基于博弈論的SDN中應用與網(wǎng)絡資源分配沖突解決方案.pdf

1、在進行網(wǎng)絡資源分配時，應用與網(wǎng)絡的優(yōu)化目標并不一致。應用的優(yōu)化目標往往是最佳的用戶體驗，而網(wǎng)絡的優(yōu)化目標往往是負載均衡、節(jié)能等。這些目標之間常常是相互矛盾的。此外，應用和網(wǎng)絡擁有不同的決策變量。網(wǎng)絡可以通過調(diào)整業(yè)務的路徑、帶寬等決策變量來達到其優(yōu)化目標。而應用也有自身的決策變量，例如分布式Web應用可以控制每個請求被哪個服務器來響應。很明顯，網(wǎng)絡與應用所做的決策是相互影響的。但各自在決策時都采取理性的、非惡意的態(tài)度，都努力追求雙贏。此時

2、的資源分配模型是基于博弈論的框架。已有研究表明，如果沒有合適的協(xié)調(diào)機制，應用與網(wǎng)絡的決策各自交替進行，則一般情況下二者是不會收斂的，網(wǎng)絡性能會持續(xù)振蕩，而且即使收斂，收斂后的解也不一定是全局意義上的最佳解。
　　本文基于以上現(xiàn)狀，以“應用與網(wǎng)絡合作的資源分配”作為核心理念，尋求基于博弈論的應用與網(wǎng)絡合作方案，目的是為了解決應用與網(wǎng)絡沖突、折中雙方利益。
　　本文第二章首先研究了上層應用是Overlay的場景下，應用與網(wǎng)絡的跨

3、層博弈問題。應用和網(wǎng)絡的重復博弈，結果振蕩不收斂、性能差。為了減少博弈的振蕩，本文提出了一種協(xié)作的資源分配方案NFOR。較之非合作重復博弈，NFOR振蕩小、應用和網(wǎng)絡的性能都得到提升。
　　NFOR中振蕩雖減小但仍然存在，使得整個系統(tǒng)的消耗仍然存在。且在現(xiàn)實中，網(wǎng)絡和應用的地位一般是不對等的，網(wǎng)絡掌握著更多的信息，擁有整個網(wǎng)絡流量的決策權。所以本文第三章將應用和網(wǎng)絡之間的跨層博弈建模為Stackelberg博弈，設計SGA算法求解

4、Stackelberg均衡解，提出了基于Stackelberg博弈的應用與網(wǎng)絡資源分配沖突解決方案，仿真結果不振蕩，且Stackelberg方案達到了網(wǎng)絡利益和應用利益的折中。
　　基于Stackelberg博弈的方案主要是站在網(wǎng)絡的角度進行資源分配，網(wǎng)絡如果在Stackelberg博弈中愿意適當犧牲自身的利益，則可以得到更有利于應用的方案?；谶@些考慮作者創(chuàng)造性地提出了網(wǎng)絡與應用合作的友好博弈模型Friendly Stackel

5、berg(FS)，提出了對應用的友好機制，并設計FSA算法，探究了不同的友好系數(shù)下FS的折中效果。第三章的結論是Stackelberg博弈可以解決多種應用和網(wǎng)絡之間目標的沖突，還可以利用Friendly Stackelberg達到不同的折中效果。
　　除了上述研究的場景外，現(xiàn)實中，應用與網(wǎng)絡的資源分配還有一些典型的、具有現(xiàn)實意義、值得研究的場景。所以第四章對以下場景的Stackelberg博弈的適用性問題進行了研究。
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6、1)多個Overlay共同運行于ISP之上時，多個Overlay和ISP 之間多個追隨者的Stackelberg博弈。
　　(2)內(nèi)容服務提供商的服務器選擇和ISP的Stackelberg博弈。
　　(3)非完全信息場景下，網(wǎng)絡未知應用業(yè)務信息時的Stackelberg博弈。
　　第五章基于Floodlight和Mininet搭建SDN實驗平臺驗證理論仿真部分的結論。本章包括實驗平臺的設計思路、實驗平臺的部署