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清华大学学报(自然科学版)  2018, Vol. 58 Issue (2): 164-169    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.004
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基于OpenFlow协议的覆盖网络路由器设计
赵俊1, 包丛笑2, 李星1
1. 清华大学 电子工程系, 北京 100084;
2. 清华大学 信息化技术中心, 北京 100084
OpenFlow based software overlay router
ZHAO Jun1, BAO Congxiao2, LI Xing1
1. Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. Information Technology Center, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(1075 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 越来越多的网络服务运行在世界各地的数据中心服务器中,并利用数据中心之间的物理链路构建覆盖网络(overlay network),以充分利用数据中心之间链路的网络资源。为了实现高效地构建覆盖网络,以及灵活地调度覆盖网络中传输流量的目的,该文提出了一种基于OpenFlow协议的覆盖网络路由器软件(software overlay router,SOR)。首先,SOR构建在被广泛使用的开源软件Open vSwitch和OpenVPN基础上,既能满足快速部署的要求,又能降低软件的开发和维护成本;其次,SOR使用基于OpenFlow协议的有状态隧道间流量调度(traffic engineering of multi tunnels,TEOFMT)算法,通过维护一张TCP/UDP报文的四元组映射表,依据该映射表来修改报文,最终根据内核路由表将报文转发到相应的隧道中来实现灵活调度流量的目的。该文在中国教育网的数据中心之间搭建覆盖网络,并利用带宽测量工具iPerf和DVTS-SASM(digital video transport system-scalable application specific measurement)来测量覆盖网络的链路带宽,测量数据表明利用SOR来构建覆盖网络能够极大地提高网络链路资源的利用率。
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赵俊
包丛笑
李星
关键词 软件定义网络流量调度覆盖网络路由器隧道    
Abstract:More and more network services use overlay networks with physical links between geographically distributed data centers with various kinds of tunnelling technologies to make full use of link resources between data centers. This paper presents an OpenFlow based software overlay router (SOR) to construct a flexible traffic overlay network. The system uses open sourced and widely used software packages, Open vSwitch and OpenVPN, for rapid deployment and low cost software development and maintenance. The system then leverages an OpenFlow based stateful traffic engineering of multi tunnels (TEOFMT) algorithm, to maintain a four tuple mapping relationship between TCP/UDP packets, to modify the packets according to the mapping relationship, and to forward the modified packets to the desired tunnel based on a kernel routing table for flexible traffic transmission scheduling. An overlay network was built using this router with the bandwidth measurement tools, iPerf and DVTS-SASM (digital video transport system- scalable application specific measurement), used to measure the link bandwidth in the network. The results indicate that this router greatly improves the utilization rate.
Key wordssoftware defined networking    traffic engineering    overlay router    tunnel
收稿日期: 2017-02-18      出版日期: 2018-02-15
ZTFLH:  TP393.0  
通讯作者: 李星,教授,E-mail:xing@cernet.edu.cn     E-mail: xing@cernet.edu.cn
引用本文:   
赵俊, 包丛笑, 李星. 基于OpenFlow协议的覆盖网络路由器设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(2): 164-169.
ZHAO Jun, BAO Congxiao, LI Xing. OpenFlow based software overlay router. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2018, 58(2): 164-169.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.004  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2018/V58/I2/164
  图1 覆盖网络路由器架构图
  表1 覆盖网络路由器使用的开源软件列表
  图2 T EOFMT算法
  表2 控制器维护的四元组映射表
  表3 北京B 的内核路由表
  图3 实验环境拓扑图
  图4 C l i e n t与S e r v e r通信相关流表
  图5 S e r v e r与 C l i e n t通信相关流表
  图6 DVT S G S A SM 链路丢包率测量结果
  图7 UDP、 T CP、 GRE3种类型隧道的链路带宽
  图8 基于 UDP协议的带宽测量算法
  图9 C l i e n t与S e r v e r之间的带宽测量结果
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