routeflow的sdn网络构建
SDN（软件定义网络）不同于传统网络，SDN的核心诉求就是让软件应用参与到网络控制中并且起主导作用，而不是让现在已经固定的协议来控制网络。SDN有五个特征转发平面和控制平面相分离、简单化设备、控制集中、网络实施自动化和虚拟化以及其开放特性。通过对SDN的一个开源项目RouteFlow进行研究，我学会了mininet这一仿真平台和OpenvSwitch的使用，并且搭建了一个小型SDN网络和仿真实现RouteFlow项目的两个测试实例。搭建这些网络，首先要做的，也是最重要的，就是把网络环境搭建好，搭建好了环境，网络才能正常工作。搭建完成后再进行网络性能测试，首先测试网络是否能正常通信，接着测试网络传输带宽、网络时延抖动、丢包率等网络性能指标，经测试，SDN网络的性能非常好。
目录
1 选题背景 2
1．1 本课题研究意义 2
1．2 国内外研究现状 2
1．2．1 国外研究现状 2
1．2．2 国内研究现状 2
1．3 应用前景 3
2 SDN相关技术概述 3
2．1 SDN网络架构 4
2．2 OpenFlow协议 5
2．2．1 OpenFlow v1.3交换机结构 5
2．2．2 OpenFlow协议的流表结构 6
2．3 SDN控制器 6
3 RouteFlow项目相关技术研究 6
3．1 Open vSwitch 6
3．1．1 OVS 系统架构 6
3．1．2 OVS 工作流程 7
3．2 mininet 8
4 SDN网络仿真构建 9
4．1 环境安装 9
4．2 搭建网络拓扑核心代码 12
4．2.1 mininet搭建自定义SDN网络拓扑 12
4．2.2 RouteFlow的网络拓扑 14
5 网络测试与结果分析 16
5．1 SDN网络连通测试 16
5．2 SDN网络性能测试分析 21
6 总结与展望 25
基于RouteFlow的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
SDN网络构建
引言
引言：当前网络存在着一些不足之处，随着数据中心的出现，网络不仅需要从像遇到运行中断或软硬件故障之类事件中恢复，还要能够对频繁、即时的变化做出迅速响应。虽然创建网络、移动网络和删除网络的任务看起来与对服务器和存储器所做的相同的工作类似，但实际上它们还涉及工作指令的下达、服务器与网络管理员之间的协调、物理或逻辑上的链路协调、网络接口卡以及ToR交换机的设置等诸多工作[1]。这些工作的完成所消耗的时间是以天为单位的，现代数据中心对一个网络进行重新配置的任务可能需要花费数天的时间，当IT管理员试图使其数据中心虚拟化环境变得更加自动化和简洁化时，这种网络范式就成了一种妨碍，而SDN可以将此类网络重构任务所需的时间减少到以分钟为单位[1]。SDN未来会成为现代网络的发展趋势，本文通过虚拟搭建基于RouteFlow项目的SDN网络来学习SDN网络的工作原理，了解其与传统网络工作时的区别，SDN不是一种具体的技术，而是一种思想，一种理念，它的核心诉求是让软件应用参与到网络控制中并起主导作用,而不是让各种固定模式的协议来控制网络。
1 选题背景
1．1 本课题研究意义
最近几年，互联网发展迅速，人们的生活已经离不开网络了，哪里都有网络的影子。最近非常火热的新技术，如云计算、移动互联网、硬件虚拟化和人工智能等，这些技术的发展都建立在高效、灵活、快速的网络基础上。传统的互联网架构很难满足其需求，传统网络架构有以下明显的缺点：复杂程度高、策略不一致、扩展性不好、依赖供应商，因此，众多业界人士都纷纷提出要寻找一种新的网络架构来弥补这些不足[3][10][6]。而SDN网络架构很好的弥补了这些缺点，不再是原来的树形结构，分离集中在网络设备的转发和控制功能，控制功能统一由控制器实现，交换机只负责转发数据，而转发策略由控制器通过编程实现，从而实现最终的开放可编程目标[6][8]。
1．2 国内外研究现状
1．2．1 国外研究现状
2006年 Martin Casado 开展Ethane项目，该项目首次提出了控制器的概念，试图在网络中加入控制器来改良网络的性能。2007年，主要研究网络虚拟化技术的Nicira公司成立，该公司也是SDN概念的最早提出者[11][15][6]。2008年业界召开的SIGCOMM大会上，Nick Mckeown第一次提出在校园网络中运用OpenFlow协议,人们开始正式关注OpenFlow[12]。2011年初，Google、Facebook、Yahoo等互联网商业巨头共同成立了ONF组织，并正式提出了SDN的概念。2013.11.6 Cisco发行了Application Centric Infrastructure(ACI)方案和Nexus 9000系列交换机的发布会。钱伯斯发表了“Redefining the Power of IT”的主题演讲：ACI将开启敏捷与自动化数据中心的新纪元。2013年8月，Google公司第一次公开了其利用SDN技术解决数据中心流量问题的方案。SDN最主要的特性开放可编程，而这个特性实现的承载体就是控制器，因此控制器被认为是SDN的关键[17]。
控制器是上层业务应用与底层交换设备的桥梁，SDN中数据平面和控制平面相对分离，这种分离使得实现起来更加灵活，SDN发展迅速以及控制器的关键地位使得SDN软件控制器飞速发展，开源社区对开源控制器做出了巨大贡献，提出了许多开源项目[5][6][10]。第一个开源控制器NOX就是有Nicira公司开发的，NOX加快了OPenFlow技术的发展，也是初期SDN领域大多数研究项目的基础。Ryu是由日本电报公司（NTT）主导开发，完善了NOX的一些不足之处，Ryu是基于Python语言进行开发的，提供了许多实用的API接口,方便运营者和应用商开发新的SDN应用。Floodlight基于java语言开发，遵循Apache2.0软件许可，同时还支持OpenFlow协议。OpenDaylight控制器引起的关注度最高，该控制器旨在降低运营复杂度，增加网络设备的使用期限，同时提供北向接口和支持南向标准化协议OpenFlow[4][9]。
1．2．2 国内研究现状
国内一些知名大型互联网企业也开始关注SDN的发展了，中国举办的第二届SDN/NFV大会上，腾讯代表首次边缘智能网络这一概念,核心理论思想是构建一个由OVS(OpenVSwitch,开放虚拟机)、VXLAN、SDN组成的虚拟二层网络,为了提升用户体验，必须提高数据中心宽带利用率，而此网络可以实现应有的需求功能[7][13][14]。
目录
1 选题背景 2
1．1 本课题研究意义 2
1．2 国内外研究现状 2
1．2．1 国外研究现状 2
1．2．2 国内研究现状 2
1．3 应用前景 3
2 SDN相关技术概述 3
2．1 SDN网络架构 4
2．2 OpenFlow协议 5
2．2．1 OpenFlow v1.3交换机结构 5
2．2．2 OpenFlow协议的流表结构 6
2．3 SDN控制器 6
3 RouteFlow项目相关技术研究 6
3．1 Open vSwitch 6
3．1．1 OVS 系统架构 6
3．1．2 OVS 工作流程 7
3．2 mininet 8
4 SDN网络仿真构建 9
4．1 环境安装 9
4．2 搭建网络拓扑核心代码 12
4．2.1 mininet搭建自定义SDN网络拓扑 12
4．2.2 RouteFlow的网络拓扑 14
5 网络测试与结果分析 16
5．1 SDN网络连通测试 16
5．2 SDN网络性能测试分析 21
6 总结与展望 25
基于RouteFlow的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
SDN网络构建
引言
引言：当前网络存在着一些不足之处，随着数据中心的出现，网络不仅需要从像遇到运行中断或软硬件故障之类事件中恢复，还要能够对频繁、即时的变化做出迅速响应。虽然创建网络、移动网络和删除网络的任务看起来与对服务器和存储器所做的相同的工作类似，但实际上它们还涉及工作指令的下达、服务器与网络管理员之间的协调、物理或逻辑上的链路协调、网络接口卡以及ToR交换机的设置等诸多工作[1]。这些工作的完成所消耗的时间是以天为单位的，现代数据中心对一个网络进行重新配置的任务可能需要花费数天的时间，当IT管理员试图使其数据中心虚拟化环境变得更加自动化和简洁化时，这种网络范式就成了一种妨碍，而SDN可以将此类网络重构任务所需的时间减少到以分钟为单位[1]。SDN未来会成为现代网络的发展趋势，本文通过虚拟搭建基于RouteFlow项目的SDN网络来学习SDN网络的工作原理，了解其与传统网络工作时的区别，SDN不是一种具体的技术，而是一种思想，一种理念，它的核心诉求是让软件应用参与到网络控制中并起主导作用,而不是让各种固定模式的协议来控制网络。
1 选题背景
1．1 本课题研究意义
最近几年，互联网发展迅速，人们的生活已经离不开网络了，哪里都有网络的影子。最近非常火热的新技术，如云计算、移动互联网、硬件虚拟化和人工智能等，这些技术的发展都建立在高效、灵活、快速的网络基础上。传统的互联网架构很难满足其需求，传统网络架构有以下明显的缺点：复杂程度高、策略不一致、扩展性不好、依赖供应商，因此，众多业界人士都纷纷提出要寻找一种新的网络架构来弥补这些不足[3][10][6]。而SDN网络架构很好的弥补了这些缺点，不再是原来的树形结构，分离集中在网络设备的转发和控制功能，控制功能统一由控制器实现，交换机只负责转发数据，而转发策略由控制器通过编程实现，从而实现最终的开放可编程目标[6][8]。
1．2 国内外研究现状
1．2．1 国外研究现状
2006年 Martin Casado 开展Ethane项目，该项目首次提出了控制器的概念，试图在网络中加入控制器来改良网络的性能。2007年，主要研究网络虚拟化技术的Nicira公司成立，该公司也是SDN概念的最早提出者[11][15][6]。2008年业界召开的SIGCOMM大会上，Nick Mckeown第一次提出在校园网络中运用OpenFlow协议,人们开始正式关注OpenFlow[12]。2011年初，Google、Facebook、Yahoo等互联网商业巨头共同成立了ONF组织，并正式提出了SDN的概念。2013.11.6 Cisco发行了Application Centric Infrastructure(ACI)方案和Nexus 9000系列交换机的发布会。钱伯斯发表了“Redefining the Power of IT”的主题演讲：ACI将开启敏捷与自动化数据中心的新纪元。2013年8月，Google公司第一次公开了其利用SDN技术解决数据中心流量问题的方案。SDN最主要的特性开放可编程，而这个特性实现的承载体就是控制器，因此控制器被认为是SDN的关键[17]。
控制器是上层业务应用与底层交换设备的桥梁，SDN中数据平面和控制平面相对分离，这种分离使得实现起来更加灵活，SDN发展迅速以及控制器的关键地位使得SDN软件控制器飞速发展，开源社区对开源控制器做出了巨大贡献，提出了许多开源项目[5][6][10]。第一个开源控制器NOX就是有Nicira公司开发的，NOX加快了OPenFlow技术的发展，也是初期SDN领域大多数研究项目的基础。Ryu是由日本电报公司（NTT）主导开发，完善了NOX的一些不足之处，Ryu是基于Python语言进行开发的，提供了许多实用的API接口,方便运营者和应用商开发新的SDN应用。Floodlight基于java语言开发，遵循Apache2.0软件许可，同时还支持OpenFlow协议。OpenDaylight控制器引起的关注度最高，该控制器旨在降低运营复杂度，增加网络设备的使用期限，同时提供北向接口和支持南向标准化协议OpenFlow[4][9]。
1．2．2 国内研究现状
国内一些知名大型互联网企业也开始关注SDN的发展了，中国举办的第二届SDN/NFV大会上，腾讯代表首次边缘智能网络这一概念,核心理论思想是构建一个由OVS(OpenVSwitch,开放虚拟机)、VXLAN、SDN组成的虚拟二层网络,为了提升用户体验，必须提高数据中心宽带利用率，而此网络可以实现应有的需求功能[7][13][14]。
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