数据中心虚拟节点的物理拓扑分析技术研究

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1、分类号：TP39310710-2015224032专业硕士学位论文数据中心虚拟节点的物理拓扑分析技术研究刘磊导师姓名职称孙大跃教授申请学位类别工程硕士专业学位类别交通运输工程及领域名称论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年5月23日学位授予单位长安大学ResearchonPhysicalTopologyAnalysisTechnologyforVirtualNodesofDataCenterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuLeiSu

2、pervisor：Prof.SunDayueChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着云体系架构以及虚拟化技术的快速发展，服务器虚拟化技术已经开始渗透到人们生活的各个领域，在数据中心的应用也日益广泛。数据中心囤积了众多服务器群组，各个物理服务器又在内部虚化了多个逻辑服务器，每个虚拟服务器均配置了IP地址和MAC地址。因此从管理者来看，数据中心网络的物理结构不再清晰，对网络安全的监管也失去了具体鉴别手段。在网络监管体系中，当虚拟系统搭建完成后，如何实时监测网络中的虚拟节点，动态感知网络拓扑结构的实时

3、变化，特别是正确感知虚拟节点和物理节点的拓扑联接关系等，已经成为数据中心网络管理者面临的重要问题。本文从当前数据中心网络环境的基本构成出发，深入研究了虚拟节点的状态监测技术和物理拓扑分析技术。文中明确指出新一代网络监测平台的实际要求，不仅需要对网络内物理设备节点进行动态监测和拓扑分析，更要重视对虚拟节点的物理汇集联接进行拓扑分析。本文基于简单网络管理协议（简称SNMP协议），重点分析了数据中心虚拟节点的物理拓扑分析技术，主要包括对网络节点身份唯一性识别算法的优化、提出基于虚拟节点MAC地址的“虹膜”识别算法、提出基于网络层

4、的虚拟节点物理拓扑发现算法、提出基于数据链路层的虚拟节点物理拓扑发现算法；研究了虚拟节点工作状态监测方法、违规行为的识别方法以及虚拟节点的递归查询策略。本文将虚拟节点的逻辑标识通过上述算法和技术汇聚到真实的物理联接上，从而形成真实完整的数据中心网络拓扑结构图。最后根据系统的实际功能要求，对系统各个模块进行研究和设计。在此基础上，本文重点研究了系统的健壮性、跨平台性和高效性，开发了数据中心虚拟节点的物理拓扑分析系统，并在真实环境下测试了系统的功能和性能。多次测试结果表明，系统能及时获取虚拟节点状态信息并分析出虚拟节点和物理节

5、点之间的拓扑联接关系，进而完善了数据中心网络拓扑结构，保证了网络边界的整体安全性。关键词：服务器虚拟化，虚拟节点，SNMP，拓扑发现，节点监测iAbstractWiththerapiddevelopmentofcloudarchitectureandvirtualizationtechnologies,servervirtualizationtechnologyhasbeguntopenetrateintoallaspectsofpeople'slives,andapplicationsofdatacentershaveb

6、ecomeincreasinglywidespread.Thedatacenterstoresalargenumberofservergroups.Eachphysicalservervirtualizesmultiplelogicalserversinternally.Besides,EachvirtualserverisconfiguredwithanIPaddressandaMACaddress.Therefore,fromtheperspectiveofmanagers,thephysicalstructureof

7、thedatacenternetworkisnolongerclear,andthesupervisionofnetworksecurityalsolosesspecificmeansofidentification.Inthenetworksupervisionsystem,afterthevirtualsystemissetup,howtomonitorthevirtualnodesinthenetworkinrealtimeanddynamicallysensethereal-timechangesofthenetw

8、orktopology,especiallythecorrectperceptionofthetopologyofthevirtualnodesandphysicalnodes,havebecomeimportantissuesfordatacenter’snetworkmanager.Thispape