软件定义网络多控制器部署优化方法

目前软件定义网络（software defined network,SDN）多控制器管理的研究重点和难点在于多控制器部署,合适的控制器数目和合理的部署位置能够实现低延迟和高可靠性的折中。在网络拓扑图上将部署位置问题简化并形式化,定义了可靠性和延迟指标,设计了多控制器部署位置求解算法（multi-controller placement location algorithm,MCP）。MCP通过遗传算法将网络划分为多个子网,并在每个子网中放置一个控制器,以最大化网络可靠性和最小化路径延迟为目标,通过模拟退火算法确定控制器在每个子网中的位置,经对比实验验证了MCP生成的部署位置方案在可靠性和延迟上的性能优势。以可靠性和延迟为评估指标,基于MCP测试了各种网络规模的最合适控制器数目,并分析得出最合适控制器数目与网络规模之间的统计规律。     

软件定义网络中应用二值粒子群优化的控制器部署策略

为了确定控制器的最优化部署方案,构建软件定义网络中逻辑上集中、物理上分布的控制平面,提出软件定义网络中应用二值粒子群优化的控制器部署策略。对控制器部署问题建模,以交换机到控制器的平均时延最短以及在网络中部署的控制器数量较少为多优化目标。提出粒子重构机制,实现粒子群优化算法的二值化,用以表示控制器在网络中部署的位置。基于二值粒子群优化算法设计多优化目标的控制器部署策略,仿真得到控制器部署问题的非劣最优解集合,对应给定的控制器数量,得到平均时延最小的控制器部署方案。实验结果表明,应用二值粒子群优化的控制器部署策略联合考虑了控制器数量和交换机到控制器的平均时延,为实现控制器最优化部署提供了依据。     

基于冗余删除的软件定义机载网络控制器部署策略

软件定义网络为弥补机载网络对多任务支撑能力的不足提供了新思路。为降低网络的部署成本开销,利用灵活易部署的无人机构成逻辑集中的控制平面,对高动态拓扑变化的有人机编队实施管控。针对基于无人机的控制器部署问题,为优化可靠性和部署成本开销指标,提出一种基于冗余删除的无人机控制器部署策略。首先,为实现任务区域的全覆盖以保证连通性,依据无人机的通信范围进行初步部署;然后,为判定和删除初步部署中的冗余无人机,依据部署约束和优化指标,提出了基于连接关系的冗余判定算法和基于网络连通的冗余删除算法。实验结果表明,与基于全域覆盖的控制器部署策略相比,所提策略在满足可靠性要求基础上,部署无人机的数量减少了25%,降低了网络的部署成本开销,能够适用于高动态网络环境下的控制器部署场景。     

软件定义卫星网络多控制器可靠部署算法

针对现有软件定义卫星网络(SDSN)多控制器部署算法忽略处理时延、导致控制器负载不均衡及现有算法网络可靠性差的问题,提出了一种SDSN多控制器可靠部署算法(MCRDA)。该算法首先根据卫星网络节点处理能力及节点、链路失效概率等参量定义了控制时延、控制链路可靠性、节点吸引度等多控制器可靠部署评价指标;然后在网络中均匀地挑选吸引度高的节点作为控制器部署位置,待控制器位置确定后,评估每个控制器-交换机组合的控制时延及控制链路可靠性,为最优的控制器-交换机组合构建控制关系,完成多控制器部署;最后采用人工鱼群算法优化多控制器部署效果,同时引入步长更新函数以提高人工鱼群算法的收敛速度和计算精度。仿真结果表明,相较于k-均值算法、NSGA-Ⅱ算法及SoftLEO策略,MCRDA算法将控制器负载标准差降低了25%,同时将控制时延降低了17%,并使网络可靠性提升30%以上。     

基于软件定义网络的恶意网站防护系统

 基于恶意网站防护及软件定义网络等相关技术,设计了基于软件定义网络的恶意网站防护系统,通过多组实验验证该系统各模块功能,并将系统部署于真实的校园网环境。实验结果表明,基于软件定义网络的恶意网站防护系统能有效防范恶意网站的攻击,为对抗恶意网站攻击提供良好的技术支持。     

基于网络划分的SDN分布式控制器部署

针对大规模SDN(software defined networking)网络中分布式控制器部署问题,以优化网络弹性和可靠性为目标,提出两阶段控制器部署算法(TSCP, two-stage controller placement):利用节点相似度划分控制域,使得控制域内设备之间的连通性强、连接紧密,增强控制域的网络弹性;选择控制路径平均失效率最小的控制器集合作为控制器部署,提高网络可靠性。通过约束控制域的规模和设备(交换机或控制器)之间传播时延,使控制域的交换机个数均衡,控制器的部署合理。通过定义性能指标,实验对比GCP算法、K*-means算法,结果表明TSCP算法可以优化控制域的规模,均衡控制域的交换机个数,减少控制器个数,网络弹性和可靠性均表现较好。     

软件定义网络中的快速移动性管理

软件定义网络(SDN)是未来互联网研究领域中的重要课题。该文首先测量和分析SDN中现有的移动性管理方案所面临的问题, 包括用户移动过程中数据包时延大和网络控制开销大等; 并以减少时延和降低控制开销为目标, 设计一种快速移动性管理方案, 该方案采用隧道和流表转发相结合的方式来实现移动性管理, 减少数据平面与控制平面的交互。模拟实验表明: 与SDN中现有的移动性管理方案相比, 快速移动性管理方案使得终端移动过程中的数据包往返时延减少了10倍左右, SDN为移动用户而产生的控制开销降低了一半以上。     

基于P4的软件定义网络实验教学方案设计

为了增强软件定义网络课程实验的灵活性和可扩展性,使用Mininet模拟器作为基础架构,并结合P4语言,搭建了基于真实操作系统内核的轻量级虚拟化实验环境.以通过编写P4程序来实现集中控制交换机数据转发的实验为例,介绍了P4语言的主要组成部分以及用法,展示了实验环境中网络拓扑的配置、 路由的配置、P4程序的编写和用户交互流...     

软件定义无线网络研究进展

软件定义思想在无线领域的应用促使了软件定义无线网络(software defined wireless networking,SDWN)的兴起.SDWN分离无线控制平面及数据平面,开放无线网络可编程接口,简化了网络管理,是第五代移动通信网络(5G)的重要发展方向之一.从软件定义无线网络诞生发展入手,总结了SDWN的网络体系结构;阐述了主要关键技术的研究进展,包括移动管理、密集部署、负载均衡等;讨论了SDWN在不同场景下的应用部署,并对未来研究工作所面临的挑战及发展趋势进行了分析.     

基于软件定义网络的 WLAN 架构及负载均衡切换

软件定义网络将控制平面与数据转发平面进行分离,并提供开放的编程接口,实现网络的可编程化控制,极大地提高了网络管理的灵活性。在传统无线局域网中,终端通常依据信号强度选择接入点,这一机制往往会造成网络资源利用率低及接入点负载不均衡的问题。提出基于软件定义网络技术的无线局域网架构及一种负载均衡切换策略,利用控制器的全局视角与集中管控能力实现对接入点的实时监测,分析其状态信息并计算权值,由控制器根据负载情况向接入点下发流表,完成对网络的管理。硬件和计算机仿真平台实验表明,与传统的无线局域网架构相比,该方案有效提高了网络的资源利用率,平衡了接入点的负载,降低了数据在终端切换过程中的传输时延,提高了网络的性能。     

大数据互联网时代光纤通信技术的发展与挑战

随着信息通信技术及各种高速带宽业务的飞速发展,对承载这些业务的光纤传输网络在功能及网络灵活性、扩展性方面提出了更高要求,其必须在实现大容量、超高速传送的同时实现网络智能化转型.软件定义网络(software defined networking,SDN)技术被视作具有颠覆性的网络革命技术,必将促进网络技术的发展,促进网...     

全分布式软件定义网络架构在无人集群系统中的应用

无人集群是未来的发展趋势之一,它需要可靠稳定的通信网络实现内部互联互通,为复杂的集群行动提供有效的信息传输渠道.为组成该网络,满足集群特点和需求的网络架构是关键.首先,本文提出了一种适用于无人集群的全分布式软件定义网络架构,论证了其全分布、无中心、实时性强、架构动态和可扩充等诸多优点;其次,介绍了全分布式软件定义网络架...     

软件定义下的CCN缓存算法研究

为了解决内容中心网络（CCN）中存在的缓存问题,在内容中心网络和软件定义网络（SDN）的融合架构下,充分利用控制层全局感知和集中控制的优势,提出了一种软件定义下的CCN缓存决策方法。考虑了中介中心度、内容流行度、节点边缘度和缓存节点存储容量的有限性,引入了控制节点和通信节点的概念,通过控制器缓存决策,使得请求内容在不同的节点进行合理缓存。同时,根据控制节点距离缓存节点和服务器的跳数,找到返回用户请求的最短路径,采用ndnSIM进行仿真实验。结果表明,相比ALWAYS,LCD两种传统缓存决策策略,该方案可以明显提高缓存命中率,降低路径延展率和缓存替换数,达到了提高CCN缓存效率的目的,有利于内容中心网络及未来网络的发展。     

软件定义网络中低成本流量数据采集算法

因为网络测量在软件定义网络中扮演着非常重要的角色,所以越来越多的测量算法相继被提出。根据测量方式,这些算法被分成两类：周期测量和自适应测量算法。无论何种算法,如果为每一个流量都发送数据采集请求会产生很大的通信开销,进而增加交换机的负载。为了降低采集流量数据的通信开销,该文首先提出一种基于非线性整数动态规划算法OpenCost,来决定每个流量的数据通过哪个交换机来采集。其次,为了降低算法的运行时间,提出一种贪心算法来近似求解上述最优化问题。最后,为了评估算法性能,搭建了仿真环境并进行了详细的仿真测试。测试结果表明：与其他流量数据请求算法相比,优化算法OpenCost可以降低系统采集流量数据通信开销的55%。     

一种面向应用的网络体系结构

网络发展到面向应用的阶段,传统面向系统互连的网络体系结构已经不能满足各种以高性能为评价指标的网络应用需求.在分析了计算机网络体系结构的发展历史及传统网络体系结构不足的基础上,讨论了下一代网络体系结构需要解决的问题,提出了一种面向应用的应用层主动网络(ALAN)体系结构模型,该模型通过增加用户层实现对用户的管理和支持用户的可移动性,通过应用层的主动网络技术,解决目前网络无法提供服务定制的难题.     

基于网络分域的航空信息网络控制器部署方法

利用SDN的技术优势,可建立航空信息网络平台集中管控与资源统一调度的能力,显著提升网络管理能力与任务服务水平。为构建SDN范式的航空信息网络,首先需要解决控制节点的部署问题。结合航空场景特点,提出一种网络划分与区域部署的控制器部署方法,首先依据网络关键性能指标实现网络的快速划分,接下来基于可靠性最大化在网络中部署控制器。仿真结果表明:所提算法具有较低的计算复杂度,并对平均请求时延、负载均衡指数、网络部署成本及可靠性等指标具有较好的优化性能,适用于解决航空场景下的控制器部署问题。     

面向OpenFlow的内容分发网络视频流传输策略

提出一种基于软件定义网络(SDN)的内容分发网络(CDN)体系架构,通过改进OpenFlow的控制器接口,借助可伸缩视频编码的基础层实现无损传输,加强层为增强视频提供尽力而为的传输.通过多种情景的模拟实验,该体系架构在网络拥塞的情况下,能有效提高峰值信噪比,提供良好的视频传输服务质量.     

软件定义航空集群机载网络自适应更新策略

软件定义网络的出现为突破当前机载网络在航空集群作战应用中存在的固有技术瓶颈开辟了全新途径,然而软件定义机载网络动态的网络拓扑以及有限的链路容量导致网络更新过程中链路拥塞现象频发,造成网络更新过程极易引发网络拥塞,并降低网络更新的成功率.针对该问题,提出一种基于拥塞避免的软件定义航空集群机载网络更新策略.首先通过混合更新策略计算得到各业务流的初始更新操作序列;然后提出拥塞链路感知算法,实现更新过程中对潜在拥塞链路的感知;最后提出基于拥塞避免的软件定义机载网络更新算法,根据各业务流的初始操作序列以及感知到的潜在拥塞链路状态,计算无拥塞更新操作约束,并最大限度实现网络的无拥塞更新.仿真结果表明,与现有网络更新策略相比,所提更新策略能够有效避免网络更新过程中软件定义机载网络的拥塞,提升网络更新的成功率.     

5G 卫星集成网络中控制器与网关可靠部署策略

基于SDN架构的5G-卫星集成网络将是提供全球覆盖和宽带通信最有潜力的方案之一.在该集成网络中,控制器和网关的有效部署是提高网络可靠性、降低时延的关键.虽然控制器和网关部署可以独立求解,但控制器与网关部署的紧耦合特性使得联合部署更有现实意义.分析并建模了5G-卫星集成网络中SDN控制器与卫星网关联合部署的问题,提出了一种基于最大化网络可靠性的控制器与网关联合部署策略,设计了基于模拟退火与粒子群的混合算法.仿真结果表明:与枚举算法、双重模拟退火算法(SASA)等现有算法相比,文中提出的算法具有更低的时间复杂性,并将进一步降低了平均控制时延,提高了网络健壮性.