【摘要】：軟件定義網(wǎng)絡(Software Defined Networking, SDN)是一種創(chuàng)新的網(wǎng)絡形式,引起了業(yè)界的廣泛研究和重視,被認為是未來網(wǎng)絡的一項重要技術。SDN將傳統(tǒng)網(wǎng)絡設備中的控制計算模塊和數(shù)據(jù)處理模塊分離,并將控制計算模塊集中在一個中央控制器上,OpenFlow協(xié)議對這種分離進行了良好的支持。在SDN網(wǎng)絡中,交換機只能依靠控制器計算的流表項才能工作。因此,如何確�？刂破骱徒粨Q機互相通信的可靠性是SDN網(wǎng)絡中的一個關鍵問題�？刂破骱徒粨Q機互相通信的可靠性主要取決于兩個方面的因素,一是SDN網(wǎng)絡的拓撲,二是控制器的部署情況。因此在網(wǎng)絡設計階段,當給定網(wǎng)絡拓撲時,合理的控制器部署方案能夠有效提高控制器和交換機之間通信的可靠性。為了進一步保障控制器與交換機互相通信的可靠性,通常還需要對控制網(wǎng)絡中的控制器和控制路徑進行適當備份,以避免控制器或者控制路徑發(fā)生故障。物理網(wǎng)絡中的故障一部分是由于網(wǎng)絡組件自身故障造成的,還有一部分是由于網(wǎng)絡組件所處的環(huán)境發(fā)生的災害所引起的。當網(wǎng)絡所處的自然環(huán)境出現(xiàn)災害時,很可能導致網(wǎng)絡中的區(qū)域故障。此時,除了網(wǎng)絡中的工作資源可能會受到區(qū)域故障的影響,預先為這些資源準備的備份資源也可能同時受到影響,此時這些備份資源將變得不可使用,無法發(fā)揮恢復故障資源的功能。綜上所述,為了提高SDN網(wǎng)絡中控制網(wǎng)絡的可靠性,需要在部署控制網(wǎng)絡時進行合理的資源規(guī)劃。本文討論了控制網(wǎng)絡資源規(guī)劃中的控制器部署問題和控制網(wǎng)絡資源備份問題,主要的研究內容包括:(1)提出了一種基于最小覆蓋的控制器部署方法。該方法的目標是在SDN網(wǎng)絡初始部署階段,以合理的方式為網(wǎng)絡部署若干個控制器,使得控制網(wǎng)絡的可靠性得以保障,同時控制器和交換機之間的傳輸時延滿足要求。方法首先定義了衡量控制網(wǎng)絡可靠性的指標,然后根據(jù)該指標提出了 SDN網(wǎng)絡中的鄰域和最小覆蓋兩個概念,將控制器部署問題轉化成為求解SDN網(wǎng)絡最小覆蓋的問題,然后根據(jù)二分查找的思路,提出了一種算法搜索最小覆蓋。(2)提出了一種面向控制網(wǎng)絡區(qū)域故障的資源備份方法。本文先建立模型來描述和刻畫區(qū)域故障的影響范圍,衡量區(qū)域故障對網(wǎng)絡的影響。對于控制器的備份,本文將主控制器考慮為區(qū)域故障的源頭,衡量網(wǎng)絡中其它節(jié)點受到的區(qū)域故障影響,同時考慮每一個節(jié)點與其它節(jié)點之間的平均傳輸距離,即同時考慮備份資源的工作效率,綜合這兩方面因素決策出合理的控制器備份方案。對于控制路徑的備份,將控制路徑中的一條隨機鏈路考慮為區(qū)域故障的源頭,衡量其它備份路徑的生存性,從中選擇出生存性最高的路徑作為備份路徑。
[Abstract]:The software defined network (Software Defined Networking, SDN) is an innovative network form, which has attracted extensive research and attention of the industry, and is regarded as an important technology in the future network. SDN separates the control computing module from the data processing module in the traditional network equipment. The control computing module is centralized on a central controller, and the separation is well supported by OpenFlow protocol. In SDN networks, switches can only work on the stream table items computed by the controller. Therefore, how to ensure the reliability of communication between controllers and switches is a key problem in SDN networks. The reliability of the communication between the controller and the switch mainly depends on two factors, one is the topology of the SDN network, the other is the deployment of the controller. Therefore, in the phase of network design, a reasonable controller deployment scheme can effectively improve the reliability of communication between the controller and the switch when the network topology is given. In order to ensure the reliability of the communication between the controller and the switch, it is usually necessary to backup the controller and the control path in the control network to avoid the failure of the controller or the control path. The failure of physical network is partly caused by the failure of the network component itself, and partly by the disaster of the environment in which the network component is located. When a disaster occurs in the natural environment of the network, it may lead to regional failure in the network. In this case, in addition to the work resources in the network may be affected by regional failures, and the backup resources prepared for these resources may also be affected, these backup resources will become unusable, Unable to perform the function of recovering a fault resource. In conclusion, in order to improve the reliability of the control network in SDN network, reasonable resource planning is needed when deploying the control network. This paper discusses the problem of controller deployment in control network resource planning and the problem of controlling network resource backup. The main research contents are as follows: (1) A controller deployment method based on minimum coverage is proposed. The aim of this method is to deploy several controllers for the SDN network in a reasonable manner during the initial deployment phase of the network, so that the reliability of the control network can be guaranteed, and the transmission delay between the controller and the switch can meet the requirements. Methods firstly, the index to measure the reliability of the control network is defined. Then, the concepts of neighborhood and minimum cover in SDN network are proposed, and the problem of controller deployment is transformed into the problem of solving the minimum coverage of SDN network. Then, according to the idea of binary search, an algorithm is proposed to search the minimum coverage. (2) A resource backup method for fault control network is proposed. In this paper, a model is established to describe and characterize the impact of regional faults on the network. For the backup of the controller, the main controller is considered as the source of the regional fault, and the influence of the other nodes in the network is measured. At the same time, the average transmission distance between each node and the other nodes is considered. Considering the efficiency of backup resource and synthesizing these two factors, a reasonable backup scheme of controller is obtained. For the backup of the control path, a random link in the control path is considered as the source of the regional fault, the survivability of other backup paths is measured, and the path with the highest survivability is selected as the backup path.
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0

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本文編號：2285094