流数据驱动的多模态网络转发

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作者 吴剑松 谭小彬 +2 位作者 袁莘智 琚可欣 骆汉光 《电信科学》 北大核心 2025年第4期95-106,共12页

近年来通信技术发展迅速,传统传输控制协议/因特网互联协议(transmission control protocol/Internet protocol,TCP/IP)网络瘦腰结构的弊端凸显,新网络架构协议相继被提出,多种模态网络将长期共存。传统的网络转发方案难以适应多模态网... 近年来通信技术发展迅速,传统传输控制协议/因特网互联协议(transmission control protocol/Internet protocol,TCP/IP)网络瘦腰结构的弊端凸显,新网络架构协议相继被提出,多种模态网络将长期共存。传统的网络转发方案难以适应多模态网络的动态变化特性,且存在时延高、成本高等问题。基于此,提出了一种流数据驱动的多模态网络转发方案和基于强化学习的多模态网络转发算法。针对多模态网络动态变化的特点,设计了基于可编程数据平面的多模态网络转发方案。该方案包含负责网络信息采集的带内网络遥测(in-band network telemetry,INT)采集模块、解析和过滤网络流的网络流处理模块、识别和分流多模态网络流的模态处理模块、提供网络功能的服务功能模块、负责转发的数据转发模块、用于数据缓存的缓存模块,以及生成和下发转发策略的节点控制模块。利用编写协议无关的包处理器(programming protocol-independent packet processor,P4)编程语言协议无关的特性,该方案可以支持多个网络模态的共生共存,且通过可编程交换机硬件可以有效提高转发效率。同时,针对可编程交换机通过表的方式进行数据更新的特点,提出了基于强化学习的多模态网络转发算法,并针对可编程硬件限制进行适配,根据多模态网络流的状态,为流选择合适的转发端口,以实现多模态网络的高效转发。在未来网络试验设施(China Environment for Network Innovation,CENI)中完成了转发算法的实现和测试,验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 多模态网络 网络转发 可编程数据平面

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基于网络时延的SDN逻辑一致性策略研究 被引量：8

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作者 宋海权 郭进 +3 位作者 侯孟书 李赛飞 闫连山 王丹琛 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期730-735,共6页

对SDN网络更新过程中的暂时中间态进行了研究,阐述了因网络时延导致的控制逻辑不一致问题,并提出了一种解决方案。该方案通过在控制平面上调整安装控制规则的时序,使网络达到控制逻辑一致的目的,进一步建立了一种基于节点平均网络时延... 对SDN网络更新过程中的暂时中间态进行了研究,阐述了因网络时延导致的控制逻辑不一致问题,并提出了一种解决方案。该方案通过在控制平面上调整安装控制规则的时序,使网络达到控制逻辑一致的目的,进一步建立了一种基于节点平均网络时延的目标优化模型,通过对模型求解得到SDN网络逻辑一致的时延最小路由路径。最后通过仿真实验验证了该方案的可行性和有效性。 展开更多

关键词 控制逻辑一致性 控制平面 转发平面 网络时延 软件定义网络

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LabelCast:一种普适的SDN转发平面抽象 被引量：11

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作者 吕高锋 孙志刚 +2 位作者 李韬 毛健彪 杨安 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2037-2047,共11页

在互联网体系结构演进过程中试验和部署新型网络协议比较困难,基于Openflow的软件定义网络SDN提供了一种简单易行的方法.OpenFlow基于流表实现了多级流水转发处理,然而Openflow不支持对网络中计算和存储等资源的描述,因此很难支持以内... 在互联网体系结构演进过程中试验和部署新型网络协议比较困难,基于Openflow的软件定义网络SDN提供了一种简单易行的方法.OpenFlow基于流表实现了多级流水转发处理,然而Openflow不支持对网络中计算和存储等资源的描述,因此很难支持以内容为中心的新型网络.为扩展SDN能力,提出了一种普适的转发平面抽象LabelCast,以将多态网络地址映射到定长标签.转发平面基于Label表来查找和调度弱语义的转发操作相关的指令,Cast表对网络协议语义或状态相关的服务进行组织,支持动态扩展新型服务以满足新型网络体系结构复杂的处理功能.LabelCast能够支持基于流的端到端的交换和以数据或服务为中心的非端到端的新型网络体系结构,为SDN提供了一种普适的转发平面抽象. 展开更多

关键词 软件定义网络 转发平面抽象 标签 服务

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面向OpenFlow网络的访问控制规则自动实施方案 被引量：3

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作者 刘艺 张红旗 +1 位作者 代向东 雷程 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第11期3270-3274,3307,共6页

针对OpenFlow网络数据平面频繁改变导致网络难以实时满足访问控制策略要求的问题,提出了面向OpenFlow网络的访问控制规则自动实施方案。首先,由实时构建的转发路径获得可达空间,并通过规则集动态合成算法消除访问控制规则间的冲突;之后... 针对OpenFlow网络数据平面频繁改变导致网络难以实时满足访问控制策略要求的问题,提出了面向OpenFlow网络的访问控制规则自动实施方案。首先,由实时构建的转发路径获得可达空间,并通过规则集动态合成算法消除访问控制规则间的冲突;之后,采用规则空间分割算法将合成后访问控制规则的拒绝空间与可达空间比较,以检测直接和间接违反访问控制规则的非法转发路径;在此基础上,结合网络更新事件与违反检测结果灵活采取自动的违反解决方法,包括规则更新拒绝、规则序列移除、基于线性规划(LP)的近源端规则部署和末端规则部署4种;最后转换访问控制规则形式。理论分析和仿真结果表明,方案可用于控制器上运行多个安全应用程序和交换机内存受限的情况,并且基于LP的近源端规则部署方法可以降低网络中的不期望流量。 展开更多

关键词 转发路径 线性规划 网络数据平面 访问控制规则 OpenFlow网络

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软件定义网络中协同存储数据面快速转发

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作者 朱晓东 王劲林 王玲芳 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2018年第8期2343-2347,共5页

针对利用具备存储能力的网内节点进行协同存储需依据周边缓存状态快速转发数据包的问题,提出了一种数据面快速转发方法。该方法采用在交换机内对每一端口维护两个布隆过滤器(BF)的方式,实现在数据面对于周边缓存状态的维护;同时扩展了... 针对利用具备存储能力的网内节点进行协同存储需依据周边缓存状态快速转发数据包的问题,提出了一种数据面快速转发方法。该方法采用在交换机内对每一端口维护两个布隆过滤器(BF)的方式,实现在数据面对于周边缓存状态的维护;同时扩展了协议无感知转发指令,该指令直接查询BF,依据所查询结果,采用优化的转发流程转发数据包,实现依据周边缓存状态的快速转发。实验结果表明:依据控制器所维护状态进行转发在输入速率为80Kb/s即达到性能瓶颈,而所提方法可在111 Mb/s时线速转发数据包,且转发效率略优于协议无感知转发原本的直接转发指令;所采用的BF维护的方式内存开销最多仅为流表项维护周边缓存状态方式内存开销的20%。在具备存储能力的软件定义网络(SDN)中,采用所提方法可在数据面维护周边缓存状态,提升协同存储依据周边缓存状态转发数据包的效率。 展开更多

关键词 软件定义网络 协议无感知转发 协同存储 信息中心网络 数据面

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网络处理器路由表同步机制的研究与实现

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作者 武凌 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期251-253,256,共4页

由于网络处理器将控制平面与转发平面分开运作,为保持两端平面上路由信息的一致性从而提高网络设备的可靠性,以Intel公司生产的IXP2400网络处理器为研究对象,使用IXA SDK开发工具中的CP-PDK模块,设计并实现一种路由表同步更新机制,达到... 由于网络处理器将控制平面与转发平面分开运作,为保持两端平面上路由信息的一致性从而提高网络设备的可靠性,以Intel公司生产的IXP2400网络处理器为研究对象,使用IXA SDK开发工具中的CP-PDK模块,设计并实现一种路由表同步更新机制,达到控制平面与转发平面顺利沟通的目的,并使控制平面与转发平面上的路由表能够及时得到同步。 展开更多

关键词 网络处理器 路由表 控制平面 转发平面 同步

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应用于协议无感知转发交换机的流缓存方法 被引量：8

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作者 曹作伟 陈晓 +1 位作者 倪宏 叶晓舟 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期2772-2778,共7页

协议无感知转发支持任意协议的解析和处理,增强了软件定义网络的可编程能力。为提高转发性能,该文提出一种应用于协议无感知转发交换机的流缓存方法,通过识别匹配和动作的依赖关系,得到匹配字段的绝对位置,用以预先解析报文。为确保流... 协议无感知转发支持任意协议的解析和处理,增强了软件定义网络的可编程能力。为提高转发性能,该文提出一种应用于协议无感知转发交换机的流缓存方法,通过识别匹配和动作的依赖关系,得到匹配字段的绝对位置,用以预先解析报文。为确保流缓存的加速效果,根据匹配类型与表项数量选择应用流缓存的流表。此外,该文对比了单流表缓存与多流表缓存对转发性能的提升,并提出了根据网络流量实际情况的自适应切换策略。通过扩展POFSwitch实现所提方法,并用实际规则与骨干网流量进行验证,应用流缓存后,交换机报文转发速率提升了220%。流缓存可以为可编程数据平面提供更高的转发性能。 展开更多

关键词 软件定义网络 协议无感知转发 可编程数据平面 流缓存

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一种基于数据平面可编程的软件定义网络报文转发验证机制 被引量：7

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作者 左志斌 常朝稳 祝现威 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1110-1117,共8页

针对软件定义网络(SDN)中OpenFlow协议匹配字段固定且数量有限,数据流转发缺少有效的转发验证机制等问题,该文提出一种基于数据平面可编程的软件定义网络报文转发验证机制。通过为数据报文添加自定义密码标识,将P4转发设备加入基于OpenF... 针对软件定义网络(SDN)中OpenFlow协议匹配字段固定且数量有限,数据流转发缺少有效的转发验证机制等问题,该文提出一种基于数据平面可编程的软件定义网络报文转发验证机制。通过为数据报文添加自定义密码标识,将P4转发设备加入基于OpenFlow的软件定义网络,在不影响数据流正常转发的基础上,对网络业务流精确控制和采样。控制器验证采样业务报文完整性,并针对异常报文下发流规则至OpenFlow转发设备,对恶意篡改、伪造等异常数据流进行转发控制。最后,构建基于开源BMv2的P4转发设备和基于OpenFlow的Open vSwitch转发设备的转发验证原型,并构建仿真网络进行实验。实验结果表明,该机制能够有效检测业务报文篡改、伪造等转发异常行为,与同类验证机制相比,在安全验证处理开销保持不变的情况下,能够实现更细粒度的业务流精确控制采样和更低的转发时延。 展开更多

关键词 软件定义网络 转发验证 数据平面可编程 P4转发设备

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面向SD-WAN的OpenFlow分组转发性能模型研究 被引量：1

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作者 赵锦元 罗文 +2 位作者 熊兵 罗可 胡志刚 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3493-3505,共13页

针对软件定义广域网(software-defined wide-area networks,SD-WAN)对数据传输时延要求高而有必要量化评估其分组转发性能的问题,考虑不同类型分组处理过程的差异性,基于排队论构建1个精确的OpenFlow分组转发性能模型。首先,描述SD-WAN... 针对软件定义广域网(software-defined wide-area networks,SD-WAN)对数据传输时延要求高而有必要量化评估其分组转发性能的问题,考虑不同类型分组处理过程的差异性,基于排队论构建1个精确的OpenFlow分组转发性能模型。首先,描述SD-WAN网络的典型部署场景,并对其数据平面的到达分组进行分类,进而为OpenFlow交换机的分组处理过程构建M/H3/1排队模型,并推导其关键性能指标的表达式。在此基础上,结合控制器集群的Packet-in消息排队模型,建立面向SD-WAN网络的OpenFlow分组转发性能模型,进而求得平均分组转发时延的闭式解。最后,采用模拟仿真和数值分析方法对本文所提出的模型进行评估。研究结果表明:与现有模型相比,本文所提出的模型能更准确地估计不同类型分组在OpenFlow交换机中的平均逗留时间,且平均分组转发时延主要受旧流分组处理速率和新流分组概率的影响。 展开更多

关键词 软件定义广域网 数据平面 OpenFlow交换机 M/H3/1排队模型 分组转发性能

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受限洪泛策略的内容中心网络路由算法

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作者 吴文刚 王庆生 《计算机应用与软件》 北大核心 2020年第6期159-165,共7页

针对解决内容中心网络最近副本获取数据的问题,提出新型的RFS(Restricted Flooding Strategy)算法。结合洪泛算法和最优路径算法,通过控制洪泛区域降低开销的方法,近似地解决了网络无法获取邻居节点缓存副本的问题。对算法进行理论分析... 针对解决内容中心网络最近副本获取数据的问题,提出新型的RFS(Restricted Flooding Strategy)算法。结合洪泛算法和最优路径算法,通过控制洪泛区域降低开销的方法,近似地解决了网络无法获取邻居节点缓存副本的问题。对算法进行理论分析,并探讨算法的触发条件,给出改进修正条件下的RFS算法:RFS*算法。通过ndnSIM仿真软件,对采用RFS算法和RFS*算法的网络性能提升和网络额外开销进行了实验仿真,并验证了不同网络缓存替换策略对实验结果的影响。实验结果表明:采用RFS*算法可以在开销几乎不变的条件下,大幅降低分发数据获取的网络时延。 展开更多

关键词 受限洪泛策略 内容中心网络 转发层 最近副本获取 路由算法

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SDN在NFV中的应用

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作者 牛晓丹 吴丽华 徐博宇 《电信科学》 2018年第S1期78-83,共6页

SDN(软件定义网络)的浪潮在逐渐影响着数据中心、运营商以及越来越多的企业、互联网公司,目前看来它有引起一场网络革命的趋势。SDN在校园网诞生,在互联网兴起。近几年,SDN也已经逐步在运营商的一些网络中得以应用。随着NFV(网络功能虚... SDN(软件定义网络)的浪潮在逐渐影响着数据中心、运营商以及越来越多的企业、互联网公司,目前看来它有引起一场网络革命的趋势。SDN在校园网诞生,在互联网兴起。近几年,SDN也已经逐步在运营商的一些网络中得以应用。随着NFV(网络功能虚拟化)的出现,运营商网络中越来越多地承载运营商基础通信类业务的核心网元将会打破传统的建设方式,部署在数据中心,采用各种虚拟化技术,也会逐步考虑SDN的引入需求。从核心网从业者的视角,试图解答部分SDN在NFV中应用时所存在的疑问。主要分析SDN在站点内的软件及硬件部署方案,并梳理了一些SDN部署时的关键技术问题。 展开更多

关键词 NFV SDN 控制器 控制面 转发面

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