基于Open vSwitch的無(wú)線網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的普及，越來(lái)越多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)在我們生活場(chǎng)景中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越重。傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有ZigBee網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，WIFI，Z-Wave網(wǎng)絡(luò)等。任何無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)都需要上傳后臺(tái)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)，研究。網(wǎng)關(guān)作為連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備發(fā)揮重要作用。網(wǎng)關(guān)集成多種網(wǎng)絡(luò)接口，采用不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)關(guān)技術(shù)層出不窮。現(xiàn)有傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)方案主要是針對(duì)特定領(lǐng)域需求，實(shí)現(xiàn)基于特定兩種指定協(xié)議互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)方案，對(duì)于這種網(wǎng)

2、關(guān)方案具有滿足特定領(lǐng)域需求，使用場(chǎng)景局限性，不具有擴(kuò)展性特點(diǎn)，很難適應(yīng)當(dāng)前越來(lái)多樣化的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)。本文研究新SDN網(wǎng)絡(luò)(軟件定義網(wǎng)絡(luò))架構(gòu)重要技術(shù)OpenFlow協(xié)議，及SDN架構(gòu)下重要產(chǎn)品Open vSwitch交換機(jī)以及傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)核心工作機(jī)制基礎(chǔ)上，研究新形勢(shì)下網(wǎng)關(guān)面對(duì)多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)如何賦予網(wǎng)關(guān)更多擴(kuò)展性；基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的思想，將網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)邏輯上劃分為數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)模塊和控制邏輯模塊并分離這兩個(gè)模塊；在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中使用Open vSwi

3、tch軟件交換機(jī)橋接網(wǎng)關(guān)中所有的網(wǎng)絡(luò)接口，構(gòu)成一個(gè)虛擬交換網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)模塊；Floodlight控制器作為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)控制邏輯模塊，利用Open vSwitch支持openFlow協(xié)議的特點(diǎn)，F(xiàn)loodlight控制器基于OpenFlow協(xié)議下發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)策略實(shí)現(xiàn)軟件定義網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模版的數(shù)據(jù)包處理邏輯。
　　傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)方案不具有擴(kuò)展性的能力，往往只針對(duì)特定領(lǐng)域需求實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議間協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)功能；網(wǎng)絡(luò)接口間交互沒(méi)有統(tǒng)一

4、管理，功能固化在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中，不具有擴(kuò)展性?；诖吮菊撐奶岢鰹閷?shí)現(xiàn)在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)接口橋接，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中定義一個(gè)多種網(wǎng)絡(luò)接口間交互的虛擬網(wǎng)絡(luò)橋接層，所有網(wǎng)絡(luò)接口通過(guò)Open vSwitch軟件交換機(jī)橋接在一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)下；網(wǎng)關(guān)下網(wǎng)絡(luò)間通信轉(zhuǎn)變成軟件交換機(jī)下兩個(gè)端口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)。新的網(wǎng)絡(luò)接口需要加入，只需要加入到Open vSwitch軟件交換機(jī)構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的擴(kuò)展。Open vSwitch軟件交換機(jī)支持Ope

5、nFlow協(xié)議，引入OpenFlow協(xié)議管理網(wǎng)關(guān)下多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的管理?；贠penFlow協(xié)議可以設(shè)置流表策略部署多網(wǎng)絡(luò)接口間通信規(guī)則，對(duì)外部節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)接口下節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置基于流表的安全訪問(wèn)控制策略，控制器下發(fā)訪問(wèn)控制策略立即生效，具有簡(jiǎn)單，快速部署的特點(diǎn)。
　　網(wǎng)關(guān)具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，是不同網(wǎng)絡(luò)間通信的中轉(zhuǎn)站。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有不同的協(xié)議格式，數(shù)據(jù)包封裝格式。阻礙了網(wǎng)關(guān)中不同網(wǎng)絡(luò)間的通信?；谶@個(gè)需求，參考現(xiàn)有研究方案，定

6、義了基于節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一封裝協(xié)議。屏蔽網(wǎng)關(guān)下網(wǎng)絡(luò)間的差異性。各個(gè)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)在應(yīng)用層以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式交互。數(shù)據(jù)協(xié)議節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)部分以網(wǎng)關(guān)下網(wǎng)絡(luò)接口IP地址和無(wú)線傳感網(wǎng)下節(jié)點(diǎn)ID兩級(jí)地址結(jié)構(gòu)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)載荷部分基于TLV(Type,Length,Value)格式封裝一個(gè)數(shù)據(jù)單元，基于TLV格式的數(shù)據(jù)單元具有自解釋特性，便于解析。
　　本文在Floodlight控制器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了基于Open vSwitch的無(wú)線網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)方案?；?/p>

7、于Open vSwitch和Floodlight以及他們之間的通信協(xié)議OpenFlow協(xié)議構(gòu)建了一個(gè)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)仿真模型。Floodlight作為控制器；Open vSwitch橋接網(wǎng)關(guān)下不同的網(wǎng)絡(luò)接口，Open vSwitch作為網(wǎng)關(guān)下多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口橋接的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)?；谶@個(gè)模型進(jìn)行了三個(gè)不同類型實(shí)驗(yàn)表明基于Open vSwitch網(wǎng)關(guān)方案設(shè)計(jì)在靈活性和可擴(kuò)展性方面展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。本文創(chuàng)新點(diǎn)有如下三個(gè)方面：第一基于Floodlight控制器部