基于SDN的分布式虚拟网络映射方法研究

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随着网络技术的不断发展,各种新型网络形态出现,如物联网、数据中心等,它们对网络服务提出了更高的要求。在灵活、共享底层网络资源的前提下,屏蔽底层网络软硬件差异、充分合理利用网络资源成为解决网络发展瓶颈的一个方向。虚拟网络映射成为一种重要的解决方法。目前,虚拟网络映射问题已经被充分大量的研究。但在集中式方法中,虚拟节点映射与虚拟链路映射都在同一个控制节点中进行,映射时间较长,整体映射效率很低;在其它改进策略中,虽然可以分配多个虚拟控制节点,但稳定性差,而且需要额外的进行控制区域划分,增大了整体映射工作量。针对上述集中式的虚拟网络映射不足,利用软件定义网络(Software Defined Network,SDN)框架集中控制的思想,整合SDN Controller进行集中式映射、多个物理节点分布式映射方法的优势,提出了一种新的虚拟网络映射方法,既降低了映射时间,又实现了物理资源的集中管控,从而整体上提高了虚拟网络的映射效率。主要工作如下:(1)提出了一种新的虚拟网络映射架构。在该架构中,SDN Controller集中控制物理网络资源,通过OpenFlow协议与各物理节点进行信息交流,并利用贪婪算法实现虚拟节点的映射;各物理节点之间通过TCP/IP协议进行信息交流,并掌握N跳内其它物理节点的位置信息;在每一个虚拟网络映射过程中,通过利用K最短路径算法趋于分布式地实现虚拟链路映射过程。(2)根据架构设计,形成了适配该架构基本的虚拟节点映射算法和虚拟链路映射算法。算法设计基于C语言和MATLAB语言,首先运用伪代码推演了运行过程,然后借助Salam网络生成算法、贪婪算法、K最短路径算法等完成了既定方案。(3)在Windows7操作系统中,通过使用MATLAB软件实现了两个算法。通过修改不同参数值,并分别设置输出模式,运行结果通过图表的方式表现出来。通过仿真实验,所设计算法在映射时间上比传统两步式算法提升了25.7%。实验过程中,选择不同的N值,物理节点收集的其它节点的跳数距离不同,虚拟网络映射效果和收益/花费比会不相同。在实际底层网络中,为了取得更大的市场、更高且持久的服务收益,各运营商会使用不同的物理设备、运营策略、通信协议等进行商业竞争。虚拟网络映射可以屏蔽底层网络中的差异,在同一个共享网络中服务不同用户,研究其映射策略将具有巨大的市场价值和现实意义。
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