數(shù)據(jù)中心下軟件定義網(wǎng)絡的部署及應用.pdf

1、自軟件定義網(wǎng)絡(Software Defined Networking)技術出現(xiàn)以來，經(jīng)過學術界和產(chǎn)業(yè)界的不斷推動，軟件定義網(wǎng)絡的應用不斷發(fā)展和深入，數(shù)據(jù)中心的軟件定義網(wǎng)絡化也正在從理論走向實踐。本文旨在數(shù)據(jù)中心環(huán)境下研究軟件定義網(wǎng)絡部署及應用的相關關健問題。
　　隨著云數(shù)據(jù)中心的不斷發(fā)展，尤其是分布式云數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，今天的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)演變成涉及十萬甚至百萬規(guī)模的服務器，跨越廣域網(wǎng)地理位置分散的，集大數(shù)據(jù)運算和存儲為一體的高性能

2、計算場所。分布式云數(shù)據(jù)中心的發(fā)展帶來了一系列新的問題:首先，對大規(guī)模且分布式的網(wǎng)絡需要集中統(tǒng)一管理，以提高數(shù)據(jù)中心的維護效率和可用性。其次，以承載云計算業(yè)務為主要目的的云數(shù)據(jù)中心，其流量工程也面臨嚴峻的考驗。對于云計算，數(shù)據(jù)備份等大流量應用的分類，直接影響了數(shù)據(jù)中心對外提供服務的質量。再次，跨越互聯(lián)網(wǎng)分布式的特點以及虛擬化等技術的發(fā)展，使得云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡安全面臨新形勢的挑戰(zhàn)。
　　本文深入分析和總結了分布式云數(shù)據(jù)中心的新特征，從分

3、布式云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中的軟件定義網(wǎng)絡部署問題、大小流分類問題，以及DDoS檢測問題出發(fā)，緊緊圍繞上述三個問題展開研究。本文的主要研究工作如下:
　　首先，針對分布式云數(shù)據(jù)中心拓撲結構復雜、SDN域劃分和控制器部署等問題，本文提出了基于譜的軟件定義網(wǎng)絡部署算法，即利用譜聚類思想對拓撲結構進行分析，并利用矩陣擾動和本征間隙理論對拓撲進行挖掘以找出其內(nèi)在特征實現(xiàn)SDN域的自動劃分，最后得出其控制器部署位置。為了驗證我們所提出的算法，我們還

4、設計了一個基于Cbench的測試框架。實驗表明基于譜的軟件定義網(wǎng)絡部署算法具有一定的優(yōu)勢，其部署為后續(xù)的SDN應用研究奠定了基礎。
　　其次，針對分布式數(shù)據(jù)中心下大小流的特點和流量工程流量分類的需求，本文提出了一個基于軟件定義網(wǎng)絡的大小流分類算法。為了提高算法的實時性，本文采用兩層分類策略來進行快速分類。即先基于首包檢測快速排除大量的小流，減少了后續(xù)計算，再對可能的大流基于流特征進行C4.5決策樹分類，以提高算法的精確度。為了進一

5、步提高算法的分類精確度，本文除了對訓練集合進行相容性分析之外，還基于數(shù)據(jù)中心自身流量特點和大流分類更重要的特點，在算法中引入了Cost-Sensitive思想，有效提高了算法的分類精確度和彌補了現(xiàn)有算法的不足。最后基于SDN技術進行實驗，驗證了算法的有效性。
　　最后，針對分布式云數(shù)據(jù)中心下新型的DDoS攻擊鏈路洪泛攻擊檢測存在的問題，本文提出了一種基于軟件定義網(wǎng)絡的DDoS檢測算法。其核心思想是從提高實時性和數(shù)據(jù)存儲效率出發(fā)，將