基于控制信息集约的SDN流表更新策略

在控制器带内模式下，为减小流表更新时间，简化流表下发过程，提出了基于控制信息集约的流表更新策略。从路径创建和路径切换2种场景讨论流表更新过程，引入源路由机制和跟踪包机制，集约化流表更新报文形式，统筹规划下发方式，旨在保证流表更新的一致性的同时，降低控制器端的收发信息量和更新时间。仿真实验表明：在不同链路时延和传输速率的条件下，更新策略相较于基于分类的更新策略(C-FUS)和基于路径及反馈的更新策略(PF-FUS)，流表更新时间大大降低，更新过程不会造成较大的网络传输波动；更新策略下的控制器端收发信息量与PF-FUS相近，都远低于C-FUS。     

SDN数据中心网络基于流表项转换的流表调度优化

针对基于软件定义网络(SDN)架构的数据中心网络中,SDN交换机流表资源的有限性导致的流表溢出或控制器拥塞等问题,引入空闲流表资源代价的概念描述了网络资源的利用率,并分析了空闲流表资源量与重复下发的流表项数量之间的关系,提出了一个基于流表超时机制的流表调度策略,依据流表项生存时间和匹配计数来进行静态流表项和动态流表项之间的实时转换.在Fat-tree拓扑SDN数据中心网络仿真实验中,对该机制对流表资源优化的有效性进行了验证.     

软件定义网络流表溢出脆弱性分析及防御方法

软件定义网络交换机非常有限的流表容量使其存在严重的流表溢出脆弱性问题,为此利用软件定义网络易于管理路由规则的新特性,提出一种基于装箱优化的路由聚合算法,并进一步提出了流表溢出攻击的防御方法。采用传统的基于基数树的路由聚合算法产生初步聚合后的流表项节点,将其划分为包含不同数量节点的若干个流表项规则组,并基于装箱优化问题求解得到每个流表项规则组的新转发地址,再将转发地址修改后的流表项规则进行二次聚合,从而有效减少交换机流表中的流表项数量,达到防御流表溢出攻击的效果。实验结果表明:流表聚合率达到了54.9%,优于传统的基于基数树的路由聚合算法,并使得达成流表溢出攻击的攻击数据包数增加了125.8%;该方法可显著增加流表溢出攻击的实现难度,有效缓解流表溢出脆弱性问题,提升软件定义网络对该类攻击的防御能力。     

软件定义网络中OpenFlow流表空间优化技术研究进展

OpenFlow是软件定义网络(SDN)南向通信标准协议,SDN控制平面为北向通信提供编程接口,通过OpenFlow向数据平面下发流表表项实现路由管理、流量调度等功能.针对OpenFlow流表空间有限性和有效性问题,从硬件、软件、软硬件结合方面对当前OpenFlow流表空间优化技术进行比较分析,归纳并阐述流表存储机制改进、基于软件的流表扩容和流表超时时间管理3种优化方案,最后总结并展望流表空间优化未来的方向.     

面向软件定义网络的流表优化方案

针对目前软件定义网络中细粒度的流匹配机制造成的网络流表项空间开销和查询开销爆炸式增长等问题,提出了一种全新的基于布隆过滤器(Bloom Filter)的多级流表结构。该结构为混合流表结构,采用Bloom Filter多级流表结构来存储流表项,主要着眼于提高软件定义网络(SDN)交换机流表的容量和加快流表项的匹配速度;在流表项语义层面,设计并实现了控制器与SDN交换机之间的中间适配层模块来解决语义冲突问题。基于真实流量的实验结果表明,在规则占用空间上,与传统流表相比,Bloom Filter在流表越精细的情况下优化比率越高,最高可达90.7%。随着流表项规则的增加,匹配耗时优化效率提高,匹配时间最多可减少99.4%。该问题的解决可望为SDN网络的大规模实用化部署奠定数据层面的基础。     

SDN流表更新的调度与快速响应

软件定义网络(SDN)中,流表规则匹配域之间相互重叠,使得流表更新问题变得复杂。一条更新规则往往会触发多条三态内容寻址存储器(TCAM)表项移动,导致更新时间长。另外,现有SDN交换机采用的TCAM多为单端口设计,当TCAM进行流表更新时,数据包查找会被阻塞,导致数据平面的转发性能受到影响。因此,如何实现快速更新并保障数据包查找,是提高网络性能的一个重要研究问题。该文以采用TCAM查找方案的SDN交换机为硬件基础,设计并实现了流表更新系统。多个网络应用的更新经过前端整合并同时下达时,系统对规则之间的依赖关系进行高效检测,赋予延时需求高的规则高优先级,使其能得到快速响应。该更新算法不会阻塞TCAM查找,可以实现查找和更新穿插执行。实验结果表明：通过采用不同的调度策略,系统性能在更新优先策略与查找优先策略之间取得了平衡。     

提高软件定义网络交换机存储能力的流表压缩算法

针对目前软件定义网络(SDN)中流表规模不断增大且存储效率较低的问题,提出了一种新的提高SDN交换机存储能力的流表压缩算法。首先对传统前缀编码算法分析,发现2的指数幂(2ⁿ)范围编码后字符串最高有效位递增,且其余低位均为通配符;其次对流表中范围字段按照2的指数幂进行分割,得到多个范围字段,利用最高位和通配符实现仅用一条表项编码2的指数幂范围字段,其他范围字段采用前缀编码;最后将编码结果存储至不同三态内容寻址存储器,进行分类存储。实验结果表明,与已有的算法相比,所提流表压缩算法在独立于流表内容的基础上具备更高的更新速度与更低的最坏情况拓展比,在防火墙类型规则集编码后平均可减少86%和83%的表项数量,且不需要占用额外比特位,从更细粒度层次实现了存储空间的优化使用,具有良好的应用前景。     

采用OpenFlow交换机的服务器负载均衡策略

云数据中心对服务器的海量并发访问十分普遍.传统网络架构难以全局控制流量转发,需要配置昂贵的负载均衡器应对这一应用场景.软件定义网络SDN(software defined network)能够通过控制器全局掌控网络状态,并以交换机作为负载均衡器,从而降低部署成本.文中提出一种采用OpenFlow交换机的服务器负载均衡策略,通过多地址定向流表对服务请求进行分区映射,以活动连接数作为负载评估参数,通过蚁群算法求解最佳负载重定向方案.在负载迁移时,采用单地址定向流表来保证不同阶段流量的有序转发.实验结果显示,该策略能有效控制流表规模,并较传统均衡策略具有更优的性能.     

软件定义卫星网络多协议流表存储压缩算法

软件定义卫星网络的多协议转发需求对星载设备中流表的规模及存储开销提出挑战。针对卫星网络资源受限的特点，该文构建了节省存储的多协议流表结构，并提出了一种二维扩域搜索算法(2D-EFS)。2D-EFS采用字段融合的方式逐级生成多级流表，能够支持流表初始化及表项更新2种场景下的存储压缩需求。仿真结果表明：在流表初始化阶段，2D-EFS算法的存储压缩效率可达86%,与全局最优值相近，高于已有单协议算法；在表项更新阶段，2D-EFS算法可取得76%的平均存储压缩效率，并具备最低的运行耗时，其综合性能优于已有单协议算法。     

TCAM存储高效的OpenFlow多级流表映射机制

基于流表的转发机制为OpenFlow提供了灵活的可编程能力,但是随着网络功能的不断膨胀,OpenFlow交换机中的流表规模呈现出不断增长的趋势,这些流表难以在交换机有限的三态内容寻址存储器(TCAM)中进行存储,成为网络发展的一个瓶颈。为了高效地利用有限的TCAM资源进行流表存储,该文提出一种OpenFlow多级流表结构及其映射算法,将单一流表映射到多级流表中进行高效存储和查找。仿真结果表明:该文所提方法比单一流表的存储方法节省17%~95%的TCAM资源。这对OpenFlow数据平面查找结构及其扩展性设计具有重要意义。     

基于病毒技术的软件升级系统设计

基于病毒技术提出了一种新的软件升级方法,使软件升级具有更广泛的适用性和高技术性.在技术架构上,采用模块化设计,使用汇编语言、病毒技术、网络等技术.在实现过程中,以对可执行文件进行加锁作为软件升级,快速、有效地实现了升级服务的设想,并给出了反升级设计.     

一种基于流量预测的启发式路由表更新算法

针对目前的路由表更新机制无法有效地控制和降低因路由表更新而导致的网络丢包量的问题,提出一种基于流量预测的启发式路由表更新算法。利用流量预测模型对IP路由器中各路由表项所对应的网络流量进行预测,并在此基础上通过启发式算法动态调整路由表项的更新顺序和更新-分发批处理的量程大小,以实现在路由表更新过程中产生最少的网络丢包量。仿真实验结果表明该算法有效地减少因路由表更新引起的网络丢包量。     

分布式安全存储中基于共享组的周期性密钥更新

分布式存储是解决海量数据存储的重要手段, 而多用户环境下密钥的分发和更新是分布式安全存储的重要问题. 传统方法大多采用密钥分发中心(key distribution enter, KDC)进行控制, 但随着用户数的增多, 密钥中心的工作量增大. 利用Chebyshev多项式的周期性特性和逻辑密钥树(logical key hierarchy, LKH)的层次密钥结构, 设计一种分布式文件存储中基于文件共享组的周期性密钥更新方案(cyclic key update scheme, CKUS). 该方案的特点是密钥的更新和传递无需借助公钥密码体制, 而直接通过文件所有者进行组播; 文件共享者采用本地计算, 提高了计算效率. 同时, 利用Chebyshev多项式的周期性特点, 使每个文件共享者自适应密钥更新, 有效降低密钥更新时的通信量, 减少用户节点的密钥存储量.     

安全多播中密钥更新机制的性能优化

针对安全多播中密钥更新的可扩展性问题,提出了一种改进的逻辑密钥分层机制.在更新密钥树时,由密钥服务器产生随机数,而多播组成员使用单向散列函数可以直接计算出变动路径中的全部或部分密钥,减少了更新密钥的计算量和在多播信道中的通信量,因此使密钥服务器的平均代价减少约1/3.在此基础上提出了适合于这种改进机制的批处理更新算法,可以对多次成员变动仅进行一次更新操作.实验分析表明,与原机制的批处理更新算法相比,该算法又可使密钥服务器的代价至少减少1/3.因此,采用这种改进机制的批处理更新算法可以进一步提高计算和通信性能.     

PowerBuilder数据窗口多表更新的通用性方法

PowerBuilder中单数据窗口只能更新一个表,目前常用的解决方法是编写函数实现基于单数据窗口的两表更新,当表的数目增加时又需要重新编程或重复调用函数.为克服该局限性,对其进行了改进,通过建立全局函数实现单数据窗口的多表更新,提高了代码的可重用性和可维护性,通过向函数传递不同的参数,使程序不必受制于数据库表的个数和名称,体现其通用性,从而使PowerBuilder应用程序的报表更新技术更完善,更灵活.     

基于SAX模型的XML文档更新算法研究

XML作为信息交换的标准。广泛应用于Internet／Intranet计算环境中．根据SAX模型的特点，提出一种基于SAX模型的XML文档更新算法．使用X—Path表示文档结点，形式化定义XML文档的更新脚本；在XML文档的SAX扫描过程中生成结点的X—Path，然后判断结点是否需要更新，将更新脚本应用到文档上实现文档的更新．采用SAX模型，与DOM模型相比，实现对XML文档的动态更新，在时间和空间上取得比较好的效果．     

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.     

VANETs中基于链路的可持续时间的路由方案

车载网VANETs中的车间通信V2V(vehicle to vehicle)有利于车辆信息的共享、提高交通安全;然而,在VANETs中,车辆快速移动、车辆分布不均匀以及拓扑结构动态变化等特性,导致车辆间通信链路断裂频繁、路由稳定性差、车间通信V2V数据传输效率低.为此,以车辆间通信链路的可持续时间为选择路由指标,择优选取可持续时间长的链路组建路由.从而提高路由的稳定性.利用车辆的实时移动信息,包括移动速度、移动方向以及位置估计链路的可持续时间;同时,车辆周期地广播路由表,邻居节点利用收到其他节点的路由表更新自己的路由表,通过这种方式使车辆共享实时的链路信息.仿真结果表明,提出的路由方案有效地提高数据传输速率、降低了端到端传输时延,并提升了吞吐量.