软件定义网络及其应用分析

软件定义网络SDN(Software-Defined Network)是目前网络界大力研发的热点技术,但其发展方向和应用前景却需冷静反思。梳理从基于策略的网络管控到OpenFlow再到SDN的发展脉络,阐述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,总结其创新特点和对网络发展的意义。分析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。     

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。     

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.     

水利部机关网络SDN优化升级实践

水利部机关网络已经建设多年,面临设备老化,架构落后,不能满足计算资源虚拟化需求等问题。于2017年起,对整网进行了基于SDN(软件定义网络)技术的整体升级优化,通过部署SDN控制器,升级网络设备,利用网络虚拟化技术等,在大二层物理Underlay网络上构建基于VXLAN的Overlay逻辑网络。升级改造后,可实现控制和转发的分离、流量的统一调度、办公网络的位址解耦,满足云计算虚拟化对网络的要求,提升工作人员的办公体验。     

软件定义网络核心原理与应用实践

本书分为核心原理和应用实践两大部分,对软件定义网络(SDN)技术进行了全面剖析和深入解读。第一部分首先阐述了SDN的设计思想与体系架构,详细分析了软件定义网络的控制转发分离和可编程两个突出属性,其次介绍了以OpenFlow为代表的SDN南向接口协议,以及北向和东西向接口协议,接下来根据SDN的层次化架构,依次介绍了SDN数据平面、控制平面以及SDN应用案例,最后梳理总结了SDN标准化进展以     

SDN架构的高校图书馆虚拟社区

结合大学生网络社交特点,高效的图书馆虚拟社区可以增强大学生与图书馆的粘合度。本文提出构建基于软件定义网络(SDN)架构的高校图书馆虚拟社区,在虚拟社区服务器与网络设备间建立一个控制层,控制层由OpenFlow交换机和集中控制器组成。OpenFlow交换机控制图书馆网络中的数据流,集中控制器进行网络功能的协调和配置,实现高校图书馆为在校大学生提供高速、便捷网络资源服务的功能。     

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。     

云计算环境中软件定义网络研究应用

云计算可以根据实际需求提供灵活多样的服务,正成为IT模式的应用趋势,其中大部分采用软件定义网络(SDN)作为其网络架构,控制平面和数据平面相互分离,以简化网络管理、保证网络隔离.该文基于SDN技术的发展现状,介绍了OpenFlow交换、控制器和SDN技术的关键组成和研究进展,及其在网络中的应用.最后,分析了云计算环境中SDN技术存在的问题,并提出相关解决建议.     

基于SDN的OpenFlow交换机数据包流水线处理机制

目前,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)已成为网络研究与开发的重点,但相关的研究与开发工作还仅仅局限于园区网络和数据中心网络等。由于SDN控制层与数据层处理效率的限制,SDN面向互联网这样超大规模网络的研究还基本处于空白阶段。为了提升SDN的性能以使其适应大规模网络的特点,挖掘SDN数据层中并行加速处理的可能性,提出了将流水线技术应用到SDN数据层中交换机对数据包的转发过程。另外,结合SDN南向接口OpenFlow协议提供的交换机工作规范,设计了适用于OpenFlow交换机数据包转发的三级流水线处理机制。仿真实验说明,将流水线应用到SDN中能有效加快OpenFlow交换机的数据包转发速度。     

无线软件定义网络研究前景展望

软件定义网络是一种新型网络创新架构,其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。软件定义网络能够改变现有的数据发送规则,由转发设备决定的僵硬模式能够显著提高数据发送的服务质量。目前软件定义网络的无线网络条件下应用的研究还处于起步阶段,本文分析了无线网络中实现软件定义网络可能遇到的困难与机遇。     

基于OpenFlow的软件定义网络虚拟化方案

软件定义网络(SDN)可以将网络控制平面与数据平面分离开来,为网络虚拟化提供了良好的平台。为了解决SDN中多租户下的虚拟化,提出了一种基于OpenFlow的网络虚拟化方案。通过一个中间代理来转换并匹配物理MAC地址与虚拟MAC地址,以及物理流表项和虚拟流表项,以此实现流量空间的虚拟化。其中,根据实际数据包的惰性计算,使用前缀或通配符来精确匹配流表项。另外,为了保障物理OpenFlow网络上不同租户之间的隔离,将单个虚拟MAC-通配符流表项映射为多个具有精确MAC地址的物理流表项。实验结果表明,该方案成功的实现了网络虚拟化,且虚拟化开销较小,具有可行性。     

一种支持细粒度并行的SDN虚拟化编程框架

软件定义网络(software defined network,简称SDN)通过集中式的控制器提高了网络的可编程性,成为近年来网络领域非常热门的话题。以Openflow网络为代表的软件定义网络将逻辑控制与数据转发相隔离,为网络虚拟化技术提供了良好的平台。集中式的抽象与控制使得SDN虚拟化框架的处理效率成为主要瓶颈。现有的SDN虚拟化框架由于缺乏对细粒度并行的支持,为编程人员充分利用多核/众核资源、控制更大规模的网络带来了极大的挑战。为了提高SDN虚拟化框架的处理效率,提出一种新的SDN虚拟化编程框架,通过新颖的API和运行时,在框架内部支持细粒度的并行处理。该框架通过对网络中流和网络资源进行抽象,使开发人员可以直接通过划分流空间来定义不同的虚拟网络,利用无锁的编程方式对共享的网络资源和流进行操作。实验结果表明,该框架在逻辑控制的执行效率方面具有良好的可扩展性,可以创建出更大规模的虚拟网络,并对其进行更为复杂的控制。     

基于标签的POF网络虚拟化技术研究

针对SDN新一代转发控制分离技术——协议无感知转发(POF),提出了协议字段全开放的SDN网络虚拟化架构。该架构提出了基于标签的网络虚拟化技术和POF物理交换机流表分配技术,通过网络虚拟化中间件将POF交换机与POF控制器之间传递的消息进行转换,对物理网络中传输的数据进行标签封装,从而区分不同网络切片与虚拟链路的流量信息。与已有的虚拟化中间件Flow Visor、Open Virtex、Co Visor等相比,该虚拟化中间件全面支持POF协议,通过物理网络中的数据的标签化处理,实现了SDN转发平面全字段开放的网络虚拟化。同时,基于该套架构,实现了POF网络虚拟化中间件系统POFHyper Visor,并验证了该POF网络虚拟化中间件系统的功能与性能,经测试,虚拟化消息处理能力损失在17.1%~29.9%。     

SDN与传统IP网络互联架构的设计与实现

所提出的软件定义网络SDN与传统IP网络互联的架构基于以下核心思想:把整体SDN当成一个传统IP网络的"路由器",由IP网络和该"路由器"通过BGP协议进行域间网络层可达性信息NLRI的交互,从而使得全网的NLRI经过路由同步后达到一致。在此思想下分析设计了互联架构,对该互联架构进行了模块功能测试、多SDN场景下的仿真和性能测试。仿真结果表明所提出的互联架构可以完成SDN与传统IP网络的互联互通。设计的互联架构对原有网络设备的改动很少,所做的改动集中在可软件编程的控制器上,这有利于本架构在具体网络环境中的实施和部署。     

An efficient and coordinated mapping algorithm in virtualized SDN networks

Software-defined networking (SDN) enables the network virtualization through SDN hypervisors to share the underlying physical SDN network among multiple logically isolated virtual SDN networks (vSDNs), each with its own controller. The vSDN embedding, which refers to mapping a number of vSDNs to the same substrate SDN network, is a key problem in the SDN virtualization environment. However, due to the distinctions of the SDN, such as the logically centralized controller and different virtualization technologies, most of the existing embedding algorithms cannot be applied directly to SDN virtualization. In this paper, we consider controller placement and virtual network embedding as a joint vSDN embedding problem, and formulate it into an integer linear programming with objectives of minimizing the embedding cost and the controller-to-switch delay for each vSDN. Moreover, we propose a novel online vSDN embedding algorithm called CO-vSDNE, which consists of a node mapping stage and a link mapping stage. In the node mapping stage, CO-vSDNE maps the controller and the virtual nodes to the substrate nodes on the basis of the controller-to-switch delay and takes into account the subsequent link mapping at the same time. In the link mapping stage, CO-vSDNE adopts the k-shortest path algorithm to map the virtual links. The evaluation results with simulation and Mininet emulation show that the proposed CO-vSDNE not only significantly increases the long-term revenue to the cost ratio and acceptance ratio while guaranteeing low average and maximum controller-to-switch delay, but also achieves good vSDN performance in terms of end-to-end delay and throughput.     

对SDN技术的研究与思考

SDN将网络的控制平面从交换机和路由器中的数据平面分离出来,代表着虚拟化从服务器到网络的演变。SDN如今已深入到网络架构的各个方面,其最大优势在于可以动态地为不同的互联网业务分配带宽资源。本文从SDN的定义及内涵入手,归纳SDN的关键技术和标准化研究进程,并结合网络设备商和运营商的SDN部署情况对产业现状进行深入的分析和总结。     

网络功能虚拟化技术综述

无论是企业网还是数据中心,为实现相关应用功能、提升网络性能和加强网络安全等部署了大量的网络功能设备,但这些网络功能设备大多基于硬件,存在功能固化、扩展能力差、统一管理困难等问题。为解决上述问题,学术界和工业界不约而同将目光投向了网络功能虚拟化NFV技术。通过解耦网络功能和物理设备,使网络功能不受物理设备的约束,便于网络设备服务的升级更新,同时,NFV为新的体系结构、系统和应用的产生提供了可能。首先介绍了NFV技术,并与云计算和SDN进行对比,然后从VNF的系统结构、数据平面、控制平面、部署方式、实现语言和应用6个维度详细阐述了当前的研究成果,最后总结并展望了NFV未来的研究发展方向。     

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。     

A trusted access method in software-defined network

In software-defined networks (SDN), most controllers do not have an established control function for endpoint users and access terminals to access network, which may lead to many attacks. In order to address the problem of security check on access terminals, a secure trusted access method in SDN is designed and implemented in this paper. The method includes an access architecture design and a security access authentication protocol. The access architecture combines the characteristics of the trusted access technology and SDN architecture, and enhances the access security of SDN. The security access authentication protocol specifies the specific structure and implementation of data exchange in the access process. The architecture and protocol implemented in this paper can complete the credibility judgment of the access device and user's identification. Furthermore, it provides different trusted users with different network access permissions. Experiments show that the proposed access method is more secure than the access method that is based on IP address, MAC address and user identity authentication only, thus can effectively guarantee the access security of SDN.     

基于虚拟化环境下的网络安全监控技术应用

在某大型国企的数据中心虚拟化环境背景下,分析虚拟化与云计算安全在网络接入层的"虚拟以太网交换机"(Virtual Ethernet Bridge,VEB)技术在目前的实现方式中的优缺点,研究业界为解决其不足之处所提出的相关方案,阐述采用基于新型网络架构"软件定义网络"(Software Defined Network,SDN)中OpenFlow框架的可行性,提出采用该框架下的Open vSwitch开源技术来实现虚拟网络隔离、QoS配置、流量监控以及数据包分析等虚拟化网络安全监控工作的应用思路。本研究在虚拟网络交换的数据转发与安全控制的解耦、网络安全服务的独立和虚拟网络的安全控制等方面具有创新性,为采用虚拟化和云计算技术的信息系统在接入安全方面提供了参考价值。