SDN網(wǎng)絡(luò)中資源偏好感知的路由與內(nèi)容緩存機(jī)制研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的兩大方向。通過轉(zhuǎn)發(fā)平面和控制平面的分離，SDN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)分布式網(wǎng)絡(luò)到集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。鑒于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)越來越多的內(nèi)容分發(fā)的需求，通過內(nèi)容命名和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存等方式，ICN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)主機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)到信息（內(nèi)容）為中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。將SDN和ICN融合成軟件定義信息中心網(wǎng)絡(luò)(SD-ICN),可同時繼承SDN和ICN網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對ICN網(wǎng)絡(luò)的集中控制。SD-IC

2、N控制平面可以通過編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯決策，而轉(zhuǎn)發(fā)平面只需根據(jù)控制平面的指令執(zhí)行簡單的操作。SD-ICN正得到越來越多的研究者的關(guān)注。
　　SDN網(wǎng)絡(luò)控制平面基于OpenFlow協(xié)議實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)平面的集中管理，并通過向OpenFlow交換機(jī)下發(fā)流表控制交換機(jī)的行為。OpenFlow交換機(jī)的流表存儲基于三態(tài)內(nèi)容尋址存儲器(TCAM)實(shí)現(xiàn)。TCAM查詢速度快、能耗高，導(dǎo)致可用TCAM資源受限，因此交換機(jī)的流表資源是有限的昂貴資源?，F(xiàn)有一些

3、ICN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（如命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)NDN）很難實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的集中控制，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容查找效率低，內(nèi)容路由不可靠。同時，ICN網(wǎng)絡(luò)的on-path緩存策略（如LCE）使得流行內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)中大量復(fù)制，導(dǎo)致緩存冗余。針對上述問題，本文分別提出了對應(yīng)的路由和緩存策略，以有效使用網(wǎng)絡(luò)資源。論文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　(1)針對SDN網(wǎng)絡(luò)中流表和帶寬資源有限性的問題，本文首先提出了SDN網(wǎng)絡(luò)中資源偏好感知的批路由策略BRP-SA。SDN網(wǎng)絡(luò)中有限的交

4、換機(jī)流表資源限制了流經(jīng)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)流數(shù)目，有限的帶寬資源限制了流經(jīng)鏈路的業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)流量。BRP-SA將業(yè)務(wù)流分為長流和短流，并基于業(yè)務(wù)流特點(diǎn)分別定義帶寬資源偏好和流表資源偏好度?；赟DN網(wǎng)絡(luò)集中控制的特點(diǎn)，BRP-SA提出使用批路由策略處理多個同時到達(dá)SDN控制器的業(yè)務(wù)流請求。仿真結(jié)果表明，BRP-SA算法可以有效地均衡流表資源和帶寬資源的使用，因此可以使網(wǎng)絡(luò)接納更多的業(yè)務(wù)流請求。
　　(2)本文將SDN和ICN融合，提出了一種新

5、的SD-ICN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并擴(kuò)展OpenFlow協(xié)議使其支持內(nèi)容相關(guān)的操作。SD-ICN實(shí)現(xiàn)了對ICN網(wǎng)絡(luò)的集中控制，亦簡化了ICN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容相關(guān)的操作流程。針對緩存策略，本文基于SD-ICN網(wǎng)絡(luò)集中式的特點(diǎn)，提出了SD-ICN網(wǎng)絡(luò)中資源偏好感知的反應(yīng)式鄰居緩存策略PRNC。PRNC考慮了內(nèi)容請求的流行度及其對鏈路帶寬和節(jié)點(diǎn)存儲資源的偏好度，充分利用了內(nèi)容請求和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶匦?，將網(wǎng)絡(luò)流行內(nèi)容緩存在內(nèi)容請求者的鄰居節(jié)點(diǎn)。仿真結(jié)果表明PRNC可