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1、南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 院 系： 通信工程学院 专 业： 通信工程（无线通信） 题 目： 基于SDN的数据包控制策略 的研究 指导者： 教授 评阅者： 2014 年 6 月 南 京The strategy of Data packet Forward based on SDN ControllerA Dissertation Submitted toNanjing Institute of TechnologyFor the Academic Degree of Bachelor of ScienceByYe JiSupervised byProfess
2、or Weikang ShenCollege of Communication EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune 2014摘 要 随着互联网的高速发展、业务的丰富多样以及用户的与日俱增，计算资源支撑不足、设备更新成本巨大成为互联网企业无法回避的问题。软件定义网络（Software-Defined Networking，简称SDN）作为革命性的解决方案，提出了控制平面和数据平面解耦的思想，相较于传统网络的分布式架构有了质的飞跃。软件定义网络为解决传统网络难题提供了新的思路，学术界和工业界也纷纷提出了基于SDN的网络新型应用。流量工程作为
3、传统网络面对的难题，一直是网络研究领域中的热点问题。本课题在SDN流量工程的场景下，提出基于软件定义网络的流量调度系统。通过对流量进行深度解析以确定网络的流量类型，进行链路信息统计以获取全网链路状态。在此基础上针对确定的流量类型下发相应的的调度策略，以达到流量高效传输的目的，并提升带宽利用率、优化网络性能。搭建相应的实验环境进行传统网络解决方案与本课题调度策略的对比测试，从多角度对该调度策略的效率进行分析。本文的流量调度系统作为流量工程在软件定义网络的一个尝试，为后续流量工程解决方案的研究提供新的思路。关键词：软件定义网络；SDN；流量工程；路由策略；计算机网络AbstractWith the
4、 fastly development of Internet, business variety, and the users growing, computing resources to support the insufficiency, the huge cost of equipment update become the Internet enterprise the question which is unable to avoid. Software - Defined Networking as a revolutionary solution, puts forward
5、the control plane and data plane decoupling thoughts, compared with the traditional network distributed architecture have a qualitative leap.Software defined network offers a new way to solve the problems of traditional network, academia and industry have also proposed a new network applications bas
6、ed on SDN.Facing the problem of traffic engineering as a traditional network, has been a hot issue in the field of network research.This topic in engineering SDN flow scenarios, traffic dispatching system based on software defined network is put forward.Through the study of the depth of flow analysi
7、s to determine the type of traffic network, to link information statistics for entire network link status.On this basis to determine the flow type issued corresponding scheduling strategy, in order to achieve the purpose of flow efficient transmission, and improve the bandwidth utilization, optimiza
8、tion of network performance.Structures, corresponding experimental environment for the traditional network solution and the task scheduling strategy of contrast test, from multiple perspectives to analyze the efficiency of the scheduling policy.In this paper, the flow scheduling system for traffic e
9、ngineering in software defined network an attempt, for subsequent traffic engineering solution research provides new train of thought.Key words：Software Define Network;SDN;Traffic Engineering; Routing Policy;Computer Network.目录第一章 绪论11.1背景及意义11.2 国内外研究现状21.2.1 国外研究现状31.2.2 国内研究现状31.3 论文主要研究内容41.4 主要
10、章节安排4第二章 软件定义网络基础知识52.1 软件定义网络概述52.2 软件定义网络优势52.3 软件定义网络主要技术52.3.1 南向接口52.3.2 北向接口6第三章 方案分析论证63.1 流量调度问题63.2 传统网络解决方案73.2.1 路由协议实现流量调度73.2.2 MPLS实现流量调度83.2 本课题解决方案103.2.1 方案整体架构103.2.2 方案主要流程113.3 对比分析123.3.1 动态配置效率133.3.2策略更新效率14第四章 系统方案详细介绍154.1 整体架构图154.2 整体架构层次分析154.2.1 基础控制层154.2.2 调度策略层164.2.3
11、 接口层174.3 方案整体算法分析184.4 核心思路介绍214.4.1 核心管理模块214.4.2 拓扑管理模块234.3.3 设备管理模块244.3.4 流量智能识别分级264.3.5 链路状态统计274.3.6 最优路径选择284.3.7 决策调度33第五章 系统运行与实验数据345.1 编程语言选择345.1.1 内存管理345.1.2 跨平台345.1.3性能优劣345.2 开发环境355.3 测试工具355.3.1 Mininet355.3.2 Iperf365.3.3 Scapy365.4 测试流程及数据分析365.4.1 拓扑创建365.4.2 工具测试385.4.3 运行情
12、况模拟385.4.4 测试数据绘图39第六章 总结与展望42致谢43参考文献43南京工程学院毕业设计说明书（论文）第一章 绪论1.1背景及意义现今，互联网掀起了创新的浪潮，无论是技术架构还是技术细节都呈现爆发式的创新。因此互联网创新技术的发展已经上升至国家战略高度全球界诸多国家政府和企业均着手投入巨资，力争在未来互联网的技术革命中抢占制高点。大数据、云计算和网络虚拟化网发展对现有互联网的可扩展性、安全性、网络管控能力、灵活性、和能耗都提出了巨大的挑战，以TCP/IP协议为主流网络协议的互联网正愈发力不从心。依靠通过硬件填鸭式的增加带宽和慢条斯理渐进改进低效策略已无法满足互联网未来发展的需求，互
13、联网创新的进程刻不容缓。互联网作为现代社会生活的重要基础设施，在其发展过程中正面临诸多问题和挑战。下面主要讲问题分为五个方面。第一是可扩展性问题。由于互联网流量爆炸式增长，路由表的增加速度已经超过了硬件摩尔定律所规定的性能提升速度。硬件的可扩展性变小直接导致了高昂的设备迭代成本。第二是灵活性问题。互联网由于网络规模的不断扩大和应用场景的不断丰富造成了功能和架构的日趋复杂、网管的工作负担日益加重。加之现有的网络架构下，网络应用的需求变化频繁，设备的配置需要大量的人力物力。在云计算、大数据、网络虚拟化等技术的大环境下，网络对需求的变化响应速度缓慢，网络运营商无法提供新的业务，他们需要经过繁琐的网络
14、设备提供商供应、网络标准的制定等流程，导致对市场无法进行迅速反应。第三是安全性问题。互联网被广泛称为海陆空之外的第四空间，美国专门成立网络司令部，有40支网络部队研究网络攻防。美国的棱镜事件成为了网络安全领域关注的焦点。中国也成立了网络安全方面的相关领导小组来应对全球恐慌的安全问题；第四是网络管控能力弱，缺少服务质量保障。由于互联网是一个分布式系统，缺少集中管控机制，所以很难进行服务质量保障。第五是绿色节能。互联网的耗电量约占全球总电量的5.4%，耗电的密集地往往集中在网络中间设备上，交换机、路由器等网络中间设备的节能问题成为能耗关注的焦点。互联网从1969年诞生之初至今已经有40多年的历史，在2005年之前互联网技术的发展基本按照演进型思路去推动，对基于IP体系架构进行修修补补，例如IPv6技术主要解决地址不够的问题。各个击破的解决方式并不能解决以上问题。以革命性思维，重新设计新的网络架构，在保护网络现有投资的基础上积极鼓励未来网络领域的技术创新。在当前的传统网络架构下，网络运营商无法快速的将新的业务应用到网络中，在经过设备提供商以及标准化组织的核准后，并且将新的功能纳入到特定的运行环境中方能真正得到应用。这种慢速的流程已不适合互联网市场的需求。随着通信业务的多样化，大量的应用和服务应用在互联网上，给网络的中间设备赋予了更为艰巨的使命，增加了网络设备的压力，这往往会增
