多单元散列表与TCAM结合的OpenFlow流表查找方法

在Open Flow网络中,交换机通过标准化的接口接受基于流的规则,执行基于流的报文处理。流表的查找是Open Flow交换机的核心功能,TCAM以其优异的性能广泛用于Open Flow流表的查找,然而基于TCAM的Open Flow流表查找具有较高的成本与能耗。为了降低流表查找的成本与能耗,提出了多单元散列表与TCAM结合的Open Flow流表存储与查找的方法。通过理论分析与仿真测试,给出了查找结构成本优化后的散列表、TCAM的容量配置;在该配置下,Hash-TCAM流表查找结构比单纯使用TCAM的方案节约90%以上的成本,有效降低了能耗,同时保持了相近的查找性能。

OpenFlow交换机流表溢出缓解技术研究综述

软件定义网络的转发控制分离、集中控制、开放接口等特性使网络变得灵活可控,其架构得到了充分的发展.由于与各种云化业务的良好结合,软件定义网络(software defined networking,SDN)在近些年来得到了大量的商业部署.在基于OpenFlow的SDN架构中,为了实现流表项的快速查找、掩码匹配等目标,商业部署的硬件交换机大多使用三态内容寻址存储器(ternary content addressable memory,TCAM)来存储控制器下发的流表项.但受限于TCAM的容量和价格,目前商用OpenFlow交换机至多能支持存储数万条流表项,导致其存在因突发流和流表攻击等原因而产生流表溢出问题,严重影响了网络性能.因此,如何建立高效的流表溢出缓解机制引起了研究人员的广泛关注.首先对OpenFlow交换机流表溢出问题产生的原因及其影响进行了分析,在此基础上按照流量突发和攻击行为2种情况归纳对比了流表溢出缓解技术的研究现状,总结分析了现有研究存在的问题与不足,并展望了未来的发展方向和面临的挑战.

ADAFT:SDN大规模流表的适应性深度聚合存储架构

为解决软件定义网络(SDN)数据平面中的三态内容可寻址存储器(TCAM)资源紧张问题,提出了一种基于内容表项树的SDN流表深度聚合方法,进而构建一种SDN大规模流表的适应性深度聚合存储架构ADAFT。该架构放宽了聚合表项之间的汉明距离要求,构建内容表项树聚合动作集不同的流表项,显著提高了流表聚合程度。设计了一种TCAM装载率感知的内容表项树动态限高机制,以降低流表查找开销。同时,提出了一种TCAM装载率感知的表项聚合适应性选择策略,以均衡流表聚合程度和查找开销。实验结果表明,ADAFT架构的流表压缩率明显高于现有方法,最高可达65.74%。

PVA纤维对水泥基复合材料流动性能及力学性能的影响

研究三种长径比及三种不同体积掺量的PVA纤维对水泥基复合材料流动性能和力学性能的影响。结果表明:随纤维体积掺量的增加,各组胶砂拌合物的调桌流动度数值均呈现出逐渐下降的变化趋势,在相同体积掺量下,直径31μm、长度6mm的纤维对拌合物流动性影响更显著一些;为使得胶砂拌合物具有较好的工作性,可振捣成型密实,将PVA纤维体积掺量控制在0.4%以内作为适宜的纤维体积掺量范围;随龄期的增长,三种规格纤维对水泥基复合材料的抗折强度、抗压强度均随纤维体积掺量的增加而增加,且PVA纤维对水泥基复合材料抗折强度的影响较其抗压强度显著,直径40μm、长度12mm的纤维较其他两种规格的纤维不仅能显著改善水泥基复合材料的早期强度,且对其后期强度的发展也很有利。

提高软件定义网络交换机存储能力的流表压缩算法

针对目前软件定义网络(SDN)中流表规模不断增大且存储效率较低的问题,提出了一种新的提高SDN交换机存储能力的流表压缩算法。首先对传统前缀编码算法分析,发现2的指数幂(2 n)范围编码后字符串最高有效位递增,且其余低位均为通配符;其次对流表中范围字段按照2的指数幂进行分割,得到多个范围字段,利用最高位和通配符实现仅用一条表项编码2的指数幂范围字段,其他范围字段采用前缀编码;最后将编码结果存储至不同三态内容寻址存储器,进行分类存储。实验结果表明,与已有的算法相比,所提流表压缩算法在独立于流表内容的基础上具备更高的更新速度与更低的最坏情况拓展比,在防火墙类型规则集编码后平均可减少86%和83%的表项数量,且不需要占用额外比特位,从更细粒度层次实现了存储空间的优化使用,具有良好的应用前景。

信息审计系统中内容关联还原的设计与实现

互联网的飞速发展给信息审计系统中的内容还原提出了新的挑战。为了实现完整的内容还原,引入双向内容流表结构,实现了基于TCP序列号偏移的数据包存储,避免了数据包重传/乱序带来的问题。设计了基于IP对哈希索引的多连接关联还原,实现了多连接传输同一内容的准确还原。为了提高还原的性能,设计了基于多分配子的静态内存池,理论分析了优化的分配子大小设置问题。最后,以HTTP内容还原为例,验证了还原系统。

SDN流表更新的调度与快速响应

软件定义网络(SDN)中,流表规则匹配域之间相互重叠,使得流表更新问题变得复杂。一条更新规则往往会触发多条三态内容寻址存储器(TCAM)表项移动,导致更新时间长。另外,现有SDN交换机采用的TCAM多为单端口设计,当TCAM进行流表更新时,数据包查找会被阻塞,导致数据平面的转发性能受到影响。因此,如何实现快速更新并保障数据包查找,是提高网络性能的一个重要研究问题。该文以采用TCAM查找方案的SDN交换机为硬件基础,设计并实现了流表更新系统。多个网络应用的更新经过前端整合并同时下达时,系统对规则之间的依赖关系进行高效检测,赋予延时需求高的规则高优先级,使其能得到快速响应。该更新算法不会阻塞TCAM查找,可以实现查找和更新穿插执行。实验结果表明:通过采用不同的调度策略,系统性能在更新优先策略与查找优先策略之间取得了平衡。