支持流量感知的软件定义网络高效路由协议

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1、支持流量感知的软件定义网络高效路由协议张琼宇2016年1月中图分类号：TP393UDC分类号：004.7支持流量感知的软件定义网络高效路由协议作者姓名张琼宇学院名称计算机学院指导教师祝烈煌教授答辩委员会主席周永彬研究员申请学位工学硕士学科专业计算机科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月7日Traffic-AwareEfficientRoutingProtocolforSoftwareDefinedNetworksCandidateName:QiongyuZhangSchoolorDepartment:SchoolofComputerFacultyMentor:Prof

2、.LiehuangZhuChair,ThesisCommittee:Prof.YongbinZhouDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologythDateofDefence:7,January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构

3、的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要软件定义网络（SoftwareDefinedNetworks,SDN）是一种发展前景良好的新兴网络架构。网络中，数据流传输延迟关乎网络服务效率以及用户体验，是路由协议的重要优化指标。然而，目前已有的路由协议存在着以下局限：1、优化目标单一，通常仅考虑转发路径长度，而最短路径并不能保证传输延迟最短；2、网络中数据流转发路径通常存在交叉，因此，新的数据流加入网络后难免会干扰已有数据流的传输，增加其传输延迟，但现有路由协议并没有考

4、虑这一点；3、目前在网络中，链路带宽被其上传输的所有数据流公平共享，这样的带宽资源共享模式既不利于满足不同数据流对传输延迟的个性化需求（本文用期望传输时间来衡量），也不利于传播延迟的降低。针对上述局限，本文在软件定义网络的大环境下，围绕路由方案和带宽分配方案两个方面，深入讨论如何在软件定义网络中降低数据流传输延迟的问题，并设计了一个支持流量感知的高效路由协议。具体研究内容包括：1、设计了一种降低单一数据流传输延迟的高效路由方案。针对现有路由方案优化目标单一的问题，本文重新对路由问题进行建模量化单一数据流传输延迟，引入多种流量信息，设计了一种多项式时间的路由算法用以降低单一数据流的转发延迟。

5、实验证明，与目前软件定义网络中常用路由算法相比，数据流传输效率提高了90%。2、提出了一种关注延迟的路由方案用以降低全网数据流传输延迟。针对新加入网络的数据流对已存在数据流产生干扰的问题，本文以数据流转发延迟的期望值为约束，设计一种多项式时间的路由算法，降低新入网的数据流的延迟以及其对原有数据流的影响，同时，保证尽可能多的数据流能够满足其期望延迟的约束。实验证明，与目前软件定义网络中常用路由算法相比，该算法可以将全网数据流传输效率提高75%，同时可以将期望时间内完成交付的数据流比例提升20%。3、设计了一种低延迟带宽调度方案。针对带宽资源公平共享带来的不足，本文围绕网络流量指标和数据流的期

6、望延迟约束，设计一种多项式时间的带宽分配算法，对数据流所占用的带宽资源进行重新分配，进而降低全网数据流传输延迟，促使更多的数据流能够在期望传输延迟的约束下完成数据传输。分析表明，与带宽资源公平共享相比，该算法能够将全网数据流传输效率提高10%。关键词：软件定义网络路由协议流量信息路由方案资源调度I北京理工大学硕士学位论文AbstractSoftwareDefinedNetworks(SDN)isapromisingnetworkingarchitecture.Informationdeliverylatencyisanimportantmeasurementofroutingprotoco

7、l,sinceitisverynecessaryforthenetworkserviceefficiencyanduserexperience.However,theexistingroutingprotocolsfacethefollowingchallenges:1.optimalgoalsingleness,mostoftheexistingroutingprotocolsonlyconsidertheforwar