基于SDN的胖树数据中心网络多路径负载均衡算法研究

软件定义网络SDN(Software Defined Network)通过将网络设备的控制层与数据层分离解耦,能够实现网络的集中控制和流量的灵活转发,因此被广泛应用于数据中心等相关领域。在数据中心网络中,为了提高网络的带宽和吞吐量,多采用具有多路径特性的层次型网络拓扑结构,如胖树拓扑结构。然而传统路由算法对多路径的支持非常有限,无法充分利用网络剩余带宽。重点研究基于SDN的胖树数据中心网络多路径负载均衡算法。利用SDN网络集中控制的特点,获取多路径实时状态信息,计算各路径当前可用带宽,根据数据流的带宽需求选择最佳转发路径。实验结果表明,该算法无论在降低网络传播时延还是在提高网络吞吐量等方面都优于传统路由算法,能够实现胖树数据中心网络的多路径负载均衡。     

基于改进胖树结构的数据中心网络设计

随着云服务的广泛应用,部署云服务的数据中心网络向着大型化,多路径的结构发展。胖树运用简单的拓扑模型为数据中心提供出色的聚合带宽性能。本文提出一种基于改进胖树结构的新型数据中心网络,该网络利用边缘交换机直接连接核心交换机,并为其设计了错误避免路由算法,为数据中心网络提供简单高效的路由生成办法。通过计算得知改进型胖树结构的数据中心网络有更短的路径,同时能简单快速构建路由表。     

基于SDN的胖树数据中心网络多路径路由算法

现有的多数路由算法未综合考虑链路实时传输状态和流量特征。为此,基于软件定义网络集中控制和全网管控的思想,提出一种基于链路实时状态和流量特征的多路径路由算法。该算法将数据流分为大流和小流,大流吞吐量要求较高,根据路径权重值进行路由,而小流数较多,处理复杂性要求较低,选择可用剩余带宽最大的路径作为其路由路径。仿真实验结果表明,与等价多路径算法和软件定义混合路由机制相比,该算法能够提高胖树数据中心网络的平均链路利用率和网络吞吐量。     

基于软件定义网络的数据中心自适应多路径负载均衡算法

针对传统多路径负载均衡算法无法有效地感知网络的运行状态、不能综合考虑链路的实时传输状态以及大多数算法缺少自适应性的问题,基于软件定义网络（SDN）的集中控制和全网管控思想,提出一种基于蜘蛛猴优化的SDN自适应多路径负载均衡算法（SMO-LBA）。首先,利用数据中心网络的感知能力来获取多路径的实时链路状态信息;然后,利用蜘蛛猴算法的全局探索和局部开采能力将链路空闲率作为每条路径的适应度值,并引入自适应权重对路径进行动态评估及更新;最后,寻找数据中心网络中链路占用率最小的路径,确定其为最优转发路径。选用胖树拓扑在Mininet平台上进行仿真实验,实验结果表明SMO-LBA可提高数据中心网络的吞吐量和平均链路利用率,实现网络自适应负载均衡。     

数据中心负载均衡方法研究综述

随着云计算的发展,数据中心网络成为近年来学术界和工业界关注的研究热点.现代数据中心网络通常采用胖树等多根树拓扑结构,存在多条可用路径来提供高对分带宽.由于等价多路径路由等传统的负载均衡方法无法适应数据中心网络中高动态和强突发的流量特性,多种针对数据中心的负载均衡方法不断涌现.围绕数据中心中负载均衡的基本问题,介绍了当前...     

基于拓扑关键点的多路径路由算法

提出了一种结合源路由和中间路由的多路径路由机制以满足可扩展性和路径节点不相交,并且发现了在网络中某些节点会作为拓扑关键点存在,这些节点形成了传输的热点并且是拥塞主要发生的地方,结合多路径路由分析,这些节点同时也会导致多路径路由的分离路径性能低下,这些节点称为拓扑关键点TN.设计了一种基于TN并包含了TN检测和避免的多路径路由算法,实验结果表明了该方法可以优化多路径路由的分离路径性能,提高网络的可靠性.     

源路由胖树网络路由生成验证与查询方法研究

路由生成是构建源路由胖树互连网络的重要步骤之一。针对源路由胖树网络路由生成问题,采用面向对象的方法,首先建立胖树网络的拓扑结构模型并提出分段路由方法,接着研究路由生成、正确性验证、路径查询的相关算法,最后探讨路由生成验证与查询软件的设计与实现。目前,该软件已经成功应用于多个源路由胖树网络的路由生成和故障路径诊断过程中。     

数据中心网络中基于蚁群算法的动态多路径负载均衡

针对数据中心网络中等价多路径路由算法（equal-cost multi-path routing,ECMP）无法有效调度大象流而导致流量负载不均衡及易造成网络拥塞的问题,提出了一种基于蚁群算法的动态多路径负载均衡（ant colony algorithm based dynamic multipath load balancing,ADMLB）算法。ADMLB算法首先通过控制器获取网络负载信息,同时检测大象流并标记,然后调用改进的蚁群算法,根据大象流所需带宽选择多路径。实验结果表明,与传统的ECMP和现有流调度算法相比,ADMLB算法降低了链路延迟时间,有效提高了链路带宽利用率。     

协议无关的数据中心网络源路由机制研究

传统数据中心网络已经不能满足当前大规模网络和云计算架构的需求, 传统数据中心网络的路由策略会导致转发单元的臃肿; 同时当规模增大时传统网络中的拓扑管理策略也不再适用. 协议无感知转发技术是软件定义网络中转发平面的一种创新技术. 本文结合源路由和协议无感知转发技术, 提出两种数据中心网络的关键技术: 首先, 设计一种协议无关的源路由机制, 从而简化转发单元; 其次, 提出一种主机和控制器间协作的拓扑管理算法, 从而减少探测包的冗余. 最后, 本文在数据中心网络中实现了以上技术, 实验结果表明本文提出的源路由机制可以有效降低转发单元的流表规模, 拓扑管理策略可以极大地减少探测包的冗余.     

无线传感器网络多路径缠绕模型及其容错路由机制

针对无线传感器网络(WSN)不相交多路径路由中的路径过长问题和缠绕多路径路由中的容错削弱问题,提出一种多路径缠绕模型及其容错路由机制。首先,提出将多路径缠绕量化的思想,通过建立多路径缠绕模型将多路径的缠绕性量化,并通过容错概率模型建立多路径缠绕性与路由容错性的理论关联;其次,基于多路径缠绕模型,通过局部调整多路径的相交度建立容错路由机制。实验结果表明,在典型多路径路由算法——顺序分配路由(SAR)和能量有效容错多路径路由(EEFTMR)上应用该容错路由机制,能有效提高算法的数据包传输成功率,并一定程度上优化算法的能量有效性和端到端传输延迟。     

一种新的多路径自组网路由算法

传统的单路径路由使自组网路由性能一直不能获得太大的突破。因此,设计有效的和稳定的多路径路由成为最受关注的问题。为此提出了一种新的多路径路由算法,其在路由发现阶段使用了一种新的多路径转发策略。在基于稳定性因子的基础上,该算法计算路径间海明距离并据此选择多条相似的稳定不相交多路由,从而进一步提高该路由算法的性能。模拟结果显示,与经典的多路径路由相比较,该算法是一个有效的多路径自组网路由算法。     

基于移动Agent的无线多媒体传感器网络QoS路由算法

无线多媒体传感器网络(WMSNs)的主要特点包括资源有限、时延敏感和数据冗余性高。此外,音视频数据流传输所需的带宽是多媒体传感器节点所能承受的最大传输带宽的几倍。上述因素使得WMSNs的QoS 路由成为一个亟待解决的关键技术问题。鉴于此,首先通过基于等差数列的非均匀分簇算法对网络区域进行划分,然后在此网络拓扑上,提出一种基于移动Agent的WMSNs的QoS路由算法(MAQR)。MAQR由路由发现和数据传输两个阶段组成。在路由发现阶段,采用移动代理技术完成多路径路由发现。在数据传输阶段,采用多优先级多路径传输模型把数据流进行分类,并利用流量预测算法实现网络的负载均衡。最后,在NS-2平台上实现了MAQR,通过与同类算法进行仿真比较,发现MAQR较之同类算法能够明显地提高音视频传输的服务质量。此外,MAQR算法比同类算法的能耗更低。     

Multicast communication in wormhole-routed 2D torus networks with hamiltonian cycle model

In this paper, we propose an efficient multipath multicast routing algorithm in wormhole-routed 2D torus networks. We first introduce a hamiltonian cycle model for exploiting the feature of torus networks. Based on this model, we find a hamiltonian cycle in torus networks. Then, an efficient multipath multicast routing algorithm with hamiltonian cycle model (mulitpath-HCM) is presented. The proposed multipath multicast routing algorithm utilizes communication channels more uniformly in order to reduce the path length of the routing messages, making the multicasting more efficient. Simulation results show that the multicast latency of the proposed multipath-HCM routing algorithm is superior to that of fixed and dual-path routing algorithms.     

关于实际构造最大带宽路径算法的研究

建立最大带宽路径一直是网络路由研究，尤其是在最近的网络QoS路由研究中的基本问题，在以往的文献中，有人提出了利用修改的Dijkstra算法或修改的Bellman-Ford算法来构建最大带宽路径。该文给出了一个简单的证明，指出了最大生成树与最大带宽路径之间的特殊关系，证明了可以使用修改的Kruskal算法来构建最大带宽路径，文中给出了修改的Kruskal算法，并且与已有的Kijkstra算法作了性能上的比较，尽管从理论上说，Dijstra算法和Kruskal算法的时间复杂度具有同样的阶，但在多种不同网络结构上的模拟测试结果表明，用Kruskal算法构建最大带宽路径的实际运行比Dijkstra算法至少要快3倍，而且在实际上比Dijkstra算法更简单，灵活。     

Ad hoc网络中一种带预测的路由算法

在自组网中,由于网络节点的移动性及拓扑结构的易变性,设计稳定的路由成为最受关注的问题。根据可靠性为多路径路由选择更多的可靠路径,以满足自组网中多路径传输在路径的数量和质量方面的需求,是多路径路由技术中的一个重要研究课题。为此,基于GRID模型和预测模型提出了一种带预测的稳定不相交备用路由算法,其利用有效限制路由查询包的泛洪区域,并结合预测策略和节点不相交路径算法来选择一条最稳定的不相交备用路由,从而进一步提高该路由算法的性能。模拟结果显示,与其他3个多路径路由相比较,该算法是一个有效的自组网路由算法。     

Heuristic routing with bandwidth and energy constraints in sensor networks

Most of the routing algorithms devised for sensor networks considered either energy constraints or bandwidth constraints to maximize the network lifetime. In the real scenario, both energy and bandwidth are the scarcest resource for sensor networks. The energy constraints affect only sensor routing, whereas the link bandwidth affects both routing topology and data rate on each link. Therefore, a heuristic technique that combines both energy and bandwidth constraints for better routing in the wireless sensor networks is proposed. The link bandwidth is allocated based on the remaining energy making the routing solution feasible under bandwidth constraints. This scheme uses an energy efficient algorithm called nearest neighbor tree (NNT) for routing. The data gathered from the neighboring nodes are also aggregated based on averaging technique in order to reduce the number of data transmissions. Experimental results show that this technique yields good solutions to increase the sensor network lifetime. The proposed work is also tested for wildfire application.     

Development and research of improved model of multipath adaptive routing in computer networks with load balancing

In modern computer networks, loading and bandwidth of communication links are optimized for providing high-quality service of network traffic, new services and technologies. As a rule, for this task the protocols of dynamic routing based on Dijkstra’s algorithm are used. Protocols of multipath routing for ensuring reliability and accuracy of the provided information allow to divide critical traffic and to execute load balancing along several routes at the same time. The purpose of the work is development and research of the improved multipath adaptive routing model in computer networks with load balancing. In this work, we focused on indicator of jitter optimization between the paved paths and a deviation value of reserve routes from an optimal route. Comparison and estimation of the offered algorithm with some existing approaches, and also modeling and analysis on various topologies of computer networks have been carried out.     

Loss-aware routing algorithm for photonic networks on chip

Photonic network on chip was introduced as an efficient communication platform to overcome the existing challenges in traditional networks on chip. Optical networks provide high bandwidth and low power dissipation infrastructure. Insertion loss is one of the important parameters in photonic networks on chip. In this study, we propose a solution in routing algorithm level in order to reduce insertion loss in photonic network on chip, by passing packets through paths with lower number of optical elements. Simulation results reveal that a novel approach in the routing level decreases insertion loss as much as possible, energy consumption and optical power budget. Our proposed routing has 29.05% less insertion loss under all2all traffic pattern for blocking torus topology, and it has about 12.37% less insertion loss for TorusNX topology in comparison with primary dimension-ordered routing. Proposed routing algorithm increases both the network bandwidth and scalability.     

无线网状网络的多路径路由与调度算法

提出了一种保障服务质量的多路径路由算法,数据分组可通过多条不同的路径进行传输,以提升网络总吞吐量性能.进一步提出了一种多路径调度策略.通过使用调度策略,基于当前可用带宽信息和路径所引入的时延信息,数据分组在传输前可被分成多段并通过不同的路径发送,根据路径时延调整优化调度策略,从而使得数据可通过在不同的路径上进行更高效地传输.仿真实验进一步验证了本文提出的路由机制和调度策略在不同网络负载下的优越性.