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基于分类的软件定义网络流表更新一致性方案

第35卷第7期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.35No.7 2013年7月 Journal of Electronics & Information Technology Jul. 2013

基于分类的软件定义网络流表更新一致性方案

周 烨 杨 旭 李 勇 苏 厉 金德鹏 曾烈光

(清华大学电子工程系 北京 100084)

摘 要:软件定义网络是近年来的研究热点,流表更新问题则是其中的一个重要问题。该文提出基于分类的流表更新一致性方案,在保证更新一致性的同时,具有通用性强、有效减轻控制负载等特点。文中引入逻辑证明来验证所提方案能够保证流表更新一致性。多个场景的仿真结果显示,与相关研究相比,该文方案有更好的通用性,更新时间基本一致,能有效降低控制负载。

关键词:软件定义网络;流表更新;流表更新一致性

中图分类号:TP393.0 文献标识码: A 文章编号:1009-5896(2013)07-1746-07 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2012.01431

*

Classification Based Consistent Flow Update

Scheme in Software Defined Network

Zhou Ye Yang Xu Li Yong Su Li Jin De-peng Zeng Lie-guang

(Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Abstract: Software Defined Network (SDN) becomes a hot topic in recent years, in which flow update is one of important issues. In this paper, a classification based consistent flow update scheme is proposed, which has the advantage of strong generality and efficiently lightening working load on controller. The logic synthesis is also used to demonstrate how the scheme maintains consistency in the whole updating process. Simulation results in multiple scenarios show that the proposed scheme achieves better generality than existing schemes in related work. In addition, the scheme reduces significantly working load on controller while only costs nearly the same time in the update process as compared schemes.

Key words: Software Defined Network (SDN); Flow update; Consistent flow update

1 引言

软件定义网络(Software Defined Networking, SDN)是近年来提出的一种新型网络体系结构,实现

在数据平面中,交换数据平面和控制平面的解耦[1]。

机等网络核心设备负责数据包的处理;在控制平面中,存在集中式控制器,与各个交换机通过控制链路相连,通过控制交换机中的流表项来指导数据包的处理。另外,SDN还具有虚拟化、可编程等特 性[2]。

近年来,SDN正在逐渐成为学术界和业界的研究热点。一方面,SDN在目前主流网络创新实验环境中广泛应用,例如GENI[3], FIRE[4], AKARI[5], TUNIE[6]等。另一方面,SDN在数据中心等热点研究领域中也有丰富应用场景,例如流量均衡、集中2012-11-08收到,2013-03-15改回

国家973计划项目(2013CB3291005),国家自然科学基金(61171065, 61021001),国家863计划项目(2013AA010601, 2013AA010605)和中兴通讯股份有限公司产学研合作基金资助课题 *通信作者:李勇 liyong07@http://doc.xuehai.net

式管理等[7]。然而,SDN很多关键技术目前尚未有

成熟解决方案,需要研究者进行深入研究。

与现有互联网类似,网络状态的变化在SDN中也频繁出现,例如路由切换、流量均衡、网络设备维护等。这些网络状态的变化,需要以更新交换机中流表项的方式,来实现对数据包的不同处理。SDN流表更新问题,即是从旧规则更新到新规则,需要在多个交换机上用一套新规则的流表项来替换旧规则的流表项。在流表更新过程中,任意数据包或者在每个交换机上只按照旧规则中的流表项处理,或者在每个交换机上只按照新规则中的流表项处理,而不能在不同交换机上分别受旧、新规则中流表项的处理,这就是流表更新一致性问题。

目前,针对流表更新一致性的研究刚刚起步,研究者已经提出若干方案,并提出若干评价流表更新一致性方案的指标,例如通用性、隔离性、更新时间、控制负载等[8 10]。

文献[8]提出基于额外标签(VLAN)的流表更新一致性方案,核心思想是以额外的数据标签(VLAN)

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