SDN控制逻辑的一致性

1. 控制器部署问题

The controller placement problem 一文中提出了平均时延和最坏时延两个指标分析SDN中控制器放置问题。
文中通过在 Internet 2 中进行大量的时延测量,并分别以最小化平均时延或最坏情况时延为标准,计算出不同数量控制器的部署位置.

2. 每报文一致性和每流一致性

per-packet
每报文一致性是指每个报文传输过程中要么执行旧的控制逻辑,要么执行新的控制逻辑,而不能混杂在一起执行

两阶段更新方法(静默更新和单触更新)

静默更新首先部署新的网络配置,同时保留旧的网络 配置,新旧配置采用不同的标记(如 VLAN,MPLS 等);
静默更新完成后,单触更新则将所有的输入报文打上新配 置的标记,随后所有报文将按照新配置执行

per-flow
每流一致性指是指一系列相关的报文(指同一条流)在传输过程中要么执行旧的控制逻辑,要么执行新的控制逻辑,而不能混杂在一起执行.

通过对 OpenFlow 交换机中的新配置设置较低的优先级,可以等待旧配置在超时后自动删除.
如果旧配置的流表项是粗粒度的,难以超时删除,则可以先将流表项细化,或者采用 DevoFlow中规则复制的方法.

基于openflow的SDN应用

1. 面向校园网的部署

已经有包括斯坦福大学在内的多所高校部署了 OpenFlow 网络,并搭建了应用环境.

Plug-n-Serve在斯坦福大学的计算机系大楼部署.它设计了一种新型的面向无结构网络的负载均衡算法, 向系统中动态添加和移除计算资源,增加了请求的传输率,改变了每个请求的CPU和网络负载,最终实现了网络的负载均衡.
OpenRoads同时在斯坦福大学的计算机系和电机工程系大楼部署,利用OpenFlow和 SNMP在异构无线网络(如 WiFi,WiMAX 等)中实现了网络虚拟划分和移动管理,简化了网络管控的方法.
Resonance是佐治亚理工大学的研究者在校园内部署的一整套 OpenFlow 网络动态接入控制系统,通过在高层部署安全策略和分布式监控推断系统,实现了更细粒度的分布式安全接入功能.

2. 面向数据中心的部署

需求：在庞大的服务器机群中进行高效的寻址和数据传输。

将OpenFlow交换机部署到数据中心网络,可以实现高效寻址、优化传输路径、负载均衡等功能,从而进一步提高数据交换的效率,增加数据中心的可控性。

Applying NOX to the datacenter一文中采用NOX控制器实现了两种比较典型的数据中心网络 PortLand和 VL2的高效寻址和路由机制.
Ripcord同样实现了这两种数据中心的路由引擎原型系统,并支持**网络动态管理,**增加了网络健康度监控和自动报警功能.
ElasticTree设计了一个在数据中心部署的**能量管理器,**动态调节网络元素(链路和交换机)的活动情况,在保证数据中心的流量负载平衡的情况下,达到了节能的目的.
Hedera在PortLand的实验床上实现了一种可扩展的动态流调度系统,通过OpenFlow交换机获取流的最新动态,采用全局最先匹配(global first fit)的贪婪算法和模拟退火(simulated annealing)算法实现了数据中心的负载平衡
Virtue利用 OpenFlow 交换机控制网络流量,实现了数据中心内不同的虚拟机布置算法的比较,并通过真实的数据中心和模拟器两种方式进行了实验

3. 面型网络管理的应用

OpenFlow 网络的数据流由控制器做出转发决定,使得网络管理技术在 OpenFlow 网络中易于实现,尤其是流量管理、负载平衡、动态路由等功能,通过配置控制器提前部署转发策略,将实现更加直观的网络管控模式。

OpenTM利用OpenFlow控制器中的路由信息,分析了从不同交换机获取流统计数据的网络负载问题,从而构建整个网络的流量矩阵。
**OpenFlow MaNagement infrastructure.**一文在 NOX 上实现了多个应用程序,提供了收集数据和配置OpenFlow网络的API,并开发出Web 界面对OpenFlow网络进行管理
Supporting novel home network management interfaces with OpenFlow and NOX一文中将 OpenFlow 应用于家庭网络管理当中,实现了新型的流测量和管理接口
MPLS-TE and MPLS VPNs with OpenFlow一文在 OpenFlow 交换机和 NOX 上实现了 MPLS 流量工程和基于 MPLS 的 VPN 功能.

4. 面向安全控制的应用

A. Lightweight DDoS flooding attack detection using NOX/OpenFlow一文提出了一套轻量级的 DDOS 攻击检测方法.它通过提取 OpenFlow 流统计信息中与 DDOS 攻击相关的六元组,采用人工神经网络方法 SOM(self organizing map)进行降维处理,从而识别 DDOS 攻击.
Online measurement of large traffic aggregates on commodity switches利用 OpenFlow 交换机能够统计流数据的功能,采用 trie 的数据结构设计了一种识别大的聚集流量的功能,可应用于网络的异常检测.
** Source address validation solution with OpenFlow/NOX architecture考虑到目前源地址验证标准**（SAVI)的不足,通过 NOX 上开发的应用程序来获取全局网络视图,从而决策 SAVI 设备的验证规则

参考文献

[1]左青云, 陈鸣, 赵广松,等. 基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 软件学报, 2013(05):1078-1097.

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