面向负载均衡的软件定义网络最优路径算法研究

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1、分类号TP393.0密级公开UDC学校代码10500硕士学位论文（全日制专业学位）题目：面向负载均衡的软件定义网络最优路径算法研究英文题目：ResearchoftheOptimalPathAllocationAlgorithmorientedLoadBalancinginSDN学位申请人姓名：罗晨申请学位学科专业：计算机技术指导教师姓名：王春枝二○一六年五月分类号密级公开UDC学校代码10500硕士学位论文题目面向负载均衡的软件定义网络最优路径算法研究英文题目ResearchoftheOptimalPathAllocationAlgorithmorient

2、edLoadBalancinginSDN研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称申请学位学科名称计算机技术学科代码085211论文答辩日期2016.05.24学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名熊盛武评阅人姓名张晓龙2016年05月30日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。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。对本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。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名

3、：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。本人授权湖北工业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。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要近几年来，网络应用的飞快增长，例如移动互联网、云计算、大数据等服务的兴起，对人们的日常生活产生了深刻的影响，给用户带来了极大的便利，但同时传统的网络已经不堪重负，网络需求对对IT基础设施的建设

4、提出了更高的要求，希望它能够做到按需供给、随需而变和灵活健壮。网络负载均衡的研究一直都是网络研究中的热点，它可以保证网络的性能，提高用户的体验；而最优路径的计算则是网络互联的基础。这时软件定义网络技术（Softwaredefinednetworking,SDN）的出现能够适应现在的网络需求，集中化控制、控制与数据相分离、网络的可编程性和全网的监控能力都对网络负载均衡有了新的突破。本文针对路径选择算法进行研究，把网络负载均衡优化分为了链路权重计算与路径选择计算两个部分，主要工作与创新如下:（1）目前对于网络负载均衡的链路权重计算方法并不多见；本文利用SDN的

5、集中化控制，提出了一种新的权重计算方法，基于马尔科夫链的转移概率计算链路权重；该方法可以有效的避免过去的权重计算方法所产生的链路权重差异较大和串联链路权重值相等的情况，具有预测性的链路权重是后续的路径计算的良好基础。（2）为了获得基于负载均衡的最优路径，本文以最大化业务流请求数目和网络负载均衡能力作为优化目标，依据链路的容量和流量作为约束条件，建立了一个线性规划模型，给出一种基于多项式时间逼近方法对其求解；并在Fat-Tree拓扑中与传统SPF算法进行了对比。实验结果表明，在一定假设的情况下最大可以增加网络负载均衡率30%，提升网络业务流请求接受率20%，

6、能够有效的提高网络性能。（3）考虑不同运营商对不同流量的敏感度不同，提出一种定量评估策略。面对不同的流量请求时，SDN控制器可以自由控制网络平均链路利用率、最优路径利用率、网络负载波动和业务请求延时率4个因子的权重值，从而得到最符合该流量特性的最优路径方案。最后使用了一个用例，说明SDN控制器如何在不同的路径算法中选择最优的路径方案。关键词：软件定义网络；马尔科夫链；路径选择；负载均衡IAbstractInrecentyears,withtheincreaseofwebapplications,althoughMobileinternet,Cloudcom

7、puting,Bigdataandsuchkindofserviceshaveemergedwhichhaveaprofoundinfluenceonpeople’sdailylifeandhavefacilitatedtheusers.Butatthesametimetraditionalnetworkhavebeenoverwhelmed,itindicatesthatITinfrastructuresconstructionisrequiredthehigherrequirementsoftechnology,whichcanprovisionwha

8、tisneeded;changebasedondemand,and