基于SDN的多管理域路由机制的研究与实现

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互联网的蓬勃发展推动着网络应用的不断创新,使得网络所需承载的数据流量呈指数级增长,面临不同用户与应用对网络性能需求多样化所带来的挑战,设备厂商通常在其通信设备中添加更多的网络协议支持,为网络提供商提供多样化服务,这将造成设备负载越来越大,网络难以管理。软件定义联网(Software Defined Networking,SDN)作为一种新型网络架构与思想,改变了传统IP网络转发与控制紧耦合的模式,通过集中控制和网络开放可编程等优势简化了网络配置与管理。在路由与转发方面,大大降低了设备的采购成本及管理成本,对于单一管理域内的端到端路由,能够通过集中式的逻辑控制器来为应用流提供服务质量保证。  然而,随着软件定义联网的增量式部署,未来网络将会由多个SDN网络的互联,各管理域通过其域内控制平面,对其数据平面进行集中式管控。由于当前业界还没有标准化的东西向接口,使得管理域间缺乏交互与协商,因此,对于跨管理域的应用流,将难以为其提供端到端路径。并且,当今互联网常用的域间路由协议,边界网关协议(Border Gateway Protocol,BGP),所采用的分布式部署模型以及局部优化的方式,也难以直接满足SDN网络的应用需求。  针对以上问题,本文提出了一种基于SDN的多管理域路由(SDN-based Multi-Domain Routing,SDN-MDR)机制。首先,采用完全分布式架构,设计了一种多管理域分布式控制平面;然后,参照BGP协议标准,设计了控制平面的域间交互协议,并且通过扩展标准控制器的功能模块,仿真实现了相邻管理域路由信息的交互,协作为跨域的应用流提供端到端路径;其次,该机制还考虑到一些关键应用(如视频会议等)对网络服务质量的约束需求,并根据这类网络需求设计了一种域间服务质量协商的方法,在各管理域网络资源满足的情况下,为应用流提供服务质量保证。最后,通过Mininet网络仿真工具、Ryu开源控制器以及OpenvSwitch交换机搭建实验环境,部署相关功能模块,进行测试与分析,验证了SDN-MDR机制的可行性和有效性。
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