SDN的技术及应用研究

目前,软件定义网络(Software Defined Network,简称SDN)已经成为当前研究的热点。SDN通过路由控制和数据转发相分离,改变了现有的网络架构,实现了网络和业务的可编程。本文从SDN产生背景和概念入手,归纳了SDN的关键技术和实现机制,并对SDN的应用及所面临的挑战进行了深入的分析和总结。     

VSA和SDS:两种SDN网络安全架构的研究

软件定义网络SDN(Software Defined Networking)的软件编程特性和开放性带来很多新的安全挑战,也给网络安全带来了挑战和机遇.本文提出了两种演进的SDN网络安全架构:虚拟化安全设备(Virtualized Security Appliance)和软件定义安全(Software Defined Security),给出了两种架构的建设要点,并以常规网络入侵、拒绝服务攻击和高级持续威胁等三类典型攻击场景分析了相应的工作原理,以防火墙为例演示了两种架构下的实现,测试表明两种结构在云计算中心环境中性能上是可行的,并且SDN数据和控制分离的特性使防火墙可用更少的代码实现.     

移动边缘计算在车载网中的应用综述

移动边缘计算（MEC）技术将IT服务环境与云计算技术在网络边缘结合以提高边缘网络的计算和存储能力,减少网络操作和服务交付时延; 应用MEC的车载网络可以满足车辆对服务延时和通信可靠性的严格要求,提升车辆用户的服务质量（QoS）。对移动边缘计算在车载网中的应用进行分析研究,首先概述MEC的基本概念及架构、典型应用场景;然后介绍MEC在车载网中的应用、基于软件定义网络（SDN）的车载网MEC研究现状以及车载网MEC应用实例;最后给出了车载网中部署MEC所要面临的问题和挑战,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

基于Mininet的胖树SDN网络仿真

相较于传统网络体系结构的僵化,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)架构可以更好地适应与满足当前复杂多变的网络需求。以采用胖树(Fat-tree)拓扑的数据中心网络为例,介绍如何采用SDN网络仿真软件——Mininet方便而快捷地部署SDN仿真环境,调整链路性能。可为数据中心的管理与部署提供参考,有利于简化数据中心网络的工作,加速应用上线。     

基于Floodlight的SDN控制器研究

目前正在使用的网络架构已有30年的历史。在此架构下,交换机/路由器需要在超过6 000个分布式协议中使整个网络正常运行。这意味着只要有一个网元增加一种新的协议,其他网元都必须在结构上做出变更。SDN（Software Defined Network,软件定义网络）则打破了这种桎梏,它使得网络可编程,从而让网络在满足用户需求方面更具灵活性。SDN架构将控制和转发解耦,将控制功能集中到逻辑独立的控制环境之中,同时为应用层提供底层网络的抽象视图。结果就是SDN可以为用户提供可编程性极强的网络、网络自动化管理以及网络控制等功能,从而满足日益变化与丰富的网络需求。SDN控制器在SDN架构中的作用至关重要,它既要与基础设施层交互也需要与应用层经由API交互。首先分析了SDN架构的产生背景、原理和其发展现状;随后研究并分析了一个SDN控制器的开源项目Floodlight;最后通过对当前7种控制器的实验以及SDN相关原理对SDN控制器的特性进行了总结与分析。     

深度学习在软件定义网络研究中的应用综述

数据转发与控制分离的软件定义网络（Software Defined Networking,简称SDN）是对传统网络架构的彻底颠覆,为网络各方面的研究引入新的机遇和挑战.随着传统网络研究方法在SDN中遭遇瓶颈,基于深度学习的方法被引入到SDN的研究中,在实现实时智能的网络管控上成果颇丰,推动了SDN研究的深入发展.调查了深度学习开发平台,训练数据集,智能SDN架构等深度学习引入SDN的促进因素;对智能路由,入侵检测,流量感知和其他应用等SDN研究领域中的深度学习应用进行系统的介绍,深入分析了现有深度学习应用的特点和不足;最后展望了SDN未来的研究方向与趋势.     

面向SDN的移动目标防御技术研究进展

软件定义网络是基于开放标准的灵活架构,通过控制层管理网络功能和服务,具有控转分离、集中控制的特性;移动目标防御技术致力于构建一个不断变换的环境以提高网络系统的视在不确定性,需要灵活可定制、集中可控制的网络架构加以实施,因此将移动目标防御与软件定义网络相结合已成为更具应用价值研究热点。首先,分别介绍了软件定义网络和移动目标防御的基本概念,概括了软件定义网络所面临的安全威胁,阐述了面向SDN的移动目标防御的实现模型;其次,分别从SDN数据层、控制层和应用层归纳了移动目标防御的技术方法;最后,总结了现有SDN动态防御面临的挑战,对面向SDN的移动目标防御技术发展方向进行了展望。     

基于SDN的内容中心网络研究综述

内容中心网络(Content Centric Network,CCN)在实际部署过程中面临诸多挑战,而近年来软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)发展迅速,开放可编程与集中化控制等特性为CCN的部署带来了新的方向,基于SDN实现CCN的方案逐渐受到关注。首先概述了相关背景,归纳出结合SDN的CCN部署中的关键问题,由此分析二者融合的优势及困难;然后介绍国内外的研究现状,将现阶段各种融合网络方案归纳为纯集中式方案和半集中式方案两类,并对有代表性的设计方案进行了介绍与评价,对比总结了各类型方案的特点;最后展望了未来的研究方向。     

SDN的应用价值分析

虚拟化、云端运算和海量资料应用,为当今的网络结构带来巨大的挑战。近来软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)的应用,特别是基于Open Flow的架构,对于云端网络环境面临的问题,提供了许多潜在可行的答案。本文首先探讨了SDN的内涵与原理,进而重点分析了SDN的应用价值。     

SDN性能优化技术研究综述

软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)是一种新兴的网络架构,完全解耦了数据平面与控制平面。控制平面集中制定并下发全网决策,数据平面单纯负责数据转发。通过控制平面的开放接口,SDN实现了网络的可编程性。在未来SDN大面积部署应用的过程中,各个平面的性能优化技术将面临诸多挑战。首先,分析了SDN架构中控制平面和数据平面的性能优化技术的发展现状。其次,总结了各平面性能优化过程中所面临的问题。最后,展望了SDN性能优化方面的未来研究趋势。     

软件定义网络安全问题研究综述

软件定义网络是一种新型的网络体系结构,其通过OpenFlow技术来实现网络控制面与数据面的分离,从而达到对网络流量的灵活控制,目前已成为下一代互联网的研究热点。随着SDN的发展及广泛应用,其安全问题已成为亟待解决的重要研究内容。近年来,国内外学者在SDN安全研究领域取得了一定的成果,文中针对SDN的3层架构分别对各层所面临的安全问题及其解决方案进行了系统总结。首先给出了SDN的定义和3层框架;接着依次总结了数据层、控制层和应用层的安全问题以及相应的解决方案;然后分析并讨论了传统网络安全与SDN安全的异同;最后对软件定义网络安全问题未来研究可能面临的挑战进行了展望。     

A survey on software defined networking and its applications

Software defined networking (SDN) achieves network routing management with logically centralized control software that decouples the network data plane from the control plane. This new design paradigm greatly emancipates network innovation. This paper introduces the background of SDN technology with its design principles, explains its differentiation, and summarizes the research efforts on SDN network architecture, components and applications. Based on the observation of current SDN development, this paper analyzes the potential driving forces of SDN deployment and its future trend.     

智能软件定义网络

近年来,人工智能（Artificial Intelligence,AI ）以强劲势头吸引着学术界和工业界的目光,并被广泛应用于各种领域.计算机网络为人工智能的实现提供了关键的计算基础设施.然而,传统网络固有的分布式结构,往往无法快速、精准地提供人工智能所需要的计算能力,导致人工智能难以实际应用和部署.软件定义网络（Software Defined Networking,SDN）提出集中控制的理念,中央控制器能够按需快速地为人工智能适配计算能力,从而实现其全面部署.将人工智能与SDN网络相结合,实现智能化软件定义网络,既可以解决棘手的传统网络问题,也能够促进网络应用创新.因此,本文首先研究将人工智能应用于软件定义网络所存在的问题,深入分析基于人工智能的SDN的优势,说明软件定义网络与人工智能结合的必要性.其次,自底向上的从SDN的数据平面、控制平面和应用平面角度出发,思考了不同网络平面与人工智能的结合.通过描述智能化软件定义网络的相关研究历程,介绍了智能软件定义网络在路由优化、网络安全和流量安全三方面的关键技术和面对的挑战.最后结合其他新兴领域说明智能软件定义网络的优势和前景,并对未来研究工作进行了展望.     

物联网环境下数据转发模型研究

随着5G移动通信技术、软件定义网络、命名数据网、移动边缘计算或雾计算等新兴技术或方法的出现及深入研究,物联网应用得到进一步升华。在这种应用场景多样化、服务质量高要求、参与对象普及化的环境下,隶属物联网子范畴的传统无线传感器网络数据转发模型已经不能完全适应这种时代需求,更加适合物联网应用的数据转发模型成为物联网连续性服务保障的基础性问题及研究热点。本文首先对物联网架构及其应用环境下的数据转发关键问题进行了分析;其次,对目前有代表性的物联网数据转发相关研究成果进行分类总结;然后,选取不同物联网场景下典型的数据转发模型及其使用的数学方法进行评述、分析和对比;最后,指出目前研究中存在的问题及相应解决方案,并对未来的发展方向进行了展望。研究表明,5G等新兴技术的出现为物联网环境下数据转发模型研究带来了新的机遇和挑战,今后的工作重点是对物联网环境下数据转发的节能模型和方法进行攻关,为实际应用提供坚实的理论基础。     

基于SDN的DWSN技术分析及性能优化研究

当前,分布式无线传感器网络（DWSN）已得到广泛应用并服务于许多领域,而其网络架构和节点仍存在一些技术及性能优化难点,影响应用效果。软件定义网络（SDN）是具有控制转发分离思想可编程化功能的新型网络架构,其能对节点设备和层间协议进行软件定义虚拟化。为了提升DWSN的关键技术及性能优化的安全性和可操作性,降低网络复杂性,在DWSN中引入SDN框架形成新的基于SDN的分布式无线传感器网络（SDDWSN）框架。首先,从引入SDN必要性入手探讨了SDDWSN框架要点;其次,重点从网络通信、资源处理和控制管理等方面研究了SDDWSN框架的相关技术和性能优化;最后,设计案例对其安全性和事件可操作性方面进行定性对比分析,研究结果体现出了SDDWSN的优势。     

基于SDN的TDMA体制星间网络架构设计

TDMA(时分多址)体制的导航星间网络既可以实现导航测距,也具备较高的数据传输速率,具有较为广泛的业务适应能力;然而,TDMA体制的星间网络系统也存在着星上处理复杂与卫星节点处理能力低的矛盾;借鉴SDN(软件定义网络)将网络系统控制层面与数据层面相分离的思想,在TDMA体制的星间网络中引入SDN技术,设计了基于SDN的TDMA体制星间网络架构,将控制功能从卫星节点抽离出来,使其可以专注于星间数据转发,控制管理信息主要由卫星地面站(后续为高轨道卫星)扮演的SDN控制节点制定并分发,从而简化了卫星的业务负担,同时可以借鉴成熟的地面网络技术制定高效的控管策略;对所设计架构的主要的控管流程进行了仿真模拟,仿真结果表明,该架构具有一定的可行性。     

面向5G的命名数据网络物联网研究综述

在5G时代,大规模物联网应用对网络架构提出了异构性、可扩展性、移动性和安全性四大挑战。基于TCP/IP的网络架构存在IP标识与位置绑定的二义重载问题,难以应对这四大挑战。命名数据网络(Named Data Networking,NDN)将内容作为第一语义,具有网络层和应用层逻辑拓扑一致性。NDN对这四大挑战的支持分别体现在:网络层命名屏蔽了底层异构细节,端到端解耦及网络层缓存使得NDN天然支持多对多通信和广播,消费者驱动的通信模式为消费者移动性提供原生支持,面向内容的内生安全更轻量可信。文中总结了基于NDN构建物联网亟待解决的问题,并对NDN与边缘计算、软件定义网络和区块链结合来构建边缘存储和计算模型、集中式与分布式结合的控制模型、分布式安全模型提出了展望。     

Software defined P2P architecture for reliable vehicular communications

Vehicular networking is considered a promising and enabling technology that helps in the realization and diversification of vehicle related applications such as road traffic safety, emergency management, and infotainment. For applications such as the road traffic safety, the system has to respond in certain bounded time and ensure higher reliability. A major bottleneck of the existing architectures is the reliability and scalability that results in a considerable performance degradation. Therefore, in this paper, we proposed a software defined peer to peer (P2P) architecture for reliable vehicular communications solution that scales out overall network intelligence into the system components (Road side units, on-board units, Gateways, Control centre) and offer an unprecedented reliability, adaptability and scalability. The reliability of the communication is achieved by using redundant system components such as multiple switches and GWs links that are deployed to achieve lower communication latencies and higher packet success rates. Furthermore, higher reliability is achieved by the application of fast-failover and fast recovery techniques. The proposed architecture is implemented using Docker, and containerized ONOS and Cassandra. The obtained results show that the proposed architecture offer higher reliability by offering higher packet success rate (PSR) and smaller round trip time (RTT).     

基于软件定义网络的触觉互联网端到端系统

针对现有蜂窝系统无法满足触觉互联网延迟问题,提出一种基于软件定义网络的触觉互联网端到端系统。首先给出了触觉互联框架;然后提出一种基于软件定义网络（SDN）的多层触觉互联网端到端体系结构,该结构基于5G蜂窝系统,将硬件和软件分离,并提供API以便于系统的控制和管理,网络核心采用SDN并启用网络功能虚拟化（NFV）,系统在多级云单元中使用移动边缘计算（MEC）,减少通信过程中涉及中间节点的数量,从而减少延迟。实验结果表明该架构在5G高速率下能够得到毫秒级延迟,说明所提框架的可行性和有效性。