同時(shí)，SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。SDN高度集中的控制能力簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)，使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)測(cè)量、擁塞控制等方面變得更加方便和簡(jiǎn)單。因此，本文結(jié)合SDN在網(wǎng)絡(luò)管理方面的優(yōu)勢(shì)，主要研究SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)延測(cè)量和流表管理方法。測(cè)量網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)延需要在網(wǎng)絡(luò)中放置測(cè)量節(jié)點(diǎn)和建立探測(cè)路徑。測(cè)量節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)中注入、接收和分析探測(cè)包，而探測(cè)路徑用于

4、引導(dǎo)探測(cè)包沿著預(yù)先規(guī)劃的探測(cè)路線轉(zhuǎn)發(fā)。如何合理地放置測(cè)量節(jié)點(diǎn)和規(guī)劃探測(cè)路徑?jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)鏈路的探測(cè)成本與探測(cè)性能。針對(duì)該情況，本文就測(cè)量節(jié)點(diǎn)放置和探測(cè)路徑規(guī)劃問題進(jìn)行深入研究。通過構(gòu)建輔助二部圖，我們將該問題轉(zhuǎn)化為最大流最小費(fèi)用問題，并設(shè)計(jì)了一種基于最大流的啟發(fā)式算法。該算法在初始解的基礎(chǔ)上，通過不斷地嘗試刪除部分測(cè)量節(jié)點(diǎn)，以最小化測(cè)量節(jié)點(diǎn)數(shù)。為了驗(yàn)證算法的性能，我們將該啟發(fā)式算法的計(jì)算結(jié)果與線性規(guī)劃得到的最優(yōu)解進(jìn)行比較。結(jié)果證明，該算法能在較短的時(shí)間內(nèi)得到問題的次優(yōu)解，甚至是最優(yōu)解。并且，NS3仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過使用該算法的計(jì)算結(jié)果，能準(zhǔn)確測(cè)量出鏈路的往返時(shí)延

5、。在流表管理方法方面，由于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)容易突發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞，為了避免網(wǎng)絡(luò)陷入更糟的狀況或響應(yīng)過期，要求網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡迅速做出響應(yīng)。針對(duì)該情況，本文就TCAM容量受限下的SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡進(jìn)行深入研究，并設(shè)計(jì)了一種啟發(fā)式負(fù)載均衡方案。該方案通過迭代，不斷地對(duì)擁塞鏈路上的流進(jìn)行重路由，以最小化最大鏈路利用率。針對(duì)該負(fù)載均衡方案，又設(shè)計(jì)了三種TCAM容量受限下的重路由算法。其中，基于最短路的快速重路由算法先計(jì)算一條不經(jīng)過擁塞鏈路的最短路，如果滿足要求，則以該最短路作為計(jì)算結(jié)果；基于K最短路的貪婪路由算法先計(jì)算K條不經(jīng)過擁塞鏈路的等價(jià)最短路，然后逐一進(jìn)行評(píng)估，并以其中

6、最好的一條作為計(jì)算結(jié)果；基于分段路由的貪婪路由算法通過分段路由得到K條不經(jīng)過擁塞鏈路的等價(jià)最短路，然后逐一進(jìn)行評(píng)估，并以其中最好的一條作為計(jì)算結(jié)果。為了驗(yàn)證算法的性能，我們?cè)贜S3上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，TCAM容量受限情況下，該負(fù)載均衡方案能快速、有效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞做出響應(yīng)。并且，我們從負(fù)載均衡效果、TCAM需求和響應(yīng)時(shí)間三個(gè)方面對(duì)三種重路由算法進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞：軟件定義網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，鏈路時(shí)延測(cè)量，負(fù)載均衡，重路由算法IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,thedevelopmentofcloudcomputinghascaus

7、edthedatacenternetworktraffictoshowanexplosivegrowthtrend,requiringmoreflexiblenetworkmanagementandnetworkmaintenancemechanisms.Atthesametime,theSDNdatacenternetworkcameintobeing.ThehighlycentralizedcontrolcapabilityofSDNsimplifiesthemanagementandmaintenanceofdatacenternetworks,makin

8、gdatacentern