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.     

基于软件定义网络的多路径路由算法性能研究

基于不相交多路径的路由方案在负载平衡、容错等方面具有明显优势,但存在计算复杂度高的缺点,故对应的分布式算法难以在网络中大规模部署.通过分析软件定义网络的特点,论证了在其网络中部署不相交路径路由方案的可行性.其次,基于网络流的性质与不相交路径的图论性质,设计并实现了计算不相交路径的算法.最后,通过一系列基于不同网络模型的对比实验,验证所提算法较传统最短单条路径路由算法具有更佳的负载均衡.实验结果表明,该算法的性能与网络中链路能承受的负载极限阈值有关.     

软件定义广域网中基于IPv6分段路由的双栈流量调度算法

针对当前软件定义广域网在应对企业园区部署双协议栈出口链路、园区之间支持双协议栈通信的网络架构下,存在园区任意协议栈出口链路失效时,园区间双栈流量不可通信的问题,提出了一种适用于软件定义广域网的IPv4/IPv6双协议栈环境下的流量调度算法。该算法基于快速重路由机制,通过结合基于IPv6的分段路由技术分为路径编码算法和报文处理算法2部分实现。在广域网双栈出口任一链路失效时将不同园区的双栈流量进行调度。通过在Mininet中的仿真模拟验证了算法的可行性,并利用带宽测量工具iPerf对链路性能进行测量,测量数据表明利用双栈流量调度算法进行双栈流量调度极大地提高了园区间双栈链路的利用率和服务质量。     

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。     

基于K-means聚类的软件定义网络异常流量分类研究

考虑到软件定义网络异常流量分类受到网络复杂特性的影响,导致分类效果变差,提出了基于K-means聚类的软件定义网络异常流量分类研究.利用权重属性,划分了软件定义网络异常流量的频度,在网络异常流量的分布形式转化过程基础上,根据软件定义网络异常节点出现的概率,计算了异常流量的特征值,提取出软件定义网络异常流量特征,根据软件定义网络异构值差的度量,初始化软件定义网络的参考向量值,通过更新分类属性的邻域半径,计算网络异常流量的参考向量,选择出软件定义网络异常流量分类属性,利用K-means聚类算法过滤软件定义网络异常流量,对软件定义网络异常流量进行检索,通过定义网络异常流量分类的目标函数,利用K-means聚类算法理论,构建软件定义网络异常流量的加权临界函数,结合对角矩阵的求解,设计了软件定义网络异常流量分类原理,实现了软件定义网络异常流量的分类.实验结果表明,文中分类方法的查全率、差准率较高,适应度以及收敛性能较好.     

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.     

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。     

基于软件定义网络的DDoS攻击检测方案

分布式拒绝服务(distributed denial-of-service, DDoS)攻击是网络中的常见威胁,攻击者通过向受害服务器发送大量无用请求使正常用户无法访问服务器,DDoS逐渐成为软件定义网络(software-defined networking, SDN)的重大安全隐患。针对SDN中DDoS攻击检测问题,提出了一种粗粒度与细粒度相结合的检测方案,使用队列论及条件熵作为到达流的粗粒度检测模块,使用机器学习作为细粒度检测模块,从合法包中准确检测出恶意流量。实验表明,在使用Mininet模拟SDN网络的环境中,方案可准确检测出DDoS攻击。     

软件定义网络的控制器研究综述

软件定义网络中控制层和数据层分离的工作模式为提高网络利用率提供了广阔的空间,作为其核心的控制器技术得到了研究者广泛关注。本文通过分析软件定义网络的典型架构,探讨了控制器在该架构中的核心作用,综述了控制器在可用性、性能、可扩展性及可靠性等方面的研究进展,认为在未来研究中应着重关注SDN基础网络服务功能抽象、SDN控制器性能优化以及将涌现出的新的安全可靠性等方面的问题。     

一种最小化网络能耗的冗余消除路由策略

拥有海量连接的5G网络中存在大量相同或相似的数据请求,造成网络带宽的严重浪费。因此,从消除冗余数据的角度出发,本文提出一种节能路由策略,用于解决流量高峰和低谷时期下网络流的路由路径选择问题;通过求解最小化网络能耗问题,进一步提出了一种流抢占路由算法。理论推导及仿真结果表明,本文提出的算法在流完成时间和活动链路数量方面均优于传统路由算法。     

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...     

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。     

基于SDN的QoS测量与路由规划系统设计与实现

采用OpenFlow技术,设计并实现了一套基于软件定义网络的QoS测量与路由规划系统.利用控制器与OpenFlow交换机之间的消息交互,实现SDN中链路时延、负载和丢包率的测量功能.针对QoS路由中存在的"多指标约束限制"问题,根据本文考虑的QoS指标(链路时延、负载和丢包率),改进并实现了一种自适应多指标限制路由算法.实验结果表明:该系统在准确测量链路QoS指标的同时,可以根据测量结果切换符合条件的路由路径,满足系统设计需求.     

基于软件无线电的无线传真接收机研究

为了克服传统无线传真接收机硬件依赖性强、功能单一、信号适应能力和可升级能力差等缺点,本文提出了一种基于软件无线电技术的无线传真接收机设计方案.该方案采用数字化器件和少量射频前端电路进行设计,将射频信号模数转换后,利用数字下变频器HSP50110和数字锁相环HSP50210对数字射频信号进行解调处理;由通用数字处理器将解调后的数据存储、打印或扩展接口外传其它设备;低功耗单片机承担人机交互任务,并将控制指令传达至通用数字处理器,由通用数字处理器控制整个接收机的运行.该设计方案使无线传真接收机具有更好的灵活性和可扩展性.     

软件定义联网的建模与分析

软件定义联网（SDN）作为一项成功的数据中心的联网技术实践,已经成为工业界和学术界的一个研究热点.但SDN还存在一系列值得研究和澄清的技术问题,包括什么是SDN技术原理？SDN在哪些方面扩展了现有网络？SDN究竟有哪些潜在的应用价值？SDN对未来网络的发展有何影响？SDN是否可以真正推动现有网络的变革或演进？针对以上问题,采用统一建模语言（UML）建模方法,构建了SDN的系统模型和构件模型,描述SDN系统构成以及SDN内在的功能单元以及相互之间的关系,分析了SDN核心的控制面和数据面分离的原理,分析了单个逻辑SDN控制器的局限性;并得出结论：SDN仅在网络层实现了分组流控制与分组流转发的分离,并没有涉及到现有互联网或电信网其他功能层的控制与数据的分离,SDN有可能应用于所有基于分组流转发的网络应用,单一SDN逻辑控制器仅仅适用于IP网络城内分组流转发,无法适用于互联网和电信网现有控制结构;为了支持现有互联网或电信网的应用,需要进一步研究和扩展SDN相关技术.     

一种基于深度强化学习的SDN路由算法

为解决软件定义网络(SDN)中的流量工程(TE)问题,提出了一种深度强化学习路由(DRL-Routing)算法.该算法使用较全面的网络信息来表示状态,并使用一对多的网络配置来进行路由选择,奖励函数可以调整往返路径的网络吞吐量.仿真结果表明,DRL-Routing可以获得更高的奖励,并且经过适当的训练后,能使各交换机之间...     

基于社区的容迟网络路由方法

提出一种基于社区的容迟网络路由方法.通过对网络节点历史运动轨迹点聚类建立其热点活动区域,把热点区域重叠度较高的节点归为同一社区.在源节点和目的节点社区中以洪泛的方式加快消息扩算和传递速度.同时,针对热点区域准确地选择中继节点,降低了冗余消息数量.模拟结果显示,该方法能够提高消息传递数量,并且大大降低系统负载率.     

A Distributed Routing and Wavelength Assignment Algorithm for Online Muiticast in All-Optical WDM Networks

Routing and wavelength assignment for online real-time multicast connection setup is a difficulttask due to the dynamic change of availabilities of wavelengths on links and the consideration of wave-length conversion delay in WDM networks. This paper presents a distributed routing and wavelength as-signment scheme for the setup of real-time multicast connections. It integrates routing and wavelength as-signment as a single process, which greatly reduces the connection setup time. The proposed routingmethod is based on the Prim's MST (Minimum Spanning Tree) algorithm and the K-restricted breadth-first search method, which can produce a sub-minimal cost tree under a given delay bound. The wave-length assignment uses the least-conversion and load balancing strategies. Simulation results show that theproposed algorithm is suitable for online multicast connection establishment in WDM networks.     

间歇性连接移动网络中节点移动范围自感知路由

节点的稀疏分布、频繁断开或周期性的移动会导致移动网络中节点间歇性连接,源节点和目的节点之间不存在端到端的瞬时路径,传统的路由协议不能适应这种情况.在网络状态未知的情况下,提出了基于节点运动范围自感知的路由协议MSAR(Mobility Scope Aware Routing).不需要地理位置定位等硬件的支持,利用节点历史相遇信息来分析节点的运动范围,作为消息复制转发的依据.仿真结果表明, MSAR路由协议能够保证较高的消息交付比率和相对较低的延时,能够大量减少消息在网络中的分发数量,减小网络的开销.同时,协议还具有实现比较简单,控制开销比较小的特点.     

无线传感器网络能效路由协议的研究进展

能效是无线传感器网络路由协议研究的热点与重点.介绍了无线传感器网络能效路由协议的发展状况,分析了协议的容错性、健壮性等指标,并给出了协议的各类应用场景.结合协议的研究现状,指出了能效路由协议未来的研究方向,对无线传感器网络路由协议的研究起到一定的指导作用.