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。     

基于软件定义网络的卫星网络路由预置方法

由于卫星网络所拥有的节点负载有限、拓扑变化频繁、通信距离长等特点,常见的动态路由算法在卫星网络上存在路由无法收敛、丢包严重和传输延迟较大等问题.为此,本文提出了一种基于软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)的卫星网络路由预置方法.利用卫星网络的运动规律性,由控制器根据网络拓扑变化情况预先计算路由路径,并在卫星链路断开前为相关卫星节点下发新的路由条目,卫星节点在拓扑发生变化后按照新的路由条目转发数据报文.实验表明:本文方法在180个节点的卫星网络中,端到端时延约为100 ms,丢包率约为0.3％,与OLSR相比,延迟和丢包率均降低了90％以上,可以较好地支持大规模星群系统的通信.     

采用Q学习的软件定义网络抗毁技术分析

针对软件定义网络(SDN)的链路抗毁问题,为使数据传输具有更好的稳健性,设计了一个基于Q学习算法的抗毁策略。该策略选择以网络中每条链路的中断概率为衡量指标,通过Q学习算法,根据网络情况寻找一条中断概率低的路径作为备份路径,从而在网络传输出现故障时能够自动地切换为备份路径,实现抗毁性能的改善。将Q学习算法与现有的算法进行对比,并分析了各自的优劣性。实验仿真结果表明,相比于蚁群算法,Q学习算法的平均吞吐量可提高15%左右,网络传输的平均中断概率可降低38%;相比于最短路径算法(有备份),平均吞吐量提高16.5%,网络传输的平均中断概率降低43%。由此可见,文中所提基于Q学习的抗毁技术可大大提升SDN网络的抗毁性能。     

基于蝙蝠算法的SDN多控制器部署

对于大型SDN网络,多控制器的部署和应用需求迫切。提出了一种基于蝙蝠算法的多控制器部署方法,同时优化了3个指标:最小化平均控制时延、最小化控制器负载差异度和去除孤立节点。通过在迭代时不断优化达到平均控制时延最小化;限制控制器负载利用率保证控制器间负载均衡,利用标签传递算法去除孤立节点保证域内通信。仿真结果表明该方法可以保证SDN网络在无孤立节点的情况下,获得最小时延以及负载均衡的多控制器部署方案。     

软件定义网络中基于优先级的在线流调度策略

为了保证服务质量(quality of service, QoS),进入网络中的数据流可被赋予不同的优先级。在未来到达流请求信息未到达的情况下,进行在线优先级流调度,以最大化网络吞吐量是一项挑战。基于网络带宽资源、请求流的优先级和带宽需求的约束研究了软件定义网络(software defined networking, SDN)中的在线流请求调度策略。首先,提出了流路由成本和利润的概念,并创新性地设计了一个考虑边际成本的模型来描述链路资源和路由路径的使用成本。然后,将优先级流请求调度问题刻画为混合整数线性规划模型(mixed integer linear programming, MILP),提出在线优先级流调度算法(online priority traffic scheduling algorithm, OPTSA)来求解,最后分析了OPTSA的竞争比。仿真结果显示,与基准算法相比,所提出的算法可以确保网络负载均衡,同时有效提高网络的累积带宽和吞吐量。     

软件定义无线网络的负载均衡算法

在传统无线局域网中,终端往往优先选择信号强的接入点.诸如会议室、商场、机场等存在大量终端的公共场所,极有可能造成部分接入点负载过重.基于软件定义无线网络(software defined wireless network,SDWN),综合考虑终端占用带宽、当前接入点负载和当前终端接收信号强度指示等影响因素,提出周期性地检查各接入点的负载状态,将超载接入点下的候选终端重关联至轻载接入点,从而使整个控制器下所有接入点都达到均衡状态.实验结果表明,随着负载平衡因子持续降低,软件定义无线网络中不同接入点的负载逐渐趋于均衡,从而提高了系统平均吞吐率.仿真结果表明,所提负载均衡算法相对于最强信号强度优先和最小负载优先的负载均衡算法,分别提高约8.3％和15.6％.     

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.     

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...     

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。     

软件无线电可配置射频接收机结构

毫米波的一些优良特性，使它成为了将来高速数据传输的研究热点．对设备可重构性的要求又希望能有一个通用的，软件可配置的硬件平台来支持修改和升级．提出了两种毫米波领域的接收机结构：欠采样和六端口结构，通过各自原理与性能的比较，指出他们在软件无线电方向上的用途．