SDN中一种基于拓扑变换的功能组合方法

现有软件定义网络(SDN)中的功能组合方法大多都在单节点内进行,均未考虑单节点交换机的功能承载力.为此,首先提出一种基于拓扑变换的功能组合方法,通过拓扑变换将功能组合分散到多个节点中进行处理.其次,将拓扑变换建模成0-1线性规划问题并提出了综合搜索算法进行求解.最后,基于NetFPGA-10G和Ryu控制器完成了所提功能组合方法的原型系统实现.实验结果表明,与现有方法相比,所提出的功能组合方法在降低流处理时延和存储开销的同时提高了组合效率.     

一种解析与执行联动的SDN可编程数据平面

当前互联网技术发展迅速,新型网络协议的不断出现,要求网络转发设备能够及时提供对新协议的支持.目前,软件定义网络要兼顾可编程协议解析和数据转发性能仍然面临诸多困难.对此,本文提出了基于解析和执行联动结构的可编程数据平面（CLIPE）,通过在硬件的解析器上部署用户可定义模块,可实时更新硬件中解析逻辑中的协议多叉树,从而实现协议解析的用户定制性;并且,通过解析器和动作执行器联动的创新结构,减少了整个处理架构的冗余性,从而减小动作执行时延,提高了硬件资源利用率,与现有方案相比,节约了11%的逻辑资源和24%的BRAM资源.最后,本文基于NetFPGA-10G板卡完成了本方案的原型机实现.     

基于可编程硬件的NFV数据包加速处理结构

针对网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）在通用服务器中部署的处理性能受限问题,该文提出了一种基于硬件加速的虚拟网络功能（Virtual Network Function,VNF）处理结构：FARD（Function Adaptive and Resource Dividable hardware structure）.通过可编程的包头解析器和动作处理器,FARD可实现任意L2/3/4层功能实例的硬件加速处理;通过动态可分割的匹配表结构,FARD支持不同功能实例间的资源动态分配和隔离.基于NetFPGA-10G的实验结果表明,对比基于纯软件实现的VNF,FARD加速结构提升了近60倍的包处理吞吐率.     

一种支持硬件加速的虚拟网络功能部署模型

为解决以软件实现的虚拟网络功能(VNF)性能受限问题,软件定义网络和网络功能虚拟化(SDN/NFV)等新型网络架构引入了硬件加速资源。硬件加速资源的部署,使得VNF能够为日益增长的数据流量提供服务保障。该文针对已有研究未考虑具有高性能数据处理需求的服务链VNF部署问题,提出一种支持硬件加速的VNF部署模型。该模型基于硬件加速资源的承载特性,在保证未加速VNF到商用服务器的优化部署下,优先实现交换机中加速资源的复用,并根据网络业务的性能需求,灵活调整加速资源与VNF的映射约束。仿真实验表明,与其他典型部署方法相比,在引入相同硬件加速资源的情况下,该模型可以承载更多的业务流量,满足服务链高性能数据处理需求,有效提高了部署在网络中加速硬件的资源利用率。     

一种软件定义网络的安全服务链动态组合机制

网络安全功能与硬件设备的紧耦合关系,造成传统网络安全服务模式静态僵化,难以满足未来业务发展的多样化安全需求。为此,基于软件定义网络环境,该文提出一种灵活可配的安全服务链动态组合机制。首先,介绍了该机制的总体结构,并建立了基于向量空间和整数规划的组合模型。其次,设计了启发式算法进行模型求解,并构建了该机制的实现原型。最后,实验结果表明所提组合算法在性能指标上优于对比算法,并且试验验证了该机制的优势。     

基于MPLS的软件定义车联网主动式故障恢复机制

在软件定义车联网(SDIV)通信场景中，链路故障快速恢复是保证车端信息服务质量的关键技术之一。为此，提出一种基于MPLS的主动式故障恢复机制。在发生链路故障时，由故障链路上游交换机将备份路径信息封装至数据包头的MPLS标签中，转发过程中交换机匹配数据包头MPLS标签中信息进行转发；同时，考虑链路负载、可用带宽等性能指标，周期性地为拓扑中的每条链路更新备份路径。实验结果表明，与现有方法相比，所提机制有效降低了备份路径流表存储开销、数据丢包数量和恢复时延，可实现面向车端信息传输链路故障的快速恢复。     

支持业务需求灵活定制的多态路由系统

传统僵化单一的路由机制已经无法适应未来多样化的业务需求和各种新型网络体系结构的试验与部署。针对此问题,本文基于路由功能与业务需求自适配的思想提出了多态路由模型,并设计实现了多态路由原型系统。该系统通过虚拟化技术以及灵活可编程的数据平面结构,实现了同构和异构网络中多种路由协议的共存,完成了基于路由服务描述的路由协议个性化定制和数据平面的多表选择查询与转发处理。最后,基于NetFPGA-10G平台设计实现了多态路由原型系统。相较于现有路由试验系统,多态路由系统在实现路由协议定制化及异构网络共存的同时,更好地保证了业务的服务质量,具有更高的转发速率以及可扩展性。     

面向全可编程网络数据平面的资源优化方法

现有数据平面无法在整体上支持网络功能的创新和演进,因此面向用户可编程的新型网络数据平面技术发展迅速.针对现有可编程数据平面硬件开销过大且缺乏资源优化的问题,从解析器、匹配表、动作执行器三个方面建立了资源开销模型,并分别提出了类型域合并、匹配域偏移量合并、"域-字"拆分合并映射等资源优化方法.基于NetFPGA的仿真结果表明,与现有机制相比,所提方法减小了38%左右的资源开销.     

SDN中一种基于多级流表的功能组合方法

软件定义网络（Software-Defined Network,SDN）中的网络应用往往需要实现多种功能以满足上层业务需求,而如何对运行在控制器上的功能模块进行编排以完成数据包的多功能组合处理是一个仍待解决的问题.针对该问题,本文提出基于多级流表的功能并行和串行组合方案;其次,提出与任意多级流表交换机相适配的功能组合算法;最后,在Ryu控制器中添加功能组合模块并基于NetFPGA-10G节点完成了功能组合的原型实现.仿真实验与结果表明,与现有功能组合方案相比,所提功能组合方法降低了流处理时延及表项存储开销.     

一种基于多级流表的中间件服务链的部署方法

为了解决服务链部署中的路径循环和源地址绑定问题,首先,提出一种新的服务链部署方法,该方法利用OpenFlow多级流表标识服务链及服务顺序,从而使数据分组按照需求的服务顺序正确处理;其次,提出服务链部署算法以实现服务路径到流表规则的映射;最后基于NetFPGA-10G完成了原型系统实现。仿真结果表明,该部署方法具备可行性,并降低了流表数量和时间开销。