基于SDN的Qos差异化服务系统设计

1. 研究背景与意义

1.1 研究背景

1.1.1 网络流量增长与业务多样化

• 互联网业务的发展带来了数据流量的井喷式增长。
• 多媒体业务对网络服务质量提出了更高的要求。

1.1.2 SDN技术优势

• SDN技术通过控制层与转发层的解耦，提高了网络的灵活性和动态性。
• SDN能够根据网络实时状态灵活调整业务数据流的传输路径。
• SDN架构下的中心化控制增强了网络的安全性和可靠性。

1.2 研究现状

1.2.1 SDN技术的发展

• SDN技术自2006年起源于斯坦福大学，经历了多年的发展。
• 2008年，OpenFlow协议的提出推动了SDN技术的进一步发展。
• 2013年，OpenDaylight控制器的推出标志着SDN技术的成熟和普及。

1.2.2 国内外研究进展

• 国内研究方面，中科院计算所、清华大学等机构积极参与SDN技术的研究。
• 2016年，资本市场对SDN领域的企业如云杉网络和大河云联投资，推动了中国SDN产业的发展。

1.3 研究内容

1.3.1 研究目的

• 设计基于SDN架构的QoS差异化方案，提高网络管理和控制的灵活性和效率。

1.3.2 研究方法

• 使用Ubuntu 20.04系统实现SDN网络架构的仿真实验。
• 通过OpenDayLight控制器、OVSDB协议和QoS技术进行流量管控。

1.4 论文内容安排

1.4.1 章节安排

• 第一章：引言
• 第二章：相关技术
• 第三章：基于SDN的QoS差异化方案设计
• 第四章：基于SDN的QoS差异化方案的实现与部署
• 第五章：验证测试
• 第六章：总结与展望

2. 相关技术

2.1 软件定义网络（SDN）

2.1.1 SDN概述

• SDN通过数据控制分离和集中控制，优化了网络设备的数据通信与转发功能。
• ONRC和ONF对SDN的定义各有侧重，但都突出了SDN的灵活性和适应性。

2.2 基于SDN的QoS技术

2.2.1 传统网络QoS技术

• 传统网络QoS技术在应对流量增长和业务多样化方面存在局限性。

2.2.2 ODL架构

• ODL（OpenDayLight）是一个开源的SDN控制器平台，支持多种网络协议和接口。

2.2.3 测试工具

• Mininet是一个开源的SDN仿真平台，可以模拟SDN网络环境。
• OVS（Open vSwitch）是一个开源的数据包处理软件，用于模拟和测试SDN环境。

2.2.4 计量表

• 计量表（Meter）是SDN中用于流量监控和控制的重要组件。

2.3 本章小结

2.3 本章小结

• SDN技术在流量管控领域具有明显优势，是未来网络流量管理的主要选择。

3. 基于SDN的QoS差异化方案设计

3.1 QoS流量控制方案

3.1.1 总体逻辑结构

• 设计了控制层与应用层的交互逻辑，实现QoS流量控制。

3.1.2 控制层架构

• 采用ODL开发架构，通过MD-SAL服务实现流表项和计量表项的插入、删除和更新。

3.1.3 应用层架构

• 应用层通过调用REST API与控制器交互，实现流表和meter表的配置。

3.2 控制层设计

3.2.1 ODL开发架构

• 介绍了ODL的架构和开发流程。

3.2.2 ODL开发流程

• 详细描述了ODL二次开发的步骤和注意事项。

3.3 应用层设计

3.3.1 开发环境

• 介绍了应用层的开发环境和需求分析。

3.3.2 应用层需求分析

• 分析了应用层的功能需求和性能要求。

3.3.3 详细设计

• 详细设计了应用层的架构和功能模块。

3.3.4 数据库设计

• 设计了应用层所需的数据库结构和数据模型。

3.4 测试方案设计

3.4 测试方案设计

• 设计了详细的测试方案，包括测试环境搭建和测试用例设计。

3.5 本章小结

3.5 本章小结

• 提出了基于SDN的QoS差异化方案，并通过详细的架构设计和测试方案确保方案的可行性和稳定性。

4. 基于SDN的QoS差异化方案的实现与部署

4.1 数据平面层实现部署

4.1.1 Mininet的安装

• 介绍了Mininet的安装过程和注意事项。

4.1.2 OVS的安装

• 介绍了OVS的安装方法和配置步骤。

4.2 控制层实现部署

4.2.1 ODL的安装

• 介绍了ODL的安装流程和配置方法。

4.2.2 ODL二次开发的实现

• 详细描述了ODL二次开发的实现过程和关键步骤。

4.3 应用层实现部署

4.3.1 应用调用REST API

• 介绍了应用层如何调用ODL提供的REST API。

4.3.2 调用控制器下发QoS规则

• 描述了应用层如何通过REST API调用控制器下发QoS规则。

4.4 开启差异化QoS

4.4.1 启动基于SDN的QoS差异化服务系统APP

• 介绍了如何启动和运行基于SDN的QoS差异化服务系统APP。

4.4.2 APP账户注册或登录

• 介绍了APP的用户注册和登录流程。

4.5 本章小结

4.5 本章小结

• 详细介绍了基于SDN的QoS差异化方案的实现和部署过程，为后续的测试和验证提供了坚实的基础。

5. 验证测试

5.1 搭建基于Mininet网络仿真架构

5.1.1 搭建网络拓扑

• 介绍了如何使用Mininet搭建所需的网络拓扑。

5.1.2 OVS设置

• 描述了如何配置OVS以支持SDN环境。

5.2 QoS差异化流量管控服务的配置

5.2.1 在App操作界面更新拓扑、流表、meter表

• 描述了如何在APP中配置和更新拓扑、流表和meter表。

5.2.2 设置meter表配置信息

• 介绍了如何设置meter表以实现流量监控和控制。

5.2.3 下发流表

• 描述了如何通过控制器下发流表以实现流量转发。

5.3 测试结果及分析

5.3.1 未有流量管控下的测试

• 描述了在无流量管控情况下网络性能的测试结果。

5.3.2 QoS差异化流量管控下的测试

• 描述了在QoS差异化流量管控下网络性能的测试结果。

5.3.3 模拟传统网络流量管控测试

• 描述了模拟传统网络流量管控下网络性能的测试结果。

5.3.4 分析结论

• 分析了测试结果，得出基于SDN的QoS差异化方案在流量管控方面具有明显优势的结论。

5.4 本章小结

5.4 本章小结

• 通过详细的测试和分析，证明了基于SDN的QoS差异化方案在流量管控方面的优越性能。

6. 总结与展望

• 总结了基于SDN的QoS差异化方案的研究成果，包括方案设计、实现与测试。
• 展望了未来研究的方向，包括进一步优化QoS策略和扩展SDN在网络管理中的应用。

参考文献

致谢