本文是一篇文獻綜述，文獻綜述根據研究的目的不同，可分為基本文獻綜述和高級文獻綜述兩種?；疚墨I綜述是對有關研究課題的現有知識進行總結和評價，以陳述現有知識的狀況；高級文獻綜述則是在選擇研究興趣和主題之后，對相關文獻進行回顧，確立研究論題，再提出進一步的研究，從而建立一個研究項目。（以上內容來自百度百科）今天碩博網為大家推薦一篇文獻綜述，供大家參考。
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
傳統 IP 核心的網絡架構已經服役了超過四十年。日常生活中，我們使用的網絡還是基于四十年前的網絡架構。如今，計算機技術突飛猛進，虛擬化技術飛速發展，并且虛擬化占用資源少，虛擬化設備邏輯可變的優勢凸顯。云服務，云主機等許多的服務已經遷移到虛擬化平臺上進行。隨著 OpenStack，Docker 等虛擬化容器技術的發展，像云服務等虛擬服務多都能滿足需要現代應用對擴展性，兼容性，分散以及遷移的工作需要。這樣的需要正是傳統網絡業務轉變的關鍵。突破以 IP 為核心的網絡架構的限制，網絡研究人員不得不轉向虛擬化平臺尋求幫助。網絡功能虛擬化的需求迫在眉睫。網絡功能虛擬化的研究也逐漸興起。例如暨南大學的直播平臺 Blackboard 平臺觀看用戶達到了已有 47020 人，系統網頁訪問量最高達到 1524295 次?？梢娦@遠程在線視頻教學業務逐漸發展，并且在線高清視頻教學，VR 課室等網絡教育模式也會成為以后高等教育教學的主流，暨南大學校園網自 1996年開通以來，經過十多年的發展，目前擁有包括中國教育科研網、中國電信、中國聯通、中國移動、長城寬帶和 IPv6 網等多個網絡出口，總出口帶寬達 19.33G?，F在 4k 視頻，VR設備視頻傳輸需要的網絡質量要求也在不斷的上升。傳統網絡的轉發結構導致交換機、路由器等設備的功能越來越多，結構臃腫，難以處理將來更大的視頻流量要求。迫使校園網絡設備更新換代速度加快。加上客戶端定制需求增多，傳統路由器不可能再次增加過多的功能以保證服務質量[1]。如今，網絡運營商，應用服務供應商急需尋求一種新的方法解決未來網絡傳輸問題。網絡功能虛擬化，軟件定義網絡的熱潮就此展開。SDN(軟件定義網絡)就是其中的對傳統網絡架構的一次改進。
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1.2 國內外 SDN 研究現狀
SDN 網絡，軟件定義網絡，是新興的虛擬化網絡。它起源于斯坦福的校園網絡實驗，并且成功的在谷歌廣域網中實現了調度任務。它很好的適應了網絡功能虛擬化的要求。SDN以革新的網絡架構，優勢征服了業界巨頭。在 Google，微軟等軟件巨頭，以及詹博，思科等硬件巨頭的的推動下 SDN 成為了網絡功能虛擬化發展的重中之重。并且業界共同成立了ONF(Open Network Foundation)基金會，共同挖掘 SDN 技術潛力。他能夠更好的對大流量轉發進行調控，對不同客戶端定制需求進行定制服務，可擴展性更好。更加強大的是，他不需要對服務的交換機，路由器做更多的設置，改變相應的拓撲結構。ACM 的 SIGCOMM 會議專門成立 workshop 在 HotSDN 研究討論 SDN 的相關問題。在2013 年業界人士和高校學者就如何從現在傳統網絡轉向新型 SDN 的過程和路徑做出了規劃[2]，同時，高校級的 SDN 控制器 Beacon[3]在 HotSDN 上面發表。而且對于 SDN 專用的編程語言也在研究。SDN 加云，SDN 加大數據，SDN 與網絡安全等等與 SDN 相關的研究都在進行中。而其中，利用 SDN 來進行重新路由，進行流量分配是現在 SDN 最實際的用途。Murat Karakus, Arjan Durresi[4]的文章收集了幾乎所有應用 SDN 的流量工程，質量保證等等相關的論文，可以看出從 SDN 三層架構出發，學者設計的流量控制架構，從硬件到軟件的QoS 保障研究人數眾多。他們設計的架構從數據平面到應用層面，很少包括基于客戶端參數的 QoS 應用。在過去的研究中，多數學者采用貪婪算法，遺傳算法來解決 SDN 網絡資源分配問題。也有利用 SDN 調節視頻播放清晰度，保證視頻流暢的做法。國內學者[5]在很早之前開始了對未來網絡的研究，其中包括浙江工商大學對 ForCES 的實現?？删幊叹W絡 SOFIA 的研究。而在 SDN 方面，國內開始了對 SDN 從底層的模型研究，到上層的無線網應用研究。SDN 控制器放置問題，在無線網路中的快速路徑轉發問題，等等可以利用 SDN 得到的優勢問題研究。也有對 SDN 控制器安全的相關研究。而更多的研究是在 SDN 與數據中心的研究上面。如何處理大象流，如何合理利用數據中心網絡，隔離數據中心的多租戶問題。阿里，騰訊等國內大企業也開始使用 SDN 對自己的數據中心網絡進行控制。
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第二章 SDN 相關背景
SDN 網絡是新興的網絡服務架構，他融合了虛擬化技術和可編程思想，利用流表加控制器的方式分離控制和數據平面，達到網絡可控，網絡新功能快速部署的目的。本章 2.1節對 SDN 網絡自下而上的介紹了相應層次的功能。2.2 節詳細的流表和 Openflow 協議的發展。2.3，2.4 章介紹了用戶體驗保證和 SDN 網絡在對用戶體驗保證上面的研究。
2.1 SDN 網絡介紹
SDN 網絡起源于 GENI[7]在斯坦福 CleanSlate 實驗室的子項目。和之前的 4D 架構，ForCES等新興網絡架構，SDN 也是突破傳統網絡架構的一次嘗試。直到 2008 年，Nick Mckeown教授首次提出了 SDN 的初步概念，2009 年正式提出 SDN，可編程網絡的思想才真正得到了實現。并且 SDN 網絡也正好迎合了 NFV(網絡功能虛擬化)的要求。SDN 網絡學術研究掀起一波熱潮。網絡巨頭們紛紛連手成立相應加入組織制定關于 SDN 的規范。于是 ONF[8]( OpenNetworking Foundation)這個有 Linux 基金會代管的非營利，用戶驅動的研究組織成立了。組織成立促使了 Openflow[9]協議的誕生。VxLAN[10]一種 SDN 在虛擬數據中心 2-3 層架構中的實現方式在 2014 年應運而出。SDN 不同于傳統網絡架構的分散控制，轉發控制結合的結構。SDN 把邏輯控制層和數據轉發層分割開。數據轉發層面分類，邏輯控制層統一，中心化。轉發平面只負責存儲轉發功能，不負責任何邏輯計算。這樣的交換機是傻子一樣(dumb)這樣的交換機給予了科技人員更多的想法，更高的邏輯可編程能力，更開放的編程生態環境。SDN 解決了現實中傳統靜態結構網絡難以動態計算儲存等入境數據中心，校園和運營商的需求。“大數據”意味著更多的帶寬，處理如今如此巨大的帶寬，急需平行的網絡處理過程。
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2.2 流表以及 Openflow 協議詳細介紹
流表是交換機轉發，修改信息流的信息表，類似于原來的轉發表（FIB），路由信息表（RIB）等的組合。流表包括 3 個區域包頭域，計數器和動作。包頭域是 Openflow。交換機接收到傳輸來的數據之后，通過查找，儲存的流表，如若找到相應流表，則執行操作，查找不到相應流表，則丟棄該數據。對同一個數據，可以由多條流表進行修改，轉發。流表查找過程是通過對包頭域進行匹配轉發的。每當一個數據流進入 Openflow 交換機，由 Openflow 交換機解析出該數據流的分組頭域，并與該 Openflow 交換機現存的所有流表中所包含的各個表項的分組頭域進行匹配，匹配成功后按照流表的行動域處理該數據流，否則將要把該數據流封裝為 Packet-in 消息上傳給控制器，由控制器做出判斷如何處理該流，控制器再發出 Packet-out 信息，返回給交換機。交換機安裝流表，并按新流表執行操作。[14]如今的流表支持多級流表功能，能夠在多個流表之間進行跳轉，保證交換機的可編程能力。
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第三章 模擬退火算法的負載均衡........ 13
3.1 模擬退火算法背景.........13
3.2 模擬退火算法參數選擇............14
3.3 退火算法的改進.............14
3.4 本文使用的模擬退火算法.......15
3.5 模擬退火算法仿真實驗...........16
3.6 本章小結.............18
第四章 基于 SDN 網絡的網絡擁塞檢測與調優......... 19
4.1 拓撲模型.............19
4.2 系統整體框架.....21
4.3 客戶端體驗參數收集....22
4.4 SDN 控制器設計.......... 23
4.5 本章小結.............25
第五章 SDN 網絡負載均衡仿真實驗與結果分析...... 26
5.1 仿真實驗平臺及工具....26
5.2 仿真拓撲.............28
5.3 仿真過程.............29
5.4 仿真結果及分析............31
5.5 本章小結.............34
第五章 SDN 網絡負載均衡仿真實驗與結果分析
本章就第三章和第四章提出的負載均衡算法和基于SDN網絡的用戶體驗保障系統進行實驗，采用了 SDN 的模擬器 Mininet 和開源交換機 RYU 實現。5.1 章對實驗平臺和工具進行了簡要介紹，5.2 節對仿真拓撲結構進行介紹，5.3 節是對仿真結果的分析和總結。
5.1 仿真實驗平臺及工具
虛擬交換機 Open vSwitch[36]是基于 Apache 2.0 的開源產品級多層虛擬交換機。OVS 本意設計為可編程的巨型網絡自動化工具，他指出如今的多種交互接口和協議，例如 NetFlow。而且 OVS 能夠在占用極少資源的情況下模擬仿真出大量交換機。OVS 能夠模擬出 vport 虛擬端口，虛擬端口連接著不同的虛擬機，OVS 虛擬交換也是采用流表進行轉發的。通過 OVS管理指令能夠隨時聯通或者斷開交換機之間的鏈接。斯坦福大學為了 SDN 研究人員的方便使用 SDN 網絡，編寫了 Mininet[37]仿真軟件。由于 SDN 的軟硬件可編程性，Mininet 仿真軟件實現結果可以無縫的使用真實的 Openflow交換機上。這樣大大減少了 SDN 開發人員在硬件上的消費，解決了如今支持 SDN 的交換機數量少，價格昂貴的缺陷。Mininet 仿真軟件支持 Open vSwitch，indigo 等虛擬交換機，使編程人員能夠有很大自由度的選擇何種交換機，何種開發環境。新版的 Mininet 為用戶提供了自定義 Topo 接口，圖形編程接口使得初學者更容易按照自己需要定義拓撲結構。并且利用 Liunx 自帶的 Kvm 能夠用少量資源產生多個終端。這些虛擬終端能夠幫助研究人員完成一些簡單的網絡訪問行為。Mininet 的安裝可以直接采用新立得的 apt-get 安裝舊版本的 Mininet，也可以通過 git獲取最新源碼進行自定義安裝。源碼安裝能夠單選擇安裝何種交換機，或者不安裝交換機，是否按章相應的接口自定義軟件占用空間。
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總結
SDN 網絡是如今正熱的網絡架構，SDN 網絡給予操作者的全局上帝視角能夠幫助操作者更好的利用網絡資源，優化網絡拓撲結構。更重要的是 SDN 網絡能夠實現了非 IP 內容的轉發操作。這為以后的命名內容網絡，等希望解決網絡 IP 耗盡，網絡資源更加細粒度化管理的新型上層網絡架構打下了基礎。而上層網絡架構通過 SDN 能夠實現多路徑轉發，流的更加細粒度控制等如今 IP 網絡無法解決的問題。本文主要實現了基于客戶端參數的 QoS 保障架構，模擬退火算法作為優秀的智能算法經歷了多年已經十分完備。在對退火算法速度上的改進也在是很多學者研究的重點。本文為了適應流量調節的實時性，改進模擬退火算法，加快模擬退火算法的溫度下降，在陷入局部最優的時候，增加回火機制，減少陷入局部最優的可能性。改進了模擬退火算法以適應負載均衡的要求。在負載均衡實驗中，線路能夠承載更多的負載，保證視頻的流暢播放。本文使用的利用客戶端參數能夠在網絡擁塞時利用 SDN 的快速反應，調整部分流量流經線路，為對網絡要求高的應用流出足夠帶寬，保證應用的網絡質量。在當單條線路流量過大的時候，能夠均衡流量到其他的線路中，提高網絡各部分利用率。并且對無客戶端參數收集的網絡與帶有客戶端參數收集的兩種不同網絡。
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參考文獻（略）