軟件定義網(wǎng)絡(SDN)是下一代新型網(wǎng)絡體系結構,將網(wǎng)絡劃分為控制平面和轉發(fā)平面,控制和轉發(fā)功能均可在通用操作系統(tǒng)中由軟件實現(xiàn)。控制平面的控制器負責路由計算等功能,并通過標準的通信協(xié)議控制交換機;轉發(fā)平面的交換機接受控制器的控制,根據(jù)控制器下發(fā)的規(guī)則處理數(shù)據(jù)包。當前SDN/OpenFlow交換機已有開源軟件實現(xiàn),如OpenvSwitch、ofsoftswitch等,具有高度的靈活性和擴展性;然而,與使用專用芯片和硬件實現(xiàn)的硬件交換機相比,純軟件實現(xiàn)的交換機在性能上仍有提升空間。因此,可以綜合利用軟硬件交換機的優(yōu)勢。軟件交換機具有流表容量大,功能特性豐富,易于升級和擴展等優(yōu)勢;而硬件交換機性能優(yōu)異。綜合利用軟硬件交換機協(xié)同轉發(fā)數(shù)據(jù)包便可以高效而完整地實現(xiàn)OpenFlow協(xié)議標準中定義的各項功能。本文以實現(xiàn)軟硬件協(xié)作轉發(fā)為目標,基于NetMagic硬件平臺實現(xiàn)硬件交換機,配合軟件交換機實現(xiàn)轉發(fā)數(shù)據(jù)包,達到綜合利用軟硬件交換機優(yōu)勢的目的。論文首先論述了 SDN/OpenFlow的相關技術,介紹了當前SDN領域的發(fā)展現(xiàn)狀和成果,然后描述了基于NetMagic硬件平臺的交換機系統(tǒng)的整體設計和架構,對于其中涉及到的關鍵技術和算法進行了論述。之后對于系統(tǒng)的詳細設計和實現(xiàn)以及其中的各個功能組件及模塊一一展現(xiàn)。最后,對當前系統(tǒng)設計了測試方案并進行了測試,給出測試和驗證結果,驗證系統(tǒng)能夠正常實現(xiàn)軟硬協(xié)作轉發(fā)數(shù)據(jù)包的功能,達到了系統(tǒng)的設計目標。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 課題主要研究工作
1.2.1 課題目標
1.2.2 本論文的研究工作
1.3 論文結構
第二章 SDN交換機相關技術研究與分析
2.1 OpenFlow技術概述
2.1.1 OpenFlow協(xié)議概述
2.1.2 OpenFlow1.3多級流表
2.2 現(xiàn)有SDN/OpenFlow交換機概述
2.2.1 Open vSwitch
2.2.2 ofsoftswitch
2.3 NetMagic硬件平臺
第三章 基于NetMagic平臺的交換機系統(tǒng)的需求和分析
3.1 系統(tǒng)目標與需求
3.1.1 功能性需求
3.1.2 非功能性需求
3.2 需求分析
3.2.1 研究內容
3.2.2 功能目標
第四章 基于NetMagic平臺的交換機系統(tǒng)的總體設計
4.1 交換機總體設計
4.1.1 結構與流程
4.1.2 軟硬件交換機流表
4.1.3 軟硬件協(xié)作轉發(fā)原理與功能
4.1.4 標簽機制
4.2 交換機控制層
4.2.1 主要功能
4.2.2 主要流程
4.3 軟件交換機
4.4 硬件交換機
4.5 通信方式與接口設計
4.5.1 硬件交換機與控制器之間的通信
4.5.2 軟件交換機之間的通信
4.5.3 軟件交換機和硬件交換機之間的通信
第五章 基于NetMagic平臺的交換機系統(tǒng)的詳細設計與實現(xiàn)
5.1 交換機控制層
5.1.1 功能與流程
5.1.2 流表更新算法
5.1.3 端口映射
5.2 軟件交換機
5.2.1 軟件交換機實現(xiàn)與配置
5.2.2 基于標簽的協(xié)作
5.3 硬件交換機
5.4 通信方式與接口實現(xiàn)
5.4.1 軟件交換機間的通信
5.4.2 交換機控制層和硬件交換機間的通信
軟件流表格式
硬件API
第六章 基于NetMagic平臺的交換機系統(tǒng)的測試
6.1 工作成果及測試目標
6.2 測試環(huán)境
6.2.1 測試網(wǎng)絡拓撲
6.2.2 測試環(huán)境配置
6.3 黑盒測試
6.3.1 消息支持測試
6.3.2 連通性測試
6.3.3 視頻單播測試
6.4 白盒測試
第七章 工作總結
7.1 全文總結
7.2 不足之處和進一步改進
7.3 研究生期間工作
7.3.1 參加的項目
7.3.2 完成的項目文檔
參考文獻
致謝
作者攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄
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