软件定义固定网络的仿真实现文献综述
2020-04-14 20:02:20
伴随着云计算、大数据的迅速兴起，人们对数据业务的流量要求越来越大。而相比于互联网日新月异，不断创新多变的应用层，网络层的发展却越来越跟不上步伐，显得愈发死板不够兼容灵活。而网络层日益落伍的根源则是控制网络运行的软件都是内嵌入路由器或是交换机中，并且交换器或是路由的软件操作标准又是不太一致的，所以就造成了路由器/交换机的复杂度大大提高，造成了很大的流量阻塞和资源浪费。
作为下一代互联网解决方案的软件定义网络技术( SDN, Sofware-DefinedNetworking)为网络融合提供了技术支持其转发层与控制层分离并网络智能和状态集中化的思想能够较好的解决一体化网络结构层面的架构组织的难题,同时软件定义网络中基于流表的匹配方式，有效解决了异构网络数据包转发导致的信息互通的难题。SDN技术的使用能实现运行在云端自身内部的应用程序接管引导网络流量的任务，实现跨服务器装载平衡设备，以及自动地调节网络构造来适时给出最快最高效的数据路径，达到简化工作、降低网络成本的效果。
SDN技术出现以来，国内外科研院校、设备厂商、互联网企业、IT服务商以及电信运营商等都在积极研究，不断探索和尝试，推进其商用进程。目前SDN主要应用于企业内部组网或数据中心组网。首先以谷歌、亚马逊、雅虎、微软、Facebook为代表的国际互联网公司和百度、腾讯、新浪、阿里巴巴为代表的国内互联网企业都在进行SDN技术应用的积极探索。谷歌构建的B4网络无疑是当前最著名、最有影响力的SDN技术应用案例，使资源利用率从30%提升到了90%以上，极大地节省了成本。谷歌B4网络的成功使神秘且充满学院派气质的SDN技术走上了商用的道路。腾讯也提出了构建基于Overlay的SDN实现边缘智能网络，将虚拟网络与物理网络解耦，能有效提高数据中心间的带宽利用率，减小故障收敛时间，从而提升用户体验。中国移动已经在国内、北美两地开展了2次大规模的测试，针对7个厂家的控制器、10个厂家的OpenFlow交换机搭建测试环境，进行OpenFlow标准、功能、性能、SDN应用等测试，成功演示了基于OpenFlow的SDN化PTN原型系统。最后主流设备厂商已研发生产SDN设备，并推出SDN交换机产品和解决方案。由于各厂商对SDN标准的不同理解，厂商SDN标准的支持程度也各不相同。因此需要促进SDN协议的更新和完善，推动SDN产业的发展。
软件定义网络是一种新型的网络架构,其核心思想是将网络设备控制与数据传送分离开来,通过软件实现网络流量的灵活控制,为核心网络及应用提供了良好的平台。鉴于搭建固网网络实体实验平台成本过于高昂，本课题目的通过研究和设计，完成在Mininet仿真平台上实现对软件定义固定网络的仿真，为SDN的学习和研究提供便捷的平台。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}基本内容和目的：对于实现SDN固网仿真，采用Python编程，搭建 Mininet仿真软件模拟实现 OpenFlow 仿真环境，成功实现PC机不停的发出访问请求时，控制层能够控制网络自动交替轮流将访问请求转发到 2个服务器，最终实现负载均衡的SDN仿真实践。在仿真过程中，通过Mininet仿真平台中Python编程实现不同功能的应用程序，架构定义仿真网络拓扑，最后通过控制器和南向接口（OpenFlow）以流表的形式下发到网络设备中，从而完成网络的配置通过软件定义固定网络仿真，深入学习SDN技术原理，理解软件和网络结合的思想。学习SDN重要部件的作用，理解SDN三层的体系结构，包括转发层（又称为基础设施层）、控制层和业务层的不同作业。学习SDN网络中获取转发层中网路设备的实时状态信息，研究SDN网络故障排除、处理。
技术方案：课题采用虚拟机搭建仿真环境，首先安装虚拟机VMwareWork Station，并安装Linux操作系统。在Linux部署Mininet仿真平台，使用python语言编程实现自定义负载均衡网络拓扑，仿真平台通过OpenFlow下发程序实现网络自定义配置，最终实现仿真网络的正常运行。
3. 参考文献[1]赵慧玲,冯明,史凡. SDN——未来网络演进的重要趋势[J]. 电信科学,2012,(11):1-5.doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2012.11.001.
[2]舒文琼. SDN领域两大组织角力OpenFlow协议为共性特征[J]. 通信世界,2013,(25):44.doi:10.3969/j.issn.1009-1564.2013.25.032.
[3]李艳,郝志安,李宁,等. 基于mininet的SDN架构仿真研究[J]. 计算机与网络,2014,(5):57-59
[4]李锐,叶家炜,何东杰,等. 基于Open vSwitch的虚拟网络访问控制研究[J]. 计算机应用与软件,2014,(5):308-311.doi:10.3969/j.issn.1000-386x.2014.05.078.
