基于SDN的内容中心网络路由机制的研究

基于SDN的内容中心网络路由机制的研究

当今的互联网时代,网络中的应用数量激增,网络流量也大幅度增加。而传统的网络中,查找信息完全依赖于信息的IP地址,而信息的内容对于网络来说是透明的。网络中存在很多对相同信息的查找请求,造成了网络带宽和资源的严重浪费,基于TCP/IP的点对点通信架构已经暴露出越来越多的问题。网络中的大部分流量都可归结为对命名的数据块的请求和分发,对于以内容为中心的网络架构的需求已经对互联网的发展产生了深远影响。为了适应这种以内容为中心的特性,内容中心网络应运而生。本文首先对当前的内容中心网络的研究现状进行了调研,并对其关键技术进行了总结,分析了现有架构中未解决的问题。同时介绍了软件定义网络技术,对其概念及核心进行了总结,并分析了基于软件定义网络构造内容中心网络的案例和优势。接下来本文提出了一种基于软件定义网络的内容中心网络最优捷径路由机制。本文在已有的消息类型基础上增加内容通知包,便于控制器掌握网络全局拓扑信息;同时增加了最优捷径表,考虑节点负载和内容活跃度,从而便于控制器从网络的诸多副本中找到最优的路径。通过将网络划分成小型区域,将内容的活跃度作为参考指标选择性地进行主动缓存,并在每个区域加入控制器,对各个交换机的转发和流表操作进行控制。控制器内存有该网络的全局信息,包括节点、拓扑、路径、缓存里的内容等,在找不到所查找的内容时,不进行洪泛,而是通过控制器查询,返回带有所求内容地址的转发规则。利用控制器的全局特性,可以有效监控网络各个节点、链路的状态,这对于网络负载均衡、时延优化、故障恢复等意义重大。本文通过理论和实验对提出的路由机制进行了评估。通过使用ccnSim对网络进行了仿真,结果表明本路由机制能够有效利用缓存,减少请求时延,对于网络性能的提升有所帮助。