2014全國高校軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）應(yīng)用創(chuàng)新開發(fā)大賽一等獎作品簡介及點(diǎn)評

2014全國高校軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）應(yīng)用創(chuàng)新開發(fā)大賽一等獎作品簡介及點(diǎn)評

編者按——

第一屆全國高校軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)應(yīng)用創(chuàng)新開發(fā)大賽盡管已經(jīng)落幕，但仍掀起了一股SDN技術(shù)在高校乃至社會上的傳播熱潮，使更多人開始了解到SDN技術(shù)以及當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步。為此，本刊特別邀請了大賽專家委員會委員、華中科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與計算中心主任于俊清教授對大賽一等獎作品進(jìn)行了點(diǎn)評。

北京郵電大學(xué)

基于SDN的園區(qū)級多媒體流量優(yōu)化

指導(dǎo)老師：黃韜 參賽學(xué)生：張健男 汪碩 丁健 胡文博

多媒體流量冗余是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)最為突出的問題之一，人們?yōu)g覽靜態(tài)網(wǎng)頁、點(diǎn)播視頻或者收看網(wǎng)絡(luò)直播時，相同的內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)中重復(fù)傳輸，冗余流量消耗大量帶寬資源，極大地影響了用戶體驗(yàn)。利用SDN集中管控的優(yōu)勢，可以靈活調(diào)度多媒體流量的傳輸，從而降低網(wǎng)絡(luò)中的冗余流量。該項目基于SDN/ OpenFlow研究多媒體流量優(yōu)化機(jī)制，設(shè)計了一套基于Floodlight控制器的園區(qū)級網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，試圖解決多媒體流量傳輸時的冗余流量問題。

該項目利用Floodlight控制器和Open vSwitch交換機(jī)模擬校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多媒體流量優(yōu)化方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)時流量的冗余傳輸明顯減少，網(wǎng)絡(luò)效率大大增加，非實(shí)時流量的出口帶寬消耗明顯降低，從而證明本方案在傳輸過程中有效降低了多媒體的冗余流量。

于俊清點(diǎn)評：利用SDN集中管控的優(yōu)勢，設(shè)計了一套基于Floodlight控制器的園區(qū)級網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，通過靈活調(diào)度多媒體流量的傳輸達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)冗余流量的目。系統(tǒng)設(shè)計新穎、方案可行，模擬實(shí)驗(yàn)效果明顯，可以作為SDN在多媒體傳輸領(lǐng)域的典型應(yīng)用。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

云數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量QoS保障

指導(dǎo)老師：張煥杰 參賽學(xué)生：王碩 張俊 徐華

數(shù)據(jù)中心云化發(fā)展逐步走向大型化、自動化、虛擬化，云網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生超大規(guī)模東西向數(shù)據(jù)流量已經(jīng)成為必然趨勢。上層應(yīng)用共享底層物理網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)擁塞成為常見現(xiàn)象，云業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量需要保障。

本應(yīng)用提出一套基于SDN的云數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)流量QoS保障的解決方案，為云中虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量提供自動化QoS保障的同時，盡可能提高物理鏈路利用率。通過增加虛擬接入層軟件交換機(jī)，將網(wǎng)絡(luò)接入移至物理服務(wù)器內(nèi)部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)策略的管理。借助SDN南向接口，實(shí)現(xiàn)針對業(yè)務(wù)類型的個性化流表自動下發(fā)機(jī)制，達(dá)到虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量調(diào)度到特別端口隊列的目的。借助SDN北向接口，監(jiān)控全局虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量狀態(tài)以及端口隊列流量狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計基于實(shí)時業(yè)務(wù)流量端口隊列帶寬動態(tài)調(diào)整策略。與此同時，采取分級控制的思想，在端口隊列針設(shè)計基于流的限速策略，從而達(dá)到虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量QoS保障的目的。

于俊清點(diǎn)評：通過增加虛擬接入層軟件交換機(jī)，將網(wǎng)絡(luò)接入移至物理服務(wù)器內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了對虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)策略的管理；采取分級控制的思想，在端口隊列針設(shè)計基于流的限速策略，達(dá)到虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量QoS保障的目的。項目定位準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)方案合理，可以為云中虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量提供自動QoS保障的同時，提高物理鏈路的利用率。

電子科技大學(xué)

盡力而為網(wǎng)絡(luò)中在線視頻 QoS保障解決方案

指導(dǎo)老師：王晟 參賽學(xué)生：王世超 張林煉 宋彤雨 王金鑫

如何在網(wǎng)絡(luò)中提供QoS 在今天仍是一個未得到很好解決的問題，針對這個問題，學(xué)術(shù)界做了許多研究工作，但試圖在傳統(tǒng)的Internet 中提供QoS 的嘗試均不太成功。

近幾年出現(xiàn)的SDN 為QoS 的實(shí)現(xiàn)提供了新的契機(jī)。該項目利用SDN 的特點(diǎn)在盡力而為的IP 網(wǎng)絡(luò)中為在線視頻提供QoS 保障。通過把解決方案做成SDN 控制器上的應(yīng)用，同時搭建出了原型系統(tǒng)。該解決方案把網(wǎng)絡(luò)中的流量分為普通的數(shù)據(jù)流量和有QoS 需求的流量(此次研究針對在線視頻流量)，分別對數(shù)據(jù)流和視頻流設(shè)計不同的路由算法，在盡量不影響正常數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)的情況下，為視頻流提供QoS 保障。該方案在IP 的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了QoS 保障，比IntServ、ATM 等解決方案更易實(shí)現(xiàn)。

為了提供準(zhǔn)確的QoS 流量識別，本方案中包含了一個QoS注冊模塊。在用戶發(fā)起視頻流請求時，該模塊向控制器注冊用戶此次請求的QoS 指標(biāo)，并攜帶了用戶的IP 地址等網(wǎng)絡(luò)信息，控制器根據(jù)QoS 指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)當(dāng)期狀態(tài)給此次視頻傳輸計算路由。引入了該模塊之后，QoS 流可以被更細(xì)粒度地識別，而且實(shí)現(xiàn)簡單。同時，在mininet 平臺上搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了該解決方案的有效性。

于俊清點(diǎn)評：針對在線視頻播放應(yīng)用，把網(wǎng)絡(luò)中的流量分為普通的數(shù)據(jù)流量和有QoS 需求的流量，利用SDN技術(shù)分別對數(shù)據(jù)流和視頻流設(shè)計不同的路由算法，在盡量不影響正常數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)的情況下，為視頻流提供QoS 保障。方案設(shè)計清晰，系統(tǒng)組成合理，實(shí)驗(yàn)效果明顯。

北京郵電大學(xué)

一種基于SDN的虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)

指導(dǎo)老師：胡博 參賽學(xué)生：陳品殿 王競豪 李英

以目前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度來看，虛擬機(jī)未來的規(guī)?？隙ú皇悄壳皢我粩?shù)據(jù)中心能夠支撐的，傳統(tǒng)的虛擬機(jī)遷移技術(shù)將無法滿足分布式云數(shù)據(jù)中心的需求，因此虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)的遷移將是未來以分布式云數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)的云計算系統(tǒng)所必需的基礎(chǔ)功能之一。

本方案將虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)的遷移技術(shù)作為研究方向，引入了軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和身份位置分離（Identifier /Locator Separation）的思想，同時結(jié)合了無線移動性管理技術(shù)。創(chuàng)造性地將SDN 技術(shù)、新型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計以及無線網(wǎng)絡(luò)中的移動性管理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，用于解決云計算分布式數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)遷移問題，提出了一種基于SDN 技術(shù)的虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)動態(tài)遷移方案。在該方案中同時利用移動性管理中的位置映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對虛擬機(jī)的身份和位置標(biāo)識的有效映射，最后通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)了該方案。

該方案具有以下特色：相比建立隧道方法，無需建立隧道，更節(jié)能；相比支持移動IP 方法，無需更改DNS 條目，操作更簡單；相比基于SDN 的虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)遷移方法，性價比更高。方案達(dá)到的效果如下：跨三層網(wǎng)絡(luò)的虛擬機(jī)遷移；虛擬機(jī)遷移的時間在3 秒以內(nèi)；業(yè)務(wù)中斷時間為毫秒級。

于俊清點(diǎn)評：針對云計算分布式數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)遷移問題，通過SDN 技術(shù)、新型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計和無線網(wǎng)絡(luò)中的移動性管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提出了一種基于SDN技術(shù)的虛擬機(jī)跨三層網(wǎng)絡(luò)動態(tài)遷移方案，實(shí)現(xiàn)了利用移動性管理中的位置映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對虛擬機(jī)的身份和位置標(biāo)識的有效映射。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法與傳統(tǒng)方向相比，操作簡單，具有一定的節(jié)能效果，性價比較高。

重慶郵電大學(xué)

SDN技術(shù)在視頻帶寬保障中的應(yīng)用

指導(dǎo)老師：尚鳳軍 參賽學(xué)生：付強(qiáng) 閆辰云

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇膨脹和應(yīng)用類型的不斷豐富，因特網(wǎng)作為社會基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要的一部分，結(jié)構(gòu)和功能日趨復(fù)雜，管控能力日趨減弱。數(shù)據(jù)中心提供著日漸豐富的業(yè)務(wù)，但一般只進(jìn)行盡力而為的轉(zhuǎn)發(fā)，不單獨(dú)為某一業(yè)務(wù)帶寬提供額外的保障，這就造成某些關(guān)鍵性業(yè)務(wù)無法得到很好地保證（如視頻業(yè)務(wù)），可能影響業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)（視頻不流暢）。

該設(shè)計運(yùn)用SDN技術(shù)對數(shù)據(jù)中心中提供的某種業(yè)務(wù)（如視頻業(yè)務(wù)）進(jìn)行帶寬預(yù)留與保障，當(dāng)總體流量大于鏈路承載能力時，優(yōu)先保證指定業(yè)務(wù)（如視頻業(yè)務(wù)）的帶寬。

使用一臺PC作為宿主機(jī)來模擬數(shù)據(jù)中心外的用戶；在PC機(jī)中建立3個虛擬交換機(jī)，其中兩個虛擬交換機(jī)各連接一臺虛擬業(yè)務(wù)服務(wù)器，一臺為視頻Server，一臺為FTP Server，使用PC宿主機(jī)作為終端分別訪問兩個業(yè)務(wù)。

監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)流量的狀態(tài)，并設(shè)置閾值，一旦視頻業(yè)務(wù)帶寬無法得到保證時，流量達(dá)到閾值并觸發(fā)相關(guān)的控制動作，需要考慮將其他業(yè)務(wù)的流量進(jìn)行限流。

于俊清點(diǎn)評：通過模擬實(shí)驗(yàn)對方案的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。方案設(shè)計針對性強(qiáng)，思路清晰，很好地利用了SDN技術(shù)的特點(diǎn)。