DAFT:一种OpenFlow大规模流表区分存储与加速查找架构

软件定义网络作为一种数据转发与逻辑控制相解耦的创新网络范式,当采用OpenFlow协议进行大规模部署时,其数据平面的流表规模急剧增大,对OpenFlow交换机的流表存储资源和分组转发性能提出了严峻的挑战.对此,本文构建了一种OpenFlow大规模流表区分存储与加速查找架构DAFT.该架构根据流量分布特性将OpenFlow网络流区分为重要流和次要流,进而采用TCAM和SRAM分别存储其标识字段,并采用DRAM单独存储其内容字段,有效缓解OpenFlow流表存储资源紧张问题.针对重要流/次要流区分问题,在分析传统大象流/老鼠流区分方法的基础上,基于OpenFlow网络流的包成批特性,提出活跃流/空闲流区分方法,以提高TCAM命中率.针对SRAM流表查找性能瓶颈,利用掩码访问不均匀的特点,采用"往前移1"启发法自适应调整掩码顺序,以减少后续数据包的掩码失败探测次数;利用掩码探测多数会失败的特点,借助计数型布鲁姆过滤器预测元组查找失败结果,从而绕过对应的子流表遍历过程.最后,借助骨干网络流量样本,对本文所提DAFT流表架构的查找性能进行实验评估.实验结果表明:DAFT流表架构的TCAM命中率、SRAM平均查找长度和平均流表访问时间均明显优于传统的大象流/老鼠流架构,且稳定性强,有效提升了OpenFlow交换机的分组转发性能.

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%。

基于包成批特性的OpenFlow流表高效区分存储算法

随着OpenFlow流表规模的不断增大,容量有限的TCAM资源难以满足OpenFlow流表的存储需求.本文采用TCAM和SRAM相结合,给出了一种OpenFlow流表区分高效存储算法.该算法基于网络包成批特性,将OpenFlow流区分为少量的包成批流和大量的包稀疏流,并设计包成批流识别方法和流表项替换方法,将对应的流表项动态区分存储在TCAM和SRAM中,以解决OpenFlow流表存储空间有限问题,进而提高流表查找性能.采用实际网络流量样本,评估所提的流表区分算法的性能.结果表明:所提算法的TCAM命中率明显高于目前主流的大象流/老鼠流区分算法,增强了OpenFlow流表存储的动态适应能力,有效提高了OpenFlow流表查找性能,从而满足大规模流表的存储需求.

MTS:基于多级流表技术的OpenFlow控制器架构

基于多级流表技术提出一种新型OpenFlow控制器架构MTS,MTS有效地利用多级流表的能力,并充分体现了面向服务的设计思想,基于MTS实现简单的原型系统,为模型的可行性提供有力支持。

基于OpenFlow流表的云网络异常行为主动监测和处理

云数据中心的网络异常行为不仅对网络设备造成严重业务负荷,同时也显著影响云用户使用体验。云计算环境中的共享资源模式和云用户迥然不同的业务形态,使得网络分析和异常行为定位变得更加困难。本文针对云数据中心的网络异常行为进行特征提取和分析,并基于SDN云数据中心的网络架构和原理进行深度剖析,总结出基于OpenFlow流表的网络异常行为判定方法。同时采用自动化运维手段,制定了一套网络异常行为自动化检测和封堵的智能系统,实现对网络异常行为的快速处理。

探究Openflow流表的存储性能优化

软件定义网络SDN是一种新出现的体系框架。在一个集成化控制平台,运维和管理,统一下发策略,网络设备配置等。SDN已成为未来网络研究领域热点之一。目前,其OpenFlow性能问题仍然制约着大规模网络的应用。因此,优化OpenFlow流表性能存在巨大的价值于意义。本文从OpenFlow流表特性及功能度量标准,OpenFlow流表存储方向进行分析,进而优化OpenFlow流表转发性能。

一种基于标签交换的OpenStack SDN网络高效多流表方案

在Open Stack云计算平台中采用基于SDN技术的网络架构是当前的一个技术发展趋势,因为其可以很好的满足Open Stack在网络管理方面的灵活性和敏捷性需求。其中基于Open Flow流表为虚拟机提供各种二层和三层网络功能是实现高效的网络通信的关键。针对Open Stack平台的网络需求特性,该文提出了一种基于标签交换的SDN网络高效多流表方案,通过多流水线有效降低SDN网络流表数量,提高网络通信的效率,具备适应不同云计算平台的能力和网络功能扩展能力,从而可为Open Stack提供高效的SDN组网实现方案。

基于传统交换机实现OpenFlow功能

随着OpenFlow技术的发展,各大网络厂商相继研发OpenFlow交换机.由于OpenFlow协议版本快速更新,网络厂商不敢盲目定制硬件.立足现有商业交换机的硬件平台,不改变交换机硬件,采用软件方式统一有效的管理交换机现有的硬件存储表,实现OpenFlow超长的流表项匹配和复杂的行为,研发出一款支持多流表查找的交换机,并完成了多流表交换机模型建模,完成数据包多流表查找的时间延迟分析,得到多流表查找的延迟函数,并测量了多流表处理的性能,为后续OpenFlow多流表实现具有一定的指导意义.

TCAM存储高效的OpenFlow多级流表映射机制

基于流表的转发机制为OpenFlow提供了灵活的可编程能力，但是随着网络功能的不断膨胀，OpenFlow交换机中的流表规模呈现出不断增长的趋势，这些流表难以在交换机有限的三态内容寻址存储器（TCAM）中进行存储，成为网络发展的一个瓶颈。为了高效地利用有限的TCAM资源进行流表存储，该文提出一种OpenFlow多级流表结构及其映射算法，将单一流表映射到多级流表中进行高效存储和查找。仿真结果表明：该文所提方法比单一流表的存储方法节省17％～95％的TCAM资源。这对OpenFlow数据平面查找结构及其扩展性设计具有重要意义。

一种高效的OpenFlow流表存储与查找实现方法

目前Open Flow流表的存储与查找还面临一些挑战,如流表项匹配字段数量的不断增加、流表规模的爆炸性增长以及实现Open Flow硬件交换机的端口线速处理更加困难.针对这些问题,本文提出了一种高效的Open Flow流表存储与查找实现方法.该方法将Open Flow流表划分成多个规模更小、匹配字段更少的子流表,进一步根据字段匹配类型将子流表切分成多个字段,不同字段采用不同的算法和硬件进行存储和查找,得到字段匹配结果后再结合汇总表查找从而得到子流表的匹配结果.通过划分流表与切分子流表来压缩流表存储空间,根据子流表的查找选择和子流表内部查找优化来减少查找过程中硬件资源开销.通过大量模拟实验表明,该存储与查找方法能够压缩50%左右的存储空间,且可以有效减少流表项匹配过程中80%硬件资源的消耗.

基于SDN的卫星网络及南向接口协议扩展

针对卫星通信系统配置更新不灵活、管理复杂等问题,将软件定义网络框架引入卫星网络。简要介绍基于SDN的星地混合网络架构,分析SDN架构中的南向接口协议在卫星网络中的适用性。针对卫星交换节点特性与功能,扩展和增强南向接口OpenFlow协议的功能,以利用多流表架构实现卫星节点多粒度交换,增加对微波端口特性的支持,通过控制器实时获取卫星性能参数,达到对卫星网络节点的灵活配置。

软件定义网络控制器安全策略部署

针对SDN(软件定义网络)环境下的安全问题,文章提出一种在SDN控制器上部署安全策略的方案,主要实现SDN防火墙的网站过滤设计。首先设计用户访问的网站的检测过滤模块,其次通过软件设计API(应用程序编程接口)方式实现网络的安全访问控制,最后设计数据库存储拦截过滤规则和拦截日志。通过系统测试表明该安全架构具有良好的可靠性应用。