SDN系统随机网络演算模型及性能优化研究

The new generation network architectures which have features of high openness, flexibility, scalability and high controllability have widely been studied. However, when these features are satisfied, a series of new problems will be introduced, such as, security problem resulted from the high openness, and performance sacrifice resulted from the high flexibility. The software defined network (SDN) implementation method represented by Openflow and ForCES, have been developing rapidly in recent years, but there are still many new issues unresolved. Currently, the researches on SDN are focused on standardization and implementation, and there is no good approach to evaluate and optimize the performance of SDN system.. This project studies the performance problems unresolved in the research area of SDN based on ForCES, and proposes an idea and method to analyze SDN system by using the stochastic network calculus theory. The main research contents include: performance model of south channel in SDN system based on ForCES, performance model of SDNLFB topology in SDNFE, performance model of SDNFE forwarding networks, performance optimization based on the performance model. The research will provide theory basis to the SDN technology and its standardization. Some research results also can provide to IETF or ONF foundation as inputs for drafts of specifications or standards.

新一代网络体系架构在追求高开放、高灵活可扩展的同时给网络系统引入了一系列新问题，如，因高开放性而引入的安全问题，因高灵活性而引入的性能牺牲问题。以Openflow、ForCES为代表的软件定义网络（SDN）实现技术在近年来得到了快速发展，但仍有许多未解决的上述新问题，目前针对SDN的研究主要集中在功能实现上，对其性能没有一个好的评价依据和优化体系。本项目拟针对当前基于ForCES技术的SDN研究领域未解决的性能问题展开研究，采用随机网络演算理论对系统性能进行建模，并基于性能模型对系统性能优化，主要研究内容：基于ForCES的SDN南向通道性能模型研究；SDNFE内SDNLFB拓扑性能模型研究；SDNFE网络转发性能模型研究；基于性能模型的SDN系统优化方法研究。项目研究成果可做为SDN研究、标准制定的理论依据，也可将部分成果直接输出到IETF等标准制定组织，成为国际标准。

SDN技术近年来一直是新一代网络体系架构的研究热点，目前在SDN的研究中，对其性能未有一个好的评价依据和优化体系，本课题针对当前基于ForCES技术的SDN研究领域未解决的性能问题展开研究，主要研究内容包括：基于ForCES的SDN南向通道性能模型研究；SDNFE内SDNLFB拓扑性能模型研究；SDNFE网络转发性能模型研究；基于性能模型的SDN系统优化方法研究。.本课题组成员经过三年不懈努力，在各方面均已完成了课题的预期研究目标。（1）在理论与方法研究方面，采用随机网络演算理论建立了基于ForCES的SDN系统性能模型，形成了一套分析及优化SDN系统性能的方法体系；（2）在实验系统方面，课题组开发了一套基于ForCES的SDN体系结构的原型系统，以及支持在该系统上实现性能优化方法验证的数学工具。（3）在论文方面，在课题执行的三年中，共发表与课题研究内容相关的各类论文19篇，其中SCI/EI收录期刊论文7篇，EI收录会议论文6篇，国内一级期刊论文6篇。在专利方面：申请了国内发明专利12项。（4）在应用方面，课题组成员将创新性研究成果反映到IRTF中的SDN工作组，提交了相关国际标准草案1份。 （5）在培养学生方面，课题组三年期间培养硕士研究生14名。.相关研究成果做为申报相关奖项的一部分内容，分别在2015年获得浙江省科技进步一等奖，2017年获得教育部高校科研优秀成果（科学技术）科技进步二等奖。课题组参与的国际标准成果提升了我国对互联网的影响力,尤其强化了我国在网络设备体系结构方面的发展方向与关键技术方案采用的话语权力，对我国具有特殊的社会效益作用。