SDN网络多控制器负载均衡与协作技术研究

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软件定义网络（Software-Defined Networks，SDN）的提出解决了传统网络中网络设备控制平面和数据转发平面耦合度过高的问题。相比于传统网络，SDN网络结构更加易于管理和部署，使得网络服务的更新更加迅速，进而受到了广泛的关注。针对于最初单控制器的网络结构性能瓶颈问题，研究人员设计了多控制器的网络结构，但同时又给控制平面带来了更大挑战，控制平面的负载均衡和多控制器结构下的路由重配置技术成为其中非常重要的问题，本文针对SDN的这两个方向进行了分析和研究。
　　对于控制平面的负载均衡问题，现有的负载均衡方法多是基于静态的控制器部署优化或者是单交换机的迁移方法。静态的控制器部署优化方法无法满足软件定义网络动态的流量请求变化，而单交换机的迁移负载策略，无法达到控制平面的整体负载均衡效果。针对这种情况，本文首先对控制层面的负载均衡问题进行了建模，并提出了一种基于遗传算法的全局交换机迁移方法，根据交换机的流量请求情况通过遗传算法重新生成控制器交换机映射关系，然后全局迁移交换机使整个控制平面达到负载均衡的效果。通过实验证明，本文提出的负载均衡方法相比于其他单交换机迁移策略可以使得整个控制平面负载更加平均。
　　对于多控制器域的路由重配置问题，本文提出了一种基于域划分的多控制器协作路由重配置方法。该方法根据新旧路由路径中交换机的重叠情况将交换机划分为三种域，并通过设计的多控制器协作平台协调域控制器在这三种域中有序的进行下发配置规则，从而有效的解决了路由重配置过程中的网络丢包问题。通过实验证明，本文提出的路由重配置方法，在随着发包速率的增大以及域规模扩大的过程中都有可以很大程度上降低网络丢包率，相比于基于控制器存储的方法有很大的性能提升。

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作者
郭鑫;
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作者单位

哈尔滨工程大学;

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授予单位哈尔滨工程大学;
学科计算机科学与技术
授予学位硕士
导师姓名杨武;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类一般性问题;
关键词
软件定义网络; 多控制器; 负载均衡; 遗传算法; 路由重配置; 协作技术; 域划分;

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1. SDN多控制器网络中基于交换机迁移的动态负载均衡策略 [J] . 黄泰铭 ,王雪 ,于波 . 计算机与数字工程 . 2021,第007期
2. 基于SDN的负载均衡网络控制器算法 [J] . 窦浩铭 ,姜慧 ,陈思光 . 计算机科学 . 2019,第0z1期
3. SDN的网络控制器均衡技术设计与实现——评《SDN原理解析:转控分离的SDN架构》 [J] . 罗宁 ,雷运理 . 中国科技论文 . 2019,第009期
4. SDN的网络控制器均衡技术设计与实现--评《SDN原理解析:转控分离的SDN架构》 [J] . 罗宁 ,雷运理 . 中国科技论文 . 2019,第009期
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