题名 | 软件定义网络的可扩展规则管理技术研究 |
其他题名 | RESEARCH ON SCALABLE RULE MANAGEMENT TECHNOLOGY IN SOFTWARE-DEFINED NETWORKS
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姓名 | |
姓名拼音 | SU Qianpeng
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学号 | 12032186
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学位类型 | 硕士
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学位专业 | 080902 电路与系统
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学科门类/专业学位类别 | 08 工学
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导师 | |
导师单位 | 未来网络研究院
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论文答辩日期 | 2023-05-12
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论文提交日期 | 2023-06-27
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学位授予单位 | 南方科技大学
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学位授予地点 | 深圳
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摘要 | 软件定义网络是一种将控制平面和转发平面分离及开放可编程的新型网络创新架构,方便了开发人员管理和维护网络,成为了未来网络发展的趋势。软件定义网络交换机面临可扩展性问题,交换机内用于规则存储的TCAM(三态内容寻址存储器)芯片存储空间十分有限,在通用交换机内只有几千条TCAM表项,难以支持快速增长的网络应用。针对以上问题,本文研究软件定义网络的可扩展规则管理技术,包括在流量分割算法和规则放置算法上开展的研究工作。本文在流量分割算法上研究了如何减少流量分割规则所需的TCAM表项数;在规则放置算法上研究了如何减少规则放置后网络内总的TCAM表项开销。 流量分割是在多个服务器或路径上进行负载均衡的关键任务。现有的流量分割算法将多个服务的流量划分到多个服务器或路径上时,存在占用大量TCAM表项、不具备可扩展性的问题。本文提出了一种基于规则重叠的流量分割算法,即Tiramisu算法。Tiramisu算法利用TCAM芯片的SRAM宽字技术,实现了将多组服务的流量分割规则重叠压缩放置到一个Tiramisu表内,并设计了在Tiramisu表内快速查找的算法。实验结果表明,在不平衡误差为1%时,与现有的流量分割算法相比,Tiramisu算法减少了1个数量级的TCAM表项数,并实现了更高的流量分割吞吐量和快速的规则更新。 规则放置是指将网络的边缘交换机内的规则均衡放置到网络中的其他交换机内。现有的规则放置算法存在放置后规则发生膨胀,导致网络内额外的TCAM表项数开销的问题。本文提出了一种基于标签的规则放置算法,即TOP算法。TOP算法划分共享规则和非共享规则并分开放置,以避免共享规则复制到多个路径上;在数据包和交换机内设置标签位,判断数据包匹配规则的优先级,以实现规则放置前后语义不变。实验结果表明,当规则冗余度(a,b,c,d)取值为(1,2,4,6)时,在不同规则集下,与现有的规则放置算法相比,TOP算法减少了1.3倍到6.0倍的规则总数,同时实现了快速的规则放置和更小的流量开销。 |
其他摘要 | Software-defined network is a novel network architecture that separates the control plane and forwarding plane and provides an open programmable interface. This innovative architecture enables developers to manage and maintain networks more easily and has become a trend in the development of future networks. SDN switches face scalability issues, as the TCAM (ternary content-addressable memory) chips used for rule storage have limited storage space. In commodity switches, there are only a few thousand TCAM entries, making it difficult to support rapidly growing network applications. To address the above problems, this paper proposes the scalable rule management technology of software-defined networks, including research work conducted on traffic splitting algorithms and rule placement algorithms. This paper investigates how to reduce the number of TCAM table entries required for traffic splitting rules in the traffic splitting algorithm, and how to reduce the overall TCAM table entry overhead in the network after rule placement in the rule placement algorithm. Rule placement is a method of evenly distributing the rules inside the edge switches of a network to other switches in the network. Existing rule placement algorithms suffer from the problem of rule inflation and additional TCAM table entry overhead in the network after placement. This paper proposes a label-based rule placement algorithm, called the TOP algorithm. The TOP algorithm divides shared and non-shared rules and places them separately to avoid replicating shared rules on multiple paths. It also sets label bits in packets and switches to determine the priority of matching rules, thus achieving semantic consistency before and after rule placement. The experimental results show that when the redundancy degree of rules (a, b, c, d) is set to (1, 2, 4, 6), under different rule sets, compared with the existing rule placement algorithms, the TOP algorithm reduces the total number of rules by 1.3 to 6.0 times, while achieving fast rule placement and smaller traffic overhead. |
关键词 | |
其他关键词 | |
语种 | 中文
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培养类别 | 独立培养
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入学年份 | 2020
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学位授予年份 | 2023-06
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参考文献列表 | [1] 张丹. 软件定义网络中负载均衡路由算法研究[D]. 重庆邮电大学, 2017. |
所在学位评定分委会 | 电子科学与技术
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国内图书分类号 | TP393
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来源库 | 人工提交
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成果类型 | 学位论文 |
条目标识符 | http://sustech.caswiz.com/handle/2SGJ60CL/544148 |
专题 | 未来网络研究院 |
推荐引用方式 GB/T 7714 |
苏乾鹏. 软件定义网络的可扩展规则管理技术研究[D]. 深圳. 南方科技大学,2023.
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条目包含的文件 | ||||||
文件名称/大小 | 文献类型 | 版本类型 | 开放类型 | 使用许可 | 操作 | |
12032186-苏乾鹏-未来网络研究院(5838KB) | -- | -- | 限制开放 | -- | 请求全文 |
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