SDN網(wǎng)絡中端到端QoS控制機制的研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，各種網(wǎng)絡應用與服務不斷涌現(xiàn)，為了滿足不同的需求，網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)變得日益復雜，時至今日，傳統(tǒng)網(wǎng)絡已經(jīng)過于臃腫，新型技術(shù)難以快速的在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中部署與應用。基于這種現(xiàn)狀，SDN架構(gòu)被提出。SDN架構(gòu)具有數(shù)據(jù)與控制平面分離、集中式控制以及開放可編程的特點。該架構(gòu)已經(jīng)成為當前計算機網(wǎng)絡學術(shù)界的一個研究熱點。
　　端到端的QoS控制一直是一個難題，在SDN架構(gòu)之中，集中式的控制，使得對網(wǎng)絡全局狀態(tài)的監(jiān)控更易于實現(xiàn)，并且數(shù)據(jù)平

2、面與控制平面的分離，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡中位于網(wǎng)絡設備中的復雜的端到端QoS控制邏輯能夠被移至獨立于數(shù)據(jù)平面的控制平面中，此處的數(shù)據(jù)平面即網(wǎng)絡設備，而控制平面即SDN控制器。以這種方式，網(wǎng)絡中的轉(zhuǎn)發(fā)設備將專注于數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，而不需要將資源用于控制邏輯的處理上。此外，將控制邏輯移動至控制平面，使得更復雜的控制算法實現(xiàn)成為一種可能。
　　本文研究的背景為SDN網(wǎng)絡，使用OpenFlow協(xié)議完成控制器與交換機的通信，選擇Ryu控制器作為控制平面

3、的核心。本文首先介紹了SDN架構(gòu)以及QoS的研究現(xiàn)狀，接著以SDN網(wǎng)絡作為前提，設計了端到端的QoS控制算法。隨后，以該控制機制為基礎，利用Ryu控制器設計并實現(xiàn)了一個能夠達到基于每一條流的粒度的端到端QoS控制系統(tǒng)。在本文最后，使用Mininet作為仿真環(huán)境，對該系統(tǒng)進行測試，驗證了本文提出的端到端QoS控制機制的正確性及有效性。
　　本文的設計的端到端QoS控制機制主要為以下幾點:
　　(1)利用OpenFlow協(xié)議對網(wǎng)

4、絡性能參數(shù)進行采集，對流服務狀態(tài)進行監(jiān)控，從而為QoS控制系統(tǒng)進行決策提供了依據(jù)，使SDN架構(gòu)針對QoS問題能夠真正發(fā)揮其集中式控制的特點。
　　(2)設計并實現(xiàn)了基于遺傳算法的QoS路由算法，利用遺傳算法能夠快速找到一條可行路徑的特點，在路徑切換時，以犧牲一部分解的質(zhì)量而加快算法收斂得方式，盡量節(jié)省QoS控制的時間。
　　(3)根據(jù)OpenFlow流表優(yōu)先級的工作機制，設計了基于OpenFlow協(xié)議的路徑切換算法，并對老路