面向Internet的SDN运行机制的研究

SDN (Software Defined Networking) decouples control plane and data plane, and provides network programmability. It can not only simplify network management but also support flexible control on network traffic, prompting network evolution and development. As a promising new networking paradigm, it has become the common focus of both academia and industry. Oriented to the significant challenges emerged when SDN is applied to the ultra-large-scale network, i.e., Internet, the Internet-oriented SDN operating mechanisms will be investigated in this proposal. The main researches are as follows: (1) the Internet-oriented SDN functional and structural model will be built to adapt to the multi-domain, multi-layer, and multi-granularity of the Internet; (2) based on the above model, the feasible and efficient SDN operating mechanisms will be investigated, including the basic operating mechanisms for control plane and data plane, and the performance-optimizing mechanisms for network element deployment and control, dynamic migration, application and service customization; (3) experiment validation and performance evaluation will be done. The expected outcomes from this proposal will form a suite of Internet-oriented SDN operating mechanisms, and provide theoretical and technical support for SDN development.

软件定义网络（Software Defined Networking, SDN）解耦控制平面和数据平面，具备网络可编程能力，不仅可以简化网络管理，而且可以灵活控制网络流量，促进网络进化与发展。作为一种非常有希望的新的联网范型，SDN受到学术界和产业界的关注。本项研究面对把SDN应用于Internet这样的超大规模网络时所产生的严峻挑战，研究面向Internet的SDN运行机制。主要内容如下：（1）适应Internet多域、多层、多粒度的实际，提出面向Internet的SDN功能结构模型；（2）基于功能结构模型，提出可行、高效的运行机制，包括：控制平面和数据平面基础运行机制，网元布控、动态迁移、应用和服务定制等性能优化机制；（3）实验验证和性能评价。预期的研究成果将形成比较完整的面向Internet的SDN运行机制，为SDN的发展提供理论和技术支持。

软件定义网络（Software Defined Networking, SDN）解耦控制平面和数据平面，具备网络可编程能力，不仅可以简化网络管理，而且可以灵活控制网络流量，促进网络进化与发展。作为一种非常有希望的联网范型，SDN受到学术界和产业界的关注。本项研究面对把SDN应用于Internet这样的超大规模网络时所面临的严峻挑战，研究面向Internet的SDN运行机制，取得如下成果。.适应Internet多域、多层、多粒度的实际，提出了面向Internet的SDN功能结构模型。从结构上，把面向Internet的SDN分成核心网与接入网，把控制器分成核心控制器、边界控制器、接入控制器，把交换机分成智能交换机和哑交换机；从功能上，自底向上构建由数据层、控制层和应用层组成的三层模型，其中，数据层由具有可编程能力的物理网元组成，控制层由多个物理服务器或集群构成，应用层支持服务定制化，满足用户个性化需求。.基于上述模型，针对多种新型联网范型，提出了可行高效的面向Internet的SDN基础运行机制和性能优化机制，包括弹性控制机制、分布式控制器放置机制、多控制器部署与优化机制、面向动态网络的自适应控制器分配机制、控制器自调谐周期同步机制、多粒度流量管控机制、交换机流规则管理机制、基于排队网的交换机处理时延优化机制、数据平面交换机缓冲机制、自适应路由服务规模化定制机制、应用感知服务质量路由机制、基于流量预测的节能路由机制、混合网络路由机制、应用平面与控制平面安全交互机制、面向控制器和交换机的分布式拒绝服务攻击检测和防御机制、服务定制网络资源自适应分配机制、基于SDN和网络功能虚拟化的服务编排与供给机制、基于虚拟网络功能迁移的服务功能链可靠性保障机制、基于SDN和网络功能虚拟化的5G网络切片资源管理机制等。.此外，根据网络研究的新近发展，对研究领域进行了适当扩展，增加了对信息中心型网络、移动社交网络、卫星互联网、工业无线网络、网络功能虚拟化及其与SDN的交叉等相关机制的研究。.开发了仿真实验环境和网络实验平台，对上述工作进行了理论分析、实验验证和性能评价，结果表明本项研究取得的成果具有很好的性能，可以为SDN的进一步研究、开发和应用提供理论和技术支持。