【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)和網(wǎng)絡(luò)部署均產(chǎn)生了濃厚興趣，并進行了積極實踐 。 根據(jù)當(dāng)前 SDN的發(fā)展趨勢， SDN已經(jīng)成為解決目前諸多網(wǎng)絡(luò)問題的可行方案，我們相信，隨著研究隊伍的不斷壯大， SDN技術(shù)會日趨完善，引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)走向一個更高的平臺。 論文結(jié)構(gòu) 本論文的主要內(nèi)容是 SDN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計，首先在緒論內(nèi)容中，大致闡述了該課題的選題依據(jù)和背景，然后是相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展，展現(xiàn) SDN這一新技術(shù)的優(yōu)勢；第二章將詳細介紹 SDN技術(shù)的核心內(nèi)容，包括其概念、核心思想以及主要應(yīng)用，另外還要介紹本論文 SDN使用的標準協(xié)議 —OpenFlow的主要結(jié)構(gòu)；第三章中，詳細描述了 SDN節(jié)點設(shè)計的模擬平臺搭建的過程，即 Floodlight+Mini平臺，概述這個平臺的安裝和應(yīng)用；第四章里面寫了基于上述模擬平臺的 SDN網(wǎng)絡(luò)模擬測試過程以及相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。 第二章 SDN和 OpenFlow技術(shù) SDN技術(shù) SDN概念 2021年由斯坦福大學(xué)的學(xué)生 Casado和導(dǎo)師 McKeown教授提出 SDN概念 ， SDN(soft define work)即軟件定義網(wǎng)絡(luò)。然后在 2021年，他們發(fā)表名為 OpenFlow： Enabling Innvwation in Campus Networks的論文，第一次介紹了協(xié)議 OpenFlow的概念。 SDN技術(shù)框架 SDN中，報文轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)控制相分離，將路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)控制功能解耦，底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)控制中抽出，對網(wǎng)絡(luò)不在產(chǎn)生本質(zhì)性影響，通過網(wǎng)絡(luò)控制軟件的可編程性，提高了可擴展性，通過程序方便的控制網(wǎng)絡(luò)功能。簡言之，就是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備專注于通訊功能，而其控制功能采用集中式管理，降低了成本，更有助于網(wǎng)絡(luò)的升級和應(yīng)對多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求 [2]。 SDN實現(xiàn)由設(shè)備生產(chǎn)商提供底層支持，而由網(wǎng)絡(luò)控制者或運營商實現(xiàn)相應(yīng)的軟件程序控制，由傳統(tǒng)的設(shè)備固化編程轉(zhuǎn)向控制網(wǎng)絡(luò)編程。 因此， SDN提出的探索思路有兩個出發(fā)點，從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中把網(wǎng) 絡(luò)的控制作用脫離分開，而后用軟件編程的方式控制數(shù)據(jù)。我們需要做到，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層和編程控制層有一個清晰的分割線，基于一個功能的單一硬件底層，完成整個編程控制流的思想。 ONF(開放網(wǎng)絡(luò)基金會 )經(jīng)過長期的研究和探索，給出了 SDN的框架結(jié)構(gòu)體系，如圖 圖 SDN框架結(jié)構(gòu)圖 可以看出，軟件定義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為 application layer（應(yīng)用層）、 control layer（控制層）、 infrastructure layer（基礎(chǔ)設(shè)施層）三層。這三層結(jié)構(gòu)外部相互獨立成體，而內(nèi)部又密切關(guān)聯(lián)。中間的控制層與應(yīng)用層的各個業(yè)務(wù)應(yīng)用通過北向接口（ API）相互連接，而與底層的基礎(chǔ)設(shè)施層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由南向接口實現(xiàn)，南向接口即以 OpenFlow為協(xié)議標準，它的作用就是轉(zhuǎn)發(fā)功能。 基礎(chǔ)設(shè)備層完成最基本的數(shù)據(jù)傳遞和報文轉(zhuǎn)發(fā)功能，是整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物理層，該層由支持 SDN功能的各種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點互聯(lián)而成，通 過運營商提供，該層遵循 OpenFlow協(xié)議，是整個網(wǎng)絡(luò)框架的重要部分。基礎(chǔ)設(shè)施層在 SDN中心控制層統(tǒng)一調(diào)度下，完成網(wǎng)絡(luò)核心的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。 SDN控制層具有控制器功能，相當(dāng)于一個集中式的控制部件， SDN控制層統(tǒng)一管理控制基礎(chǔ)設(shè)施層的行為，將基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施 的資源抽象，并且將全局的概括視圖供給頂層應(yīng)用，通過軟件編程達到目的，從而脫離控制功能對硬件設(shè)施的依賴，提高靈活性，實現(xiàn)高度智能化。 應(yīng)用層是業(yè)務(wù)管理層，用于管理控制繁多的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，通過該層直接與用戶接觸，可以給予用戶優(yōu)化之后的業(yè)務(wù)體驗。 概況地說，相對于傳統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)， SDN 的優(yōu)勢在于： （ 1）能夠?qū)Χ鄰S商設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境集中高效控制。 （ 2）能夠降低網(wǎng)絡(luò)管理控制的復(fù)雜度。 （ 3）可以快速部署新業(yè)務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速變革。 （ 4）可以增強網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性。 （ 5）能夠?qū)崿F(xiàn)與應(yīng)用相對應(yīng)的細粒度網(wǎng)絡(luò)控制。 （ 6）具有更好的用戶體驗。 OpenFlow技術(shù) OpenFlow 基本概念 作為最早提出的 SDN標準協(xié)議， OpenFlow從一個全新的角度定義和控制整個網(wǎng)絡(luò)框架， Controller（控制器）和 OF switch（交換機）協(xié)作完成數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)路由器單一的控制流量，實現(xiàn)了目前的控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，成為一個新興的網(wǎng)絡(luò)交換模式，更網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更進一步。 OpenFlow從提出開始就注定要掀起一股網(wǎng)絡(luò)革新的狂潮，從 2021提出以后，它已經(jīng)在軟硬件方面獲得很好的發(fā)展，更是在 08和 09年 ，同時獲得 SIGCOMM最佳演示獎，因為其被認為有能力改良未來的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，被評為 ―十大未來技術(shù)之一 ‖。 OpenFlow的發(fā)展歷程： (1)2021年， OpenFlow 協(xié)議被提出； (2)2021年 12月， OpenFlow施行； (3)2021年， 、 OpenFlow推出； 本論文設(shè)計主要是基于 。 OpenFlow結(jié)構(gòu) OpenFlow 最初作為 SDN 的原型提出時，主要由 OpenFlow 交換機、控制器兩部分組成。 OpenFlow 交換機根據(jù)流表來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，代表著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面；控制器通過全網(wǎng)絡(luò)視圖來實現(xiàn)管控制功能 ,其控制邏輯表示控制平面，兩層互相協(xié)作共同構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)控制功能。隨著 SDN 概念的不斷推廣， ONF 也對 SDN 的定義和架構(gòu)進行了詳細介紹，進一步論述了 OpenFlow 和 SDN的相互關(guān)系 [3]。 （ 1） OpenFlow Switch 交換機是 SDN網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分，也是這篇論文設(shè)計 的重點，負責(zé)報文轉(zhuǎn)發(fā)， OF交換機有一個流表，對包進行直接查找和轉(zhuǎn)發(fā)，然后利用 OF協(xié)議，通過安全通道連接 Controller，從而實現(xiàn)查詢和管理流表?？傮w來看， OF交換機由流表、安全通道和 OF協(xié)議組成，流表包括包頭域、 counter、 action、匹配等細化內(nèi)容 ,主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，而安全通道用來連接控制器和交換機，通過這個接口，控制器直接對交換機進行控制管理。 OF協(xié)議是一個標準，描述控制過程信息，也是上述通道結(jié)構(gòu)的協(xié)議標準，它支持三種類型的信息：由控制器發(fā)起的CONTROLLERTOSWITCH,對 SDN網(wǎng)絡(luò)進行管理；由交換機發(fā)起的 asynchronous,作用是把 OF交換機狀態(tài)變化同步到控制端，最后一種是 symmetric消息，可有以上兩者分別發(fā)起。 圖 OpenFlow 結(jié)構(gòu)圖 （ 2） Controller 控制器對于整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點聯(lián)結(jié)具有控制性，通過標準協(xié)議對交換機 /路由進行編程，決定不同數(shù)據(jù)包的流向，實現(xiàn)想要的功能。 NOX作為一個 OF網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng) ，通過在 NOX上運行指令可以實現(xiàn)控制器的功能 ，在 NOX系統(tǒng)上可以運行 plugnServe等應(yīng)用程序。 SDN技術(shù)應(yīng)用 OpenFlow的應(yīng)用是很廣泛的，下面列舉五個比較典型的應(yīng)用。 OpenFlow在校園網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。如果我們可以讓校園網(wǎng)具有 OpenFlow特征，則可以為學(xué)生和科研人員實現(xiàn)新協(xié)議和新算法提供一個試驗平臺。 OpenFlow網(wǎng)絡(luò)試驗平臺不僅更接近真實網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，實驗效果更好，而且可以節(jié)約實驗費用?，F(xiàn)在已經(jīng)有包括 斯坦福大學(xué) 在內(nèi)的幾所高校部署了 OpenFlow交換機，取得了很好的實驗效果。 OpenFlow在 廣域網(wǎng) 和 移動網(wǎng)絡(luò) 中的應(yīng)用。在廣域網(wǎng)和 移動網(wǎng)絡(luò) 中添加具有OpenFlow特征的節(jié)點，將帶來眾多的好處。例如，可以使得固網(wǎng)和 移