软件定义网络线上线下混合式实验教学的探索和实践

以深入理解软件定义网络(SDN)技术基本原理和解决当前网络存在的问题为出发点,结合线上线下实验资源,设计了虚拟型和实体型两大类实验项目,每类实验均有基本型和创新型.虚拟实验基本型有基于浏览器的线上和基于本地虚拟机的线下实验,创新型实验以掌握SDN应用开发基本流程为目标.实体实验基本型包括三种类型实体SDN交换机实验,创...     

面向SDN网络虚拟化平台的控制器放置算法

随着网络技术发展,以网络虚拟化为手段解决TCP/IP网络体系结构僵化问题已成为未来网络领域发展的主流方向之一.SDN(software defined networking,软件定义网络)作为一种新兴的网络体系结构,为网络虚拟化提供了有效的解决方案.首先总结了当前具有代表性的SDN网络虚拟化平台,并对比了SDN与传统网络环境中部署虚拟网的区别,然后针对SDN网络虚拟化平台中的虚拟网络映射问题,提出一种时延敏感的虚拟化控制器放置算法,最后通过实验验证了该算法在提高网络资源的利用效率的同时,保证了控制器与底层交换机的通信时延在可接受范围之内.     

SDN试验床网络虚拟化切片机制综述

未来网络体系架构和关键技术的研究需要灵活开放的测试验证环境,基于传统分布式的网络架构难以达到动态虚拟化、有效管控和新协议灵活部署的需求。随着软件定义网络（SDN）技术的出现和发展,上述问题找到了有效的解决途径,因此,基于SDN构建网络试验床成为了近年来该领域的主流研究方向之一。其中,基于SDN的网络虚拟化切片技术更是试验床中的核心支撑技术,可以根据不同试验的需求切分物理网络资源,从而提供并行、独立的网络环境。将重点研究基于SDN的试验床中使用的网络虚拟化切片机制,从“流量识别和切片网络标识”、“虚拟节点抽象”和“虚拟链路抽象”这3个关键技术出发,对当前基于SDN试验床中的典型网络虚拟化切片机制进行介绍与分析,并总结了该领域未来可行的研究方向。     

基于软件定义价格的SDN应用体系结构

首先,从用户付费调用网络资源的角度提出了SDN 应用概念;接着,通过对比传统的桌面应用编程、传统的网络编程和SDN应用编程,描述了SDN应用编程的优越性;然后,提出了软件定义价格的概念,综合说明了SDN应用的特点,设计了基于软件定义价格的SDN 应用框架,并将其应用于OpenDaylight 开源项目;最后,给出了基于软件定义价格的虚拟租户网络测试案例。实验表明,用户可根据软件定义价格自主选择所需的虚拟租户网络。     

基于SDN技术的校园网虚拟网络业务流程实现方案

随着信息技术的快速发展,校园网在现代教育和科研中起着越来越重要的作用。SDN技术作为一种新型的网络架构和管理技术,可以对校园网进行优化和管理,提高网络的灵活性、可靠性和安全性。文中主要介绍了基于SDN技术的校园网虚拟网络业务流程的实现方案,具体包括SDN技术概述、校园网虚拟网络技术概述、SDN技术在校园网虚拟网络中的应用、校园网虚拟网络业务流程设计等。     

基于园区网的SDN控制器设计研究

SDN网络将传统网络的控制平面和数据平面相分离的特点为未来网络的升级和演进提供了一种全新的思路。在SDN网络中,控制器具有举足轻重的地位,Open Flow则是其核心技术。文中根据园区网的特点和需求,设计了一款基于Open Flow的SDN控制器,可以实现对园区网的物理及虚拟网络管理并分析了基于园区网的SDN控制器性能。     

基于OpenFlow的虚拟网实现研究

软件定义网络是一种数据和控制平面分离、软件可编程的新型网络架构及技术,控制平面使用以OpenFlow为代表的协议对转发平面进行集中式控制。SDN架构的这些特点能很好地满足了云计算对虚拟网络的集中化、标准化、自动化的配置管理要求。针对传统虚拟网络技术支持云计算平台的不足,提出基于OpenFlow的SDN技术设计虚拟网络的思路,论述了几种虚拟网络实现的原理与处理流程,并给出了模块化的软件设计及部分关键代码功能描述。     

基于SDN/NFV的未来网络实验平台

依据SDN/NFV集中管控、动态、灵活、高效、可编排等特点,提出了基于SDN/NFV技术的未来网络实验平台的构建方案.该平台主要采用OpenStack和OpenDaylight的开源架构,同时研发设计SDN跨域虚拟网络通信、虚拟网元管理以及网络服务编排三大关键技术,实现了底层异构资源的实时动态管理与开放共享.同时,根据实验用户对网络资源的需求,灵活按需编排各种网络资源与SFC服务,为用户提供端到端的网络实验验证服务.     

数据中心的网络虚拟化技术研究

文中以数据中心的网络虚拟化技术为研究对象，探讨了在现代数据中心环境下如何优化网络资源利用、提高网络性能和灵活性的问题。首先，引入了软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）的基本概念与架构，分析了SDN与网络虚拟化的关系。在此基础上，设计了一个综合性的网络虚拟化总体架构，以支持多租户的虚拟网络隔离和灵活配置。随后，详细介绍了虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）技术在该总体架构中的实现方法。为验证VLAN技术在数据中心网络中的效果，文中设计了实验环境并进行了实验评估。结果表明，VLAN技术有效提高了数据中心网络的资源利用率，提升了网络的灵活性和性能，验证了其在数据中心网络中的实用性和优越性。     

基于虚拟仪器的虚拟实验模块化研究

由于计算机网络技术和微电子技术的迅速发展和普及,基于虚拟仪器的虚拟实验已经从初期的尝试走向更加完善的开发和应用,从一定程度上弥补了传统实体实验的不足。另一方面,在虚拟实验的设计开发和使用过程中,虚拟设备存在着重复开发、重用性差等问题,而模块化虚拟实验单元具有标准化、灵活性、用户自主性等特点,为这一问题的解决提供了有效的途径,具有良好的发展前景和实际应用价值。     

新工科双创能力培养的信号处理课程实践

提出基于创新创业能力培养的新工科信号处理系列课程的实践教学模式改革新思路。重点探索了培养创新实践能力的实践教学体系,基于课内外实践教学有机融合,通过实验教学、问题辩论、课题探究和考察体验的改革与创新,实现实践创新能力提高。以培养创新创业能力为主线,采用科研项目驱动、产学研深度融合、线上与线下、虚拟仿真、软硬件结合等多种方式,根本上提升学生创新精神与创业潜力。     

非全日制研究生线上线下混合式教学模式研究 ——以《现代电气控制技术》为例

随着教育信息化技术的发展，线上线下混合式教学模式已成为一种趋势。为了解决非全日制研究生课堂教学召集困难、效果不佳等问题，提出了基于“互联网＋虚拟仿真技术”的线上线下混合式教学模式。本文以控制工程专业学位研究生为例，结合《现代电气控制技术》课程，探讨了线上线下混合式教学实现途径、师生互动方法、项目驱动案例教学法以及电气控制系统虚拟仿真实验平台的构建方法，切实提升非全日制研究生的培养质量。     

虚拟网络映射模型和算法研究

虚拟网络映射是网络虚拟化的关键问题之一,其目的是在满足虚拟网络资源需求的前提下,为该虚拟网络分配合适的底层网络节点和链路资源,从而在共享的物理网络基础设施之上构建彼此隔离的多重异构虚拟网络,为网络基础创新研究提供实验环境和平台,为网络新应用提供承载服务。论述了虚拟网络映射模型和映射算法,并提出基于最小割集理论设计VN映射算法。     

SDN特征剖析及典型应用介绍

通过与基于策略的网络管控、软交换等技术的对比,梳理了SDN技术源流,阐述了SDN体系结构及其包含的网络可编程、网络虚拟化等技术思想,剖析了其创新特征和对网络发展的意义;分析了SDN目前还缺乏清晰的商业模式、集中控制器存在状态收集和可伸缩性等问题,指出违背复杂系统管控规律所带来的局限性;介绍了SDN典型应用场景,说明SDN的适用范围主要是在局部自治网络中跨IP网、光网络、无线网络等层面进行一体化管控。     

ONVisor: Towards a scalable and flexible SDN‐based network virtualization platform on ONOS

Network virtualization (NV) technologies have attracted a lot of attention as an essential solution for future networking infrastructure. The NV enables multiple tenants to share the same physical infrastructure and to create independent virtual networks (VNs) by decoupling the physical network in terms of topology, address, and control functions. One feasible way to realize full NV involves considering solutions based on the software‐defined networking (SDN) paradigm using its programmability. The SDN contributes many benefits to both network operations and management including programmability, agility, elasticity, and flexibility. There are several SDN‐based NV solutions; however, they suffered from a lack of scalability, high availability. Also, they have high latency between control and data plane because of proxy‐based architecture. In this thesis, we introduce a new NV platform, named Open Network Hypervisor (ONVisor). The design objectives include, among the features, (1) multitenancy, (2) scalability, (3) flexibility, (4) isolated VNs, and (5) VN federation. ONVisor was designed and implemented by extending Open Network Operating System, an open‐source SDN controller. The main features of ONVisor are (1) isolated control and data plane per VN, (2) support of distributed operations, (3) extensible translators, (4) on‐platform VN application development and execution, and (5) support of heterogenous SDN data‐plane implementations. Several experiments are conducted on various test scenarios in different test environments in terms of control and data plane performance compared to nonvirtualized SDN network. The results show that ONVisor can provide VNs a little bit lower control plane performance and similar data plane performance.     

Towards distributed emergency flow prioritization in software-defined networks

Emergency services must be able to transfer data with high priority over different networks. With 5G, slicing concepts at mobile network connections are introduced, allowing operators to divide portions of their network for specific use cases. In addition, Software-Defined Networking (SDN) principles allow to assign different Quality-of-Service (QoS) levels to different network slices. This paper proposes a microservices-based framework, able to run both centralized and distributed, that guarantees the required bandwidth for the emergency flows and maximizes the best-effort flows over the remaining bandwidth based on their priority. The proposed framework consists of an offline linear model, allowing to optimize the problem for a batch of flow requests. For dynamic situations, an online approach is also required in the framework to handle new incoming flows by calculating the path with a shortest path algorithm and utilizing a greedy approach in assigning bandwidth to the intermediate flows. In this article, the linear model is evaluated through simulation, the distributed architecture is evaluated through emulation while the online approach is validated through physical experiments with SDN switches. The results show that the linear model is able to guarantee the resource allocation for the emergency flows while optimizing the best-effort flows with a sub-second execution time. The distributed architecture is able to split up the managed network into different parts, allowing division of work between controllers. As a proof-of-concept, a prototype with Zodiac switches validates the feasibility of the centralized framework.     

网络虚拟实验教学的探索与实践

首先介绍了一种用于远程教育实践环节的“模拟电子技术网络虚拟实验软件”,由于该软件能够给实验者接近于真实的实验器材与测试仪器的视觉效果,因而使学生能够获得接近真实硬件实验的感性认识,并能激发学生的学习兴趣。针对该软件和网络实验教学的特点,笔者从实验内容的安排、实验的指导、实验的管理与考核等方面,对如何应用此实验平台开展网络虚拟实验教学,进行了探索与实践,取得了良好的教学效果。     

虚实协同的配电网自动化技术实验项目建设

为了加强配电网自动化技术课程建设,提出基于虚实协同配合的实验教学方案。以“情景互动、探究创新”为实验教学理念,将课堂理论、虚拟仿真和物理仿真三者紧密结合。从需求导向出发,设计了四个渐进式实验,通过沉浸式教学,让学生了解配电网和开关设备的结构形态,掌握配电网运行、故障与保护算法的原理,培养学生的创新思维和创新设计能力。最后,建立主、客观评价相结合的综合评价体系,对学生参与实验的每个环节进行评价,通过收集反馈信息,持续改进评价体系。     

基于MATLAB的通信原理实验教学改革

创新始于问题,源于实践。创新以实践为基础,以研究为支撑,是实践、思维、研究的综合体现。为使我校学生掌握通信原理的理论知识,培养他们的创新意识和创新能力,根据我校电信专业的具体情况,进行了MATLAB的通信原理虚拟实验平台的改革。本文以幅度调制和解调为例进行仿真,结果表明MATLAB虚拟实验的优越性。     

电机类课程虚拟仿真实验设计与实现

针对传统电机类课程实物实验存在危险性大、实验平台建设成本高等问题，基于Unity3D软件设计了虚拟仿真实验平台，以直流电机、异步电机、同步电机、变压器等为对象，构建了电机拆装、起动、并联等实验场景，建立了集“理论知识学习、虚拟仿真项目研习、仿真模型实操”于一体的综合实验方法，实现了“理论与实践、虚拟与现实、教学与创新”相结合。为学生提供了自主开放的实验条件，对激发学生学习兴趣，培养学生创新实践能力发挥了重要作用。