北交大现代交换技术研讨

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1、现代交换技术研讨现代交换技术研讨报告lOpenFlow交换机的架构与应用学院：班级：姓名：学号：联系电话：指导教师：日期现代交换技术研讨OpenFlow交换机的架构与应用摘要互联网飞速发展，用户数量剧增，对于传输质量的要求也在不断的增长。然而，由于网络的整体架构在搭建的过程中，并没有较为严格的遵循某种科学的体系框架，一直以来都是不断的进行改良，利用补丁类型的协议进行修整，这导致路由器、交换机等交换设备功能越来越复杂，结构趋于臃肿，很难进一步提升性能。反观在互联网上层，计算机利用x86基础的简单硬件底层，软件性能稳定的增长。于是SDN（softwaredef

2、inednetwork）被提出来，将传统交换设备的功能分离，网络控制功能交由上层统一控制实现，而下层设备仅仅负责网络流量的传输。精简了交换设备，同时上层控制下层也方便了网络功能的开发与创新，为下一代互联网的发展注入新的活力。OpenFlow交换机是SDN思想的核心，由斯坦福大学于2007年提出，发展至今得到各方面的普遍重视，具有广阔的发展前景。本文针对当前趋势，对OpenFlow交换机这一新型现代交换技术的代表进行了研讨，主要是针对其架构、功能特点和发展前景等方面。关键词：OpenFlow交换机，下一代互联网，新型交换技术一、OpenFlow新型交换网络O

3、penFlow网络由OpenFlow交换机、FlowVisor（网络虚拟化层）和Controller（控制器）三部分组成。OpenFlow交换机进行数据层的转发；FlowVisor对网络进行虚拟化；Controller对网络进行集中控制，实现控制层的功能。图1-1OpenFlow网络架构1.1控制器现代交换技术研讨控制器为传统交换设备分担控制调度的压力。对于L2交换设备而言，意味着MAC地址的学习由Controller来实现，VLAN和基本的L3路由配置也由Controller下发给交换机。对于L3设备，各类IGP/EGP路由运行在Controller之上

4、，Controller根据需要下发给相应的路由器。流表的下发可以是主动的，也可以是被动的。主动模式下，Controller将自己收集的流表信息主动下发给网络设备，随后网络设备可以直接根据流表进行转发;被动模式是指网络设备收到一个报文没有匹配的流表记录时，将该报文转发给Controller，由后者进行决策该如何转发，并下发相应的流表。被动模式的好处是网络设备无需维护全部的流表，只有当实际的流量产生时才向Controller获取流表记录并存储，当老化定时器超时后可以删除相应的流表，故可以大大节省TCAM空间。当一个Controller同时控制多个交换机/路由器

5、设备时，它们看起来就像一个大的逻辑交换机，各个交换机/路由器硬件就如同这个逻辑网络设备的远程执行者。1.2交换机图1-2交换机架构示意图作为整个OpenFlow网络的核心部件，由至少三部分组成：1）一个数据流表。每个数据流表项对应一个相关操作，用以指示交换机如何处理这个数据流；2）一个安全通道。用于连接交换机与外部的控制器之间的指令和数据包的传递；3）OpenFlow协议，为控制器和交换机之间的通信提供开放的、标准化的方法。通过指定标准的接口，流量表中的表项可以在外部进行定义，从而避免了反复的对网络结构中的交换机编程。1.3网络虚拟化层网络虚拟化可以使位于

6、地理位置独立的网络在逻辑上联系起来，共享物理资源；也可以将物理网络有效的分割成相互独立的逻辑网络。FlowVisor如图1-1所示，是位于硬件结构元件和软件之间的网络虚拟层现代交换技术研讨（实现的是网络虚拟化的第二个作用），确保控制器只能看到和管理它对应的交换机。有时为了防止单点失效的情况发生，通过对FlowVisor的设置可以实现多个控制器同时对同一个OpenFlow交换设备进行配置与管理。1.4其它部分（1）Plug-n-Serve通过规定数据传输路径来控制网络以及服务器上的负载，从而使得负载均衡，并降低响应时间。（2）OpenRoads是支持Open

7、Flow无线网络移动性研究的框架。（3）OpenPipes可以在网络系统中通过移动每个子模块来测试每个子模块，并可以决定如何划分设计单元。1.5个人见解这项技术将传统交换设备的控制功能与转发功能进行了拆分。用户可以利用简单的编程，在客户端对交换机进行外部编程设置，进而实现根据需求对网络参数进行自定义的设置，甚至可以轻松的实现一个目标网络拓扑的搭建。网络是一个开放的平台，如果使用这项技术将极大地推进网络向更高层次（类似人类的共产主义）发展。但是这便利组网的实现都需要解决许多的客观问题。作为商家，一旦开放了他们的控制接口，那么他们的商业机密就很有可能被暴露，这

8、是他们绝对不会想要发生的事情。而且，数十年来在实践中积累的种种标准