论文部分内容阅读
软件定义网络(SDN)和信息中心网络(1CN)是未来网络发展的两大方向。通过转发平面和控制平面的分离,SDN网络实现了从传统分布式网络到集中式网络架构的转变。鉴于现有网络越来越多的内容分发的需求,通过内容命名和网络内缓存等方式,ICN网络实现了从传统主机为中心的网络到信息、(内容)为中心的网络架构的转变。将SDN和ICN融合成软件定义信息中心网络(SD-ICN),可同时继承SDN和ICN网络的优点,实现了对ICN网络的集中控制。SD-ICN控制平面可以通过编程实现复杂的逻辑决策,而转发平面只需根据控制平面的指令执行简单的操作。SD-ICN正得到越来越多的研究者的关注。SDN网络控制平面基于OpenFlow协议实现对数据平面的集中管理,并通过向OpenFlow交换机下发流表控制交换机的行为。OpenFlow交换机的流表存储基于三态内容寻址存储器(TCAM)实现。TCAM查询速度快、能耗高,导致可用TCAM资源受限,因此交换机的流表资源是有限的昂贵资源。现有一些ICN网络架构(如命名数据网络NDN)很难实现对网络内容的集中控制,导致网络内容查找效率低,内容路由不可靠。同时,ICN网络的on-path缓存策略(如LCE)使得流行内容在网络中大量复制,导致缓存冗余。针对上述问题,本文分别提出了对应的路由和缓存策略,以有效使用网络资源。论文的主要贡献如下：(1)针对SDN网络中流表和带宽资源有限性的问题,本文首先提出了SDN网络中资源偏好感知的批路由策略BRP-SA。SDN网络中有限的交换机流表资源限制了流经节点的业务流数目,有限的带宽资源限制了流经链路的业务流数据流量。BRP-SA将业务流分为长流和短流,并基于业务流特点分别定义带宽资源偏好和流表资源偏好度。基于SDN网络集中控制的特点,BRP-SA提出使用批路由策略处理多个同时到达SDN控制器的业务流请求。仿真结果表明,BRP-SA算法可以有效地均衡流表资源和带宽资源的使用,因此可以使网络接纳更多的业务流请求。(2)本文将SDN和ICN融合,提出了一种新的SD-ICN网络架构,并扩展OpenFlow协议使其支持内容相关的操作。SD-ICN实现了对ICN网络的集中控制,亦简化了ICN网络内容相关的操作流程。针对缓存策略,本文基于SD-ICN网络集中式的特点,提出了SD-ICN网络中资源偏好感知的反应式邻居缓存策略PRNC。PRNC考虑了内容请求的流行度及其对链路带宽和节点存储资源的偏好度,充分利用了内容请求和网络拓扑的特性,将网络流行内容缓存在内容请求者的邻居节点。仿真结果表明PRNC可以实现网络节点存储资源和链路带宽资源的均衡使用,降低网络缓存冗余、减少网络内容转发流量,同时在高负载时可缓解网络拥塞。