基于SDN的控制器部署问题研究

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1、基于SDN的控制器部署问题研究ResearchonControllerPlacementProblemBasedonSDN学科专业：信息与通信工程作者姓名：杨耀通指导教师：汪清副教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要随着通信技术的不断更新迭代，SDN网络应运而生，控制器是SDN网络中的重要组成部分，负担着整个网络的控制工作。对于大型的网络，仅使用单个控制器无法管理全部的交换机，因此需要使用多个控制器来分配通信压力，同时控制器与交换机之间的时延也影响着整个网络的性能，因此合理部署控制器的位置可以

2、有效的提高网络的整体性能。本文首先提出了基于改进K-means的多控制器部署方法。该方法由3个部分组成：(1)通过改进的K-means算法将网络进行初步分类，达到平均控制时延的最小化的效果;(2)通过节点退火算法选择边界节点，并使用模拟退火算法的思想重新分配边界节点，达到控制器间负载均衡的效果;(3)通过标签传递算法找出孤立节点并进行重新分配，解决了跨域通信的问题。仿真结果表明，该算法在没有孤立节点出现的情况下，能够使平均控制时延和控制器负载差异度最小化，且算法性能稳定。由于多控制器部署是NP-hard问题，本

3、文又提出了基于蝙蝠算法的多控制器部署方法，蝙蝠算法是一种启发式算法。该方法将蝙蝠算法和多控制器部署问题相结合，通过标签传递算法去除孤立节点，迭代时通过不断缩小平均控制时延达到平均控制时延最小化，通过使最小负载利用率最大化和最大负载利用率最小化达到负载均衡的效果。仿真结果表明，该算法在满足负载利用率限制且没有孤立节点的情况下，能够使平均控制时延和控制器负载差异度最小化。关键词：软件定义网络，多控制器部署问题，K-means算法，模拟退火算法，蝙蝠算法IABSTRACTWiththeupdatingofcommun

4、icationtechnology,SDNnetworkemergesasthetimerequire,andthecontrolleristhecoreoftheSDNnetwork,whichisresponsibleforthecontrolofthewholenetwork.Forlargenetworks,themanagementofasinglecontrollercannotmeettheneedsofallswitches.Itisnecessarytousemultiplecontrolle

5、rstosharethecommunicationpressureofthewholesystem.Thecommunicationdelaybetweencontrollerandswitchplaysanimportantroleintheperformanceofthewholenetwork.Sothereasonabledeploymentofthecontrollerlocationcaneffectivelyimprovetheperformanceofthewholenetwork.Inthis

6、paper,aRevisedK-meansbasedControllerPlacementAlgorithminSoftwareDefinedNetwork,RKCPisproposed.Thealgorithmconsistsofthreeparts:1.ThroughtherevisedK-meansalgorithm,thenetworkispreliminarilyclustered,andtheminimizationofaverage-controllatencyisachieved.2.Throu

7、ghthenodeannealingalgorithmtoselecttheboundarynodesandtheideaofsimulatedannealingalgorithmisusedtoreallocatetheboundarynodestoachievetheloadbalancingamongthecontrollers.3.ThroughtheTagdeliveryalgorithmtofindisolatednodesandreallocatethem,theproblemofcross-do

8、maincommunicationissolved.Simulationresultsshowthattheproposedalgorithmcanminimizetheaveragecontrollatencyandthecontrollerloadbalanceindexwhenthereisnoisolatednodes.Inviewofthecharacteristicsofm