基于网络编码的openflow网络系统的研究与实现

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1、分类号学号M201171758学校代码10487密级硕士学位论文基于网络编码的OpenFlow网络系统的研究与实现学位申请人：赵文文学科专业：通信与信息系统指导教师：戴彬副教授答辩日期：2014年1月万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchandImplementationofOpenFlowNetworkSystembasedonNetworkCodingCandida

2、te:ZhaoWenWenMajor:Communication&InformationSystemSupervisor:Prof.DaiBinHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

3、本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密£，在年解密后适用本授权书。不保密£。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位

4、论文摘要随着互联网技术的不断普及，其已成为人们工作生活中均不可缺少一项基础设施。然而由于一开始的互联网设计者并未预计到互联网会有如此迅猛的发展势头，规模会变得如此庞大，致使现代互联网在过重的压力下呈现出很多由传统互联网体系结构的功能性设计缺陷引发的网络弊病。这促使世界上各个国家积极投身于下一代互联网体系结构的研究中，其中极具代表性的就是SDN/OpenFlow网络结构，它是一种新的创新型网络架构。OpenFlow技术将控制层面完全由交换设备中剥离出来，迁移到控制器中，OpenFlow交换机只负责数据的转发工作，从而实现了路由

5、控制和数据转发的分离。目前OpenFlow技术已得到学术界和企业界的广泛关注和高度认可，未来极具发展潜力。网络编码通过允许交换节点对数据进行操作，能够有效地提升网络吞吐量、均衡网络负载等，从而缓解网络拥塞，提升网络性能。但由于当前网络中交换设备的封闭性和编解码的代价等问题，致使其无法在真实的网络环境中得到广泛推广和应用。然而，开放的OpenFlow网络组成结构具有可编程性，并且控制器知晓全局网络拓扑结构，这让我们看到了在其上应用网络编码的可能性。由此，本文首次尝试在OpenFlow网络结构中加入网络编码，并率先提出在Open

6、Flow网络结构中设计和实现网络编码的解决方案，命名为OF-NC系统。OF-NC系统由具有网络编码功能的控制器NOX和OpenFlow交换机组成，本文在控制器NOX中增加了网络编码路由计算模块、残留拓扑管理模块和流路径管理模块，还提出了一种全新的基于网络编码的路由与算法，也在OpenFlow交换机上扩展了对数据包的编码或解码操作，并对OpenFlow协议进行了编解码扩展。最后，本文在Mininet实验平台上搭建了OF-NC系统，对其进行了功能测试和性能测试，验证了在OpenFlow网络结构中应用网络编码的可行性。关键词：Op

7、enFlow网络结构；网络编码；OF-NC系统；控制器NOX；OpenFlow交换机；MininetI万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththecontinuouspopularizationoftheInternet,whichhasbeenoneoftheindispensableinfrastructureinpeople'slife.However,aswiththeInternetdesignersdidnotexpectthatthescaleofInternetwouldbecomesola

8、rge,resultinthemodernInternetshowsmanyproblemsunderheavypressure,whicharecausedbythefunctionaldefectsofthetraditionalInternetarchitecturedesign.T