基于OpenFlow的SDN控制器研究与设计
这是一篇关于OpenFlow,SDN,控制器,虚拟化,研究设计的论文, 主要内容为传统网络复杂臃肿的体系结构使得现有网络性能提升的空间越来越小,软件定义网络的出现为未来网络的升级和演进提供了一种全新的思路,其核心技术是将传统交换机的数据平面与控制平面分离开来,使得控制面作为上层独立的应用运行,并与下层数据平面通过标准化接口协议进行通信,从而实现对网络流量的灵活控制,并且为网络架构和上层应用的创新提供了一个良好的平台。控制器作为控制平面最重要的部分也在SDN网络体系架构中具有着举足轻重的地位,从技术层面来看,控制器提供了南向的底层网络控制和北向的业务支撑,将传统的交换设备中较为分散的控制能力集中起来,有效地解决了底层设备的统一控制和上层多变业务所需网络功能的灵活性等问题。本文针对当下热门的SDN网络体系结构及其OpenFlow核心技术进行深入研究,根据园区网特点及需求,设计开发了一款基于OpenFlow的SDN控制器,然后基于总体结构给出了设备管理模块、信令管理模块和网络通信模块的设计与实现,提出了通过增加信令转换模块提高下行信令控制性能的机制。并协同江苏省未来网络创新研究院自主研发的CNVP虚拟化网络平台实现将物理网络划分为多个独立虚拟网络,通过控制器可以实现对不同的虚拟网络的管理,实现网络资源的最优复用。用户还可以通过控制器对控制范围内的所有网络设备进行管理控制,提高了网络部署的灵活性。同时本文设计的控制器以模块化在后台运行,处理数据流的速率更加快速。本文最后对设计的各模块功能和性能进行了测试。
SD-Tunnel可视化管理与控制系统的设计与实现
这是一篇关于OpenFlow,OVSDB,Web,虚拟隧道,可视化的论文, 主要内容为SDN网络诞生以来,不同厂家以OpenFlow协议为标准,实现了多种控制器,但仍有易用性低、内容繁杂、针对性弱等缺点。针对这一问题,本文基于SDN网络架构和OVS(Open vSwitch,开源虚拟交换机),将网络管控与新一代Web技术相结合,采用远程可视化动态配置的方式,实现了一种可视、高效的网络管控系统。本文的主要工作概括如下:(1)介绍了现有SDN控制器的架构,分析了其技术原理和现有方案的不足之处,深入研究了OpenFlow、OVSDB等网络管理协议的技术标准。介绍了隧道技术和VXLAN组网的技术细节。介绍了基于MVVM架构的Web前端技术和基于Node的后端技术,具体分析了新一代Web技术原理和优势。(2)提出了SD-Tunnel可视化网络管控系统架构,基于OpenFlow和OVSDB协议,以可视界面的方式屏蔽底层的复杂流程,脱离现有SDN控制器实现网络管控。针对系统与网络设备的通信问题,提出了基于OVSDB远程客户端和SSH远程客户端的解决方案与具体设计,实现管控系统与虚拟交换机的信息交互,在此基础上设计了OVS数据获取机制和处理流程,设计了管控指令下发的机制和处理流程。针对系统层次复杂的问题,提出了基于CommonJS的模块化解决方案,各功能模块独立工作又协同运行,提高了系统可扩展性。给出了基于Vue.js和Node.js的Web模块设计方法,用组件化的方式设计单页面Web应用,在可视化的基础上利用已知的信息及其关联性提升自动化程度和不必要的人工输入,只需点击和选择即能实现网络管控。(3)针对用户体验和管控系统效率的问题,基于HTTP和浏览器的缓存机制优化了Web服务;通过WebSocket的全双工通信能力,扩展管控范围;基于数据更新策略,满足频繁数据更新需求的同时减轻管控开销;利用OpenFlow组表将数据散列到不同的链路上,实现基于多链路的虚拟隧道负载分担。系统设计完成后,使用VMware虚拟网络编辑器和Minient部署测试环境,测试并验证了各功能的可用性,通过分析数据图表说明了系统优化结果。
基于SDN的微服务负载均衡研究
这是一篇关于SDN,OpenFlow,微服务,ONOS的论文, 主要内容为随着移动网络通信的技术成熟和手机制造业的发展,互联网应用规模迅速膨胀。单体架构面临着不易扩展、难以维护等问题。微服务是互联网分布式服务设计的新理念,通过服务拆分成细粒度、功能独立的微服务模块,达到功能解耦,服务独立演进的能力。微服务架构在业务需求日益复杂的庞大系统中发挥越来越重要的作用,由于微服务中需要部署非常多的副本节点分散请求的压力,所以研究微服务中负载均衡具有现实的意义和重要性。当前微服务负载均衡策略比较简单,主要由调用方实现,使用随机调用或Round Robin等方式实现对服务节点的负载均衡,调用节点和被调用节点之间的网络通信由网络负载均衡实现。一方面服务节点的选择上过于简单,维护服务节点只能通过注册中心,并且服务上下线会影响调用;另一方面网络负载均衡也只考虑了两个节点之间的网络通信,实际上微服务调用大多会引起一系列的关联调用,所以全面考查服务调用时整个链路的状态对实现负载的平衡分布更有意义。软件定义网络(SDN)将网络平面中的数据与控制分离,可以收集整体网络状态,提高网络流量控制的灵活度,为微服务架构中服务之间的负载均衡提供了一种新的解决思路。本文研究将微服务与SDN网络结合,利用SDN的全局网络视图和对网络流精细化的控制能力,为微服务调用提供更细粒度的负载均衡能力。首先,针对需要将微服务的负载均衡决策由客户端上移到SDN控制平面,实现控制功能上移,提出基于虚IP与IP改写技术的服务注册与发现机制;其次,在此基础上,针对现有微服务负载均衡算法,没有考虑服务调用链路的问题,提出基于调用链路分析的负载均衡算法,为微服务负载均衡提供更全局视野的决策;最后,针对负载过高时,负载均衡依然无法使微服务集群良好运行的问题,提出基于VLAN与流表优先级的限流策略,保证微服务的正常运行。为了验证本文提出的基于SDN的微服务负载均衡技术方案的正确性,基于开源的SDN控制器ONOS设计并实现了该负载均衡算法,并基于Thrift设计实现了微服务RPC框架使其适合本文的方案。然后使用Mininet和Docker创建了SDN网络环境和微服务环境进行实验。实验结果表明,本文提出的基于SDN的微服务负载均衡技术能够有效提高微服务的可用性,降低微服务调用的网络延迟。
SD-Tunnel可视化管理与控制系统的设计与实现
这是一篇关于OpenFlow,OVSDB,Web,虚拟隧道,可视化的论文, 主要内容为SDN网络诞生以来,不同厂家以OpenFlow协议为标准,实现了多种控制器,但仍有易用性低、内容繁杂、针对性弱等缺点。针对这一问题,本文基于SDN网络架构和OVS(Open vSwitch,开源虚拟交换机),将网络管控与新一代Web技术相结合,采用远程可视化动态配置的方式,实现了一种可视、高效的网络管控系统。本文的主要工作概括如下:(1)介绍了现有SDN控制器的架构,分析了其技术原理和现有方案的不足之处,深入研究了OpenFlow、OVSDB等网络管理协议的技术标准。介绍了隧道技术和VXLAN组网的技术细节。介绍了基于MVVM架构的Web前端技术和基于Node的后端技术,具体分析了新一代Web技术原理和优势。(2)提出了SD-Tunnel可视化网络管控系统架构,基于OpenFlow和OVSDB协议,以可视界面的方式屏蔽底层的复杂流程,脱离现有SDN控制器实现网络管控。针对系统与网络设备的通信问题,提出了基于OVSDB远程客户端和SSH远程客户端的解决方案与具体设计,实现管控系统与虚拟交换机的信息交互,在此基础上设计了OVS数据获取机制和处理流程,设计了管控指令下发的机制和处理流程。针对系统层次复杂的问题,提出了基于CommonJS的模块化解决方案,各功能模块独立工作又协同运行,提高了系统可扩展性。给出了基于Vue.js和Node.js的Web模块设计方法,用组件化的方式设计单页面Web应用,在可视化的基础上利用已知的信息及其关联性提升自动化程度和不必要的人工输入,只需点击和选择即能实现网络管控。(3)针对用户体验和管控系统效率的问题,基于HTTP和浏览器的缓存机制优化了Web服务;通过WebSocket的全双工通信能力,扩展管控范围;基于数据更新策略,满足频繁数据更新需求的同时减轻管控开销;利用OpenFlow组表将数据散列到不同的链路上,实现基于多链路的虚拟隧道负载分担。系统设计完成后,使用VMware虚拟网络编辑器和Minient部署测试环境,测试并验证了各功能的可用性,通过分析数据图表说明了系统优化结果。
开放式网络实验平台管理系统的设计与实现
这是一篇关于Web,软件定义思想,OpenFlow,屏蔽设备差异,发现网络拓扑的论文, 主要内容为当前高校的网络实验基本是现场操作,对设备进行直接的开关、插拔线等低效率、灵活性差、效率低的活动,并且现如今高校的实验活动不仅局限于通信设备的操控,比如在计算机网络实验课程中对网络设备的操控,还需要对监测设备的操作,例如示波器、光检测器等,甚至不仅局限于一个区域。由于种种现实原因,实验平台往往处于种设备厂商不一、网络异构性严重的状态,这就使得这些设备在功能、通信协议、底层控制命令等各方面存在着巨大差异,这也就给实验活动带来了本来没有必要的麻烦。本着忽略设备厂商甚至地域上的差异性,以及屏蔽网络异构性提高高校学生实验效率的目的,研究设计与实现开放式网络实验平台管理系统,显得尤为重要。 本文首先对开放式网络实验平台管理系统如何解决跨地域、跨平台问题,如何解决网络异构性严重的现状,如何屏蔽设备差异以及发现网络拓扑结构作了重点研究。接着针对开放式网络实验平台管理系统做了系统性需求分析,并从基础性需求以及功能性需求两方面进行了详细阐述,在以上研究和系统分析的基础上设计并实现了开放式网络实验平台管理系统的系统架构,并对该平台系统的每个分层的架构做了详细论述。然后采用基于MVC设计模式的Spring、SpringMVC、 Mybatis开源框架设计与实现了Web应用平台,该Web应用平台解决了开放式网络实验平台管理系统跨地域、跨平台问题；基于软件定义思想,为系统的Web应用平台与网络中设备之间的通信提供统一标准的OpenFlow协议,设计与实现了OpenFlow控制器,解决了网络中异构性严重的问题；设计与实现了嵌入式Agent,解决了如何屏蔽设备差异以及发现网络拓扑的问题。最后,通过一组计算机网络实验对系统中的发现网络拓扑、屏蔽设备厂商差异、分布式管理等功能进行了应用测试,测试结果表明,系统运行良好,功能符合预期结果。
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