基于OpenFlow的未来网络架构关键技术研究

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互联网的构架最初设计于20世纪六七十年代,以IP为核心,近年来互联网创新应用的不断涌现,人们对互联网的规模、功能和性能等方面的需求越来越高,互联网正面临着严重的技术挑战,主要包括:网络设备繁多,网络地址严重不足,很难大规模扩展;网络带宽和性能不能满足用户的需求。为了从根本上解决现有网络的问题,就必须重新定义网络构架。目前热门的未来网络构架主要有两种:软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)和内容中心网络(Information-Centric Networking,CCN)。SDN提出了一种控制与转发分离的新型网络构架,这种网络技术既增加了网络互连设备控制的灵活性,降低了网络成本,也提供了巨大的可编程性。CCN将网络中的一切看成是信息,改变传统网络的主机互连特点,将信息内容作为核心对象,通过内容的名字表示每一个信息。本文从技术的角度分析了未来网络的主要技术,包括SDN控制平面和数据转发平面技术;OpenFlow协议;CCN构架和CCN缓存策略。主要工作是从网络融合的角度提出了一种支持CCN的SDN网络构架,分析所提网络构架的特点;总结该网络构架功能要点有三个,解析和处理CCN数据包,网内缓存,基于内容缓存库(Cache Store,CS)、待请求表(Pending Interest Table,PIT)、信息转发表(Forwarding Information Base,FIB)表的转发;设计了网络构架中关键组件,包括CCN控制器、OpenFlow交换节点、内容缓存节点、内容请求节点和内容提供节点;分析了所提网络架构的基本通信流程;并实现了支持CCN的SDN网络构架关键模块。在本文的最后,作者搭建了实验测试平台,利用Mininet,Open vSwitch等工具测试了 CCN关键模块,通过对网络连通性、拓扑发现、内容转发功能等三个项目的测试,验证了对本文设计的网络构架的可行性和实用性。
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