软件定义网络架构下的负载均衡路由策略研究

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1、分类号TN915密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-01094重庆邮电大学硕士学位论文中文题目软件定义网络架构下的负载均衡路由策略研究英文题目ResearchonLoad-balancingRoutingStrategyundertheSoftwareDefinedNetworkArchitecture学号S130101109姓名刘勰学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师李云教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要随着互联网的高速发展，传统网络架构面临着严峻的性能考验。各种网络服务层出不穷

2、，互联网用户也在逐日递增。由于传统网络的封闭性和不易集中管理导致难以实施流量优化策略，造成网络设备难以应付暴增的数据流量，所以当前网络亟需新的网络架构解决所面临的问题。软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork，SDN）提倡的控制与转发分离的思想易于管理者对底层设备进行集中控制，统一实施路由策略；开放接口可编程的特性也有助于对现有网络功能进行扩展，大大降低了策略实施的开销和难度。OpenFlow技术作为SDN思想的实现，其多元组的流匹配方式能够实现更加细粒度的流量优化。本文将基于软件定义网络架构，并利用OpenFlow技术解决流量优化面临的问

3、题。本文研究的应用场景是用户节点到服务节点具有多条路径的园区级网络。首先基于软件定义网络架构重构网络，然后针对架构中的每层进行了详细的设计。控制器的设计是本架构的核心，提出了实现本策略的几个核心功能模块，包括了对链路的发现、监控链路流量、管理全网拓扑、计算路由以及下发策略等。本文提出的负载均衡路由策略思想是，利用OpenFlow控制器对全网的集中控制能力监控链路的实时流量，计算出链路的开销值，将链路的开销值作为权重，在满足链路负载均衡的前提下，结合Dijkstra算法计算路径。当有新的数据请求时，控制器将基于路径结果下发流表给对应交换机。对于架构的具体实现，

4、特别是控制层面的实现，将基于Floodlight控制器对各个功能模块编程实现。主要涉及链路发现、链路监控、拓扑管理、路由计算、策略下发等几大功能模块。最后，对于实现的路由策略进行了相关实验：设计了基于Mininet和基于硬件设备的实验网，实验结果表明，提出的链路负载均衡路由策略能明显提高了链路的利用率以及用户的服务质量。关键词：软件定义网络，OpenFlow，Floodlight，负载均衡，路由策略I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththehigh-speeddevelopmentofInternet,theperformanc

5、eofthetraditionalnetworkarchitectureisfacingseveretest.Allkindsofnetworkservicesemergeinendlessly,Internetusersarealsoincreasingdaybyday.Duetoclosedandnoteasytocentralizedmanagement,thetraditionalnetworkisdifficulttoimplementtrafficoptimizationstrategy,andnetworkequipmentsarediffic

6、ulttodealwiththeexplosionofdataflow,sothecurrentnetworkindireneedofanewarchitecturetosolvetheproblemsfaced.SoftwareDefinedNetwork(SDN)advocatedtheideaofcontrolandforwardingseparationiseasyformanagerstocentrallycontroltheunderlyingdevices,andunifiedimplementtheroutingstrategy;Furthe

7、rmore,thecharacteristicthatopeninterfacecanbeprogrammingarealsousefultothefunctionoftheexistingnetworkexpansion,allofsoftwaredevelopmentinordertorealizethestrategygreatlyreducingtheexpenseanddifficulty.Amongthem,OpenFlowtechnologyasonerealizationoftheSDN,anditsmultituplesflow-match

8、ingmethodcanachieveamoregr