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清华大学学报(自然科学版)  2019, Vol. 59 Issue (2): 148-153    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.049
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软件定义网络中低成本流量数据采集算法
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
Low cost flow statistics collection in software defined networking
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(1247 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 因为网络测量在软件定义网络中扮演着非常重要的角色,所以越来越多的测量算法相继被提出。根据测量方式,这些算法被分成两类:周期测量和自适应测量算法。无论何种算法,如果为每一个流量都发送数据采集请求会产生很大的通信开销,进而增加交换机的负载。为了降低采集流量数据的通信开销,该文首先提出一种基于非线性整数动态规划算法OpenCost,来决定每个流量的数据通过哪个交换机来采集。其次,为了降低算法的运行时间,提出一种贪心算法来近似求解上述最优化问题。最后,为了评估算法性能,搭建了仿真环境并进行了详细的仿真测试。测试结果表明:与其他流量数据请求算法相比,优化算法OpenCost可以降低系统采集流量数据通信开销的55%。
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赵俊
包丛笑
李星
关键词 软件定义网络网络测量非线性整数动态规划OpenFlow协议    
Abstract:Many monitoring methods have been proposed for network measurements that are essential in software defined networking. However, periodically or adaptively collecting statistics from software switches using per-flow queries incurs significant communication costs thus increase the loads on switches. This paper presents an approach called OpenCost that decides which switch us used to collect statistics in software defined networks based on a non-linear integer programming (NLIP) model. However, the NLIP problem is NP-hard; therefore, the problem is solved using an approximation algorithm based on a greedy algorithm. Extensive simulations were used to benchmark the algorithm with the results showing that OpenCost reduces the communication costs by 55% on average compared with other methods.
Key wordssoftware defined networking    network measurement    non-linear integer programming    OpenFlow
收稿日期: 2018-05-11      出版日期: 2019-02-16
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. 软件定义网络中低成本流量数据采集算法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(2): 148-153.
ZHAO Jun, BAO Congxiao, LI Xing. Low cost flow statistics collection in software defined networking. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2019, 59(2): 148-153.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.049  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2019/V59/I2/148
  图1 一个简单的例子
  表1 OpenFlow 协议的报文长度
  表 2 OpenCost算法用到的数学表达式含义
  图2 OpenCost算法的近似算法
  图4 流量传输速率的分布情况
  图5 通信成本随着使用交换机维度采集 流量数据的交换机数量增加的变化情况
  图6 OpenCost及 OpenCostGAppro算法的 计算效率对比
  图7 不同算法产生的通信开销成本
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