基于流粒度的OpenFlow分组缓存管理模型

基于OpenFlow的软件定义网络(SDN)技术通过在OpenFlow交换机中建立有效的缓存模型,能够大幅减少控制平面和数据平面的通信负载,但整条数据流的缓存模型会对数据流的传输造成较大延时,降低整个SDN的数据传输性能。针对该问题,引入PiBuffer流缓存模型,构建基于报文分组粒度的分组缓存模型。通过在控制平面建立流路由和流状态的缓存信息,分别对流报文之间和交换机之间的数据传输采用"分组缓存,组内保序"机制和"传输询问,完成通知"机制,并对控制平面和数据平面的通信消息进行优化,以提高数据中心网络的通信性能。软件模拟结果表明,在数据中心基于OpenFlow技术的SDN网络中,该模型比流缓存模型具有更优的通信性能。     

SDN交换机转发规则TCAM存储优化综述

软件定义网络(SDN)将传统网络的控制平面和数据平面解耦,通过控制平面的控制器灵活地对网络进行管理,目前应用最广泛的控制协议是OpenFlow.三态内容寻址存储器(TCAM)查找速度快、支持三态掩码存储,在SDN网络中应用广泛.但TCAM成本高、功耗大,并且在存储含有范围字段匹配域的规则时候存在范围膨胀问题,因此交换机中可存储的转发规则数量,尤其是匹配域的数量和类型都比较多的OpenFlow规则数目非常有限,这成为约束SDN网络大规模扩展和应用的瓶颈.研究机构从不同角度提出了针对SDN中交换机转发规则的TCAM存储优化方案.本文从转发规则存储架构优化、本地交换机转发规则压缩、全局转发规则动态优化以及控制器参与的网络转发规则管理四个角度总结了相关研究工作,并提出了适合未来SDN网络的转发规则存储的综合优化方案.     

基于匹配动作表模型的可编程数据平面流表归并

与传统网络技术相比,SDN技术将网络的控制平面与数据平面分离,使网络具有一定的可编程能力。以OpenFlow、POF、P4等为代表,领域内常见的SDN交换机大多基于匹配动作表模型实现。与协议相关的OpenFlow等技术不同,协议无感知的SDN技术使用{偏移,长度}等结构表示协议字段,从而实现对任意协议字段的解析和处理。然而,待处理的数据包可能带有不同长度的数据包头,所以这些数据包中特定协议字段的偏移也会不同,需要多个匹配域偏移不同的流表去完成数据流的解析,从而造成流表和流水线结构复杂。针对上述问题,本文提出一种基于MAT模型的可编程数据平面流表归并方案,扩展MAT模型中的动作集,在数据包查询流表时使用特定的动作动态地调整数据包的起始偏移,使不同数据包同一协议字段的偏移保持一致,实现匹配域相同的流表的归并。本文方案在兼容VLAN、QinQ的POF Switch实验场景下,以跳转流表时多执行一条动作为代价,缩减了约69%的流表内存消耗。     

SDN数据安全处理机制关键模块的研究与实现

针对软件定义网络（SDN）的数据平面数据泄露问题、提出一种新的基于OpenFlow协议的数据安全处理机制。首先,重构OpenFlow协议的流表结构,设计实现包括安全匹配字段、安全动作在内的OpenFlow数据安全策略;然后,设计中心化管理控制器,通过开发的多个功能模块使控制器及时感知网络变化,有效管控全局网络,维护和下发数据加（解）密密钥、数据安全策略;其次,深度重构开放虚拟交换机OVS架构,设计实现数据安全策略匹配和数据安全处理的完整流程,编写数据净载信息提取接口,通过开发的多个功能模块使OVS能够根据数据安全策略细粒度匹配数据包,并对匹配成功的数据包进行完整数据安全处理操作;最后,搭建软硬件平台,对该机制的加解密处理结果和延时、吞吐量以及CPU使用率进行测试。实验结果表明：该机制可以准确对数据进行加解密操作,延时和吞吐量均处于正常水平;但CPU使用率在45%~60%浮动,开销较大,有待后续优化。     

基于SDN的web访问控制应用的实现

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)及其主流协议OpenFlow通过解耦控制平面与数据平面,提供应用平面编程接口,给数据中心提供了更为方便的网络设备管理手段。本文基于OpenDayLight(ODL)控制器北向接口,在一个对外提供web服务的网络中,实现了控制用户访问某一TCP/IP协议端口的功能,并能使管理员进行实时配置。     

一种基于OpenFlow的SDN访问控制策略实时冲突检测与解决方法

软件定义网络SDN(Software-Defined Networking)是由美国斯坦福大学Clean Slate研究组提出的一种新型网络创新架构,可通过软件编程的形式定义和控制网络,其控制平面和转发平面分离及开放性可编程的特点,为新型互联网体系结构研究提供了新的实验途径,也极大地推动了下一代互联网的发展.OpenFlow是SDN的主要协议,定义了SDN控制器与交换机之间的通信标准.目前,很多基于OpenFlow的SDN设备已经在实际中得到了部署.但是,基于OpenFlow的SDN却面临很多安全挑战.其中一个重要的挑战是如何建立一个安全可靠的SDN防火墙应用.由于OpenFlow协议的无状态性,现有的SDN防火墙可以被通过改写交换机中的流表项轻松绕过.针对这一安全威胁,作者提出了基于Flowpath的实时动态策略冲突检测与解决方法.通过获取实时的SDN网络状态,能够准确地检测防火墙策略的直接和间接违反,并且一旦发现冲突,可以基于Flowpath进行自动化和细粒度的冲突解决.最后,作者在开源控制器Floodlight上实现了一个安全增强的防火墙应用FlowVerifier,并基于Mininet对FlowVerifier的性能进行了评估.结果表明FlowVerifier能够检测和自动化地解决SDN网络中由于流表改写而引入的策略冲突及其带来的安全威胁.     

基于OpenFlow的SDN专利技术分析

软件定义网络(SDN)作为一种新的网络架构,为打破传统的TCP/IP架构提供了可能,实现了控制平面与数据平面的解耦,可以满足未来互联网的需求。基于OpenFlow的SDN可以为新的网络应用与未来互联网技术的发展提供支持。基于此,从专利角度系统梳理基于OpenFlow的SDN技术的专利申请,对国内外专利申请量趋势、重要申请人分布及研究和发展重点进行可视化展示。     

一种面向SDN域内控制平面可扩展性的机制

目前互联网中网络设备的体系结构是封闭的,不利于网络创新.软件定义的网络(SDN)对互联网垂直紧耦合的结构进行了解耦,同时将控制层面及其协议的实现开放.SDN促进互联网创新和快速演进的思想已被学术界和工业界广泛接受.OpenFlow作为SDN的代表性实例,已被全球多所大学和研究机构部署.但OpenFlow域内集中控制的模式,随着部署规模的增大,控制平面的可扩展性越来越明显.为此本文采用了负载均衡的思想解决该可扩展性问题.提出了一种高度可扩展的架构MSDN.MSDN首先对数据流初始化请求进行分流,然后通过共享的整个网络视图对请求并行处理,并对网络视图进行了数据集群,从而彻底解决了控制平面的可扩展性问题.文章最后的实验模拟证明了方案的可行性.     

基于OpenFlow的SDN技术研究

软件定义网络(software-defined networking,简称SDN)技术分离了网络的控制平面和数据平面,为研发网络新应用和未来互联网技术提供了一种新的解决方案.综述了基于OpenFlow 的SDN 技术发展现状,首先总结了逻辑控制和数据转发分离架构的研究背景,并介绍了其关键组件和研究进展,包括OpenFlow交换机、控制器和SDN技术,然后从4 个方面分析了基于OpenFlow 的SDN 技术目前所面临的问题和解决思路.结合近年来的发展现状,归纳了在校园网、数据中心以及面向网络管理和网络安全方面的应用,最后探讨了未来的研究趋势.     

基于模型检测的OpenFlow多交换机数据包转发协议的分析与验证

OpenFlow协议是SDN网络中控制平面与数据转发平面之间进行交互的规范与标准,其正确性将直接影响到整个网络功能的实现。通过模型检测技术实现一种验证OpenFlow协议正确性的形式化方法。首先提取OpenFlow协议的核心子协议,即OpenFlow多交换机数据包转发协议作为验证的实例;然后运用协议行为自动机对该子协议进行形式化建模,并且通过时态逻辑描述协议需要进行验证的性质;最后给出算法验证协议模型是否满足给定的性质要求,以此检测OpenFlow协议是否存在正确性漏洞,以便对其进行修正。     

Route manipulation aware Software-Defined Networks for effective routing in SDN controlled MANET by Disney Routing Protocol

In MANET network management, the Software-Defined Networking (SDN) plays a vital role in terms of controller plane and data plane. It is always easy to manage the data communication over the MANET because of logically centralized control on the SDN. Since the dynamic route on MANET, are controls the packets and changes the route between the source to destination alternatively. Hence the maintenance of real-time SDN analysis-based application planes is a crucial process. To maintain the effective MANET communication over the Software-Defined Network, it essential to improve the control and data plane process on the SDN controlled MANET based OpenFlow switching procedure. Nevertheless, SDN allows for route interaction against security threads. In this research article, the four stages were suggested to preserve the security measures in packet-based data transmission that are conceived in MANET. In this article, an SDN controlled MANET based OpenFlow switching scenario for effective security threading is proposed. The major part played by an SDN controlled MANET in bringing about a result of being effective without wasting time and energy on routing. The proposed Distinct Network Yarning (DISNEY) routing protocol for SDN controlled MANET overcomes the congestion communication on MANET routing. To decrease performance degradation, efficient routing is maintained by the route matrix manipulation table. This routing scheme helps to find the optimal routing with a secure and intelligent manner. The proposed result was compared to existing approaches. As a result, the proposed illustration to be improved by routing and data transmission. In comparison to the proposed method achieves a better ratio for packet transmission delay, throughput, and data transmission rate.     

Improvement of battery lifetime in software-defined network using particle swarm optimization based cluster-head gateway switch routing protocol with fuzzy rules

The software-defined network (SDN) is one of the network architectures, in which the data plane and control plane is divided from each other, and the network can be handled using a sensibly centralized controller and this method is adopted to reconfigure the wireless sensor network automatically. In this article, to implement the SDN in MANET, in which control nodes can be chosen in SDN dynamically for the activation of MANET function to allocate the works to other mobile nodes to the base station. However, in the field of mobile ad hoc networks, the network lifetime, and battery lifetime is one of the major problems and the energy consumption can play a significant rule for the transmission of data in the SDN. Therefore, in this article, particle swarm optimization (PSO) based CGSR (cluster-head gateway switch routing protocol) algorithm with fuzzy rules is proposed to increase the network lifetime of battery powered mobile nodes by reducing the energy consumptions of each node in software-defined MANET. In this proposed method, a routing method that can permit various mobile nodes with low battery power to transmits the data from source node to base station. We design a PSO based CGSR routing protocol by selecting the routing mobile nodes using fuzzy rules for packet transmission. In CGSR process, the formation of cluster and selection of cluster head is executed depending on the particle swarm optimization method. This proposed routing protocol can be used to enhance the battery lifetime by extension of the network lifetime with numerical analysis for efficient route node selection.     

软件路由器的硬件加速研究

OpenFlow作为软件定义网络的一种实现方案,允许我们可以通过编程实现控制器,从外部控制高速交换机的包转发行为。本文提出了一种使用软件路由器(Quagga)来作为路由引擎,根据路由表状态向控制器发送控制消息,从而控制支持OpenFlow的高速交换机实现路由器效果的一种软件路由器加速方案。     

基于SDN网络的安全设备路由研究

SDN（Software Defined Networking,软件定义网络）是一种新型的网络架构,是网络实现自动化部署灵活管理的一个重要方式。SDN技术将网络的数据平面和控制平面相分离,从而实现了网络流量的灵活控制。因此,基于SDN技术提出了一种基于SDN网络的安全设备路由模型,该模型结合改进的内嵌式安全设备最短路由算法和旁路式最短路由算法及神经网络最短路由算法,得到一种高效的安全设备路由策略,并且在此基础上构建了一个网络安全服务调度系统,能够在安全设备混合部署的复杂网络环境中,按用户需求提供个性化的安全服务;同时,通过计算较低网络成本的最短安全路径,提高了网络的路由效率和资源利用率。     

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。     

软件定义网络中的多流时间式隐信道设计

软件定义网络(Software-defined Networking, SDN)是实现传统网络体系中的应用层、控制层和数据层解耦的一种新型网络架构。本文研究该网络环境下的隐蔽通信问题,基于OpenFlow控制器与交换机之间的交互特性,提出一种基于响应报文次序组合调制的多流时间式隐信道设计方案,该方案利用控制器与多交换机之间的链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol, LLDP)响应报文到达的次序分布构建组合累计分布函数并调制秘密信息。仿真实验结果表明所提方案具有较好的隐蔽性和鲁棒性。      

基于OpenFlow的软件定义网络流规则冲突检测系统

在软件定义网络(SDN)中,各类网络应用的独立开发以及多用户的网络管理可能导致下发至交换设备的流规则发生冲突,而控制平面与转发平面的分离使得交换设备缺乏策略分析能力,无法独立检测内部的流规则冲突.针对这一问题,提出一种流规则冲突检测系统和检测算法.首先,通过监听、捕获控制平面与转发平面之间的OpenFlow报文,获取即...