[发明专利]基于SDN实现异构覆盖网路由优化的两种方法

摘要

基于SDN实现异构覆盖网路由优化的两种方法，一种是集中式方法，另一种是分布式方法，实现了覆盖网络之间的相互合作；主要思想是：为每一个覆盖网络设置一个SDN控制器，为所有覆盖网络设置一个数据服务器，并让覆盖网络的SDN控制器都与数据服务器相连接，从而使异构覆盖网络之间相互感知，并且理解彼此的表现目标，在这个基础上对覆盖网络的路由进行集中式或分布式指导，改善了覆盖网络之间的路由冲突，使覆盖网络通过合作来优化各自的流量安排，友好地共享底层资源，最后保证覆盖网络之间的公平性的同时提升它们的表现。

主权项

1.基于SDN实现异构覆盖网路由优化的集中式方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：(11)为每一个覆盖网络设置一个SDN控制器，为所有覆盖网络设置一个数据服务器，所述的覆盖网络的SDN控制器都与所述的数据服务器相连接；(12)每个覆盖网络设定自己的基准性能参考值(13)覆盖网络节点对底层网络进行探测，获取到当前的网络状态，然后覆盖网络将探测到的网络状态信息经过所述的SDN控制器的汇总，上传给所述的数据服务器；(14)当覆盖网络中产生服务请求的时候，该覆盖网络的请求节点会向SDN控制器汇报并请求路由策略；SDN控制器汇总覆盖网络中的服务请求后，计算出覆盖网络的性能函数并上传给数据服务器；步骤(14)的具体内容包括如下操作子步骤：(1401)每个覆盖网络统计其可用虚拟路径，得到该覆盖网络可用的虚拟路径集合R(s)R(s)＝{r1，r2，...，ri，...，rn}这里ri代表着该覆盖网络的第i条虚拟路径，n是该覆盖网络的虚拟路径的总数；(1402)每个覆盖网络根据自己的虚拟路径，统计这些虚拟路径所对应的底层链路，得到所述的覆盖网络虚拟路径集合R(s)和底层链路之间的对应关系矩阵A(s)：这里，l，r分别是底层物理链路和该覆盖网络虚拟路径的编号，L是所有物理链路的总集合；L＝{link1，link2，...，linkl，...}，这里linkl代表第l条物理链路；当arl＝1时，表示底层物理链路l是虚拟路径r的一部分，当arl＝0时，表示底层物理链路l与虚拟路径r无关；(1403)覆盖网络探测并收集虚拟路径上的底层流量分布信息，得到与其虚拟路径集合R(s)相对应的底层流量分布向量U(‑s)，也就是虚拟路径上的背景流量：这里是覆盖网络s探测到的底层物理链路l上承载的背景流量，而l是底层物理链路的编号；(1404)每个覆盖网络统计自己的服务请求得到覆盖网络流集合F(s)：F(s)＝{f1，f2，...，fk}该集合中，每一个元素表示：对应于一个服务请求，覆盖网络需要提供的一条覆盖网络流；所述的覆盖网络流包含起始节点、目的节点、带宽和时延；(1405)每个覆盖网络根据所述的覆盖网络流的起始节点和目的节点统计其可用的虚拟路径，并得到覆盖网络流集合F(s)与虚拟路径集合R(s)的对应关系矩阵B(s):这里，f，r分别是覆盖网络流和覆盖网络虚拟路径的编号，当bfr＝1时，表示覆盖网络流f可以通过虚拟路径r传输数据，当bfr＝0时，表示虚拟路径r对于覆盖网络流f不可用；(1406)每个覆盖网络根据各自的QoS性能需求来定义自己的虚拟路径性能函数，该函数是与底层网络流量部署情况相关的函数，表示覆盖网络性能与底层网络中具体流量分布的关系；虚拟路径性能函数的定义根据覆盖网络的种类和QoS性能需求而有所不同，对于时延敏感的覆盖网络，虚拟路径性能函数是一条覆盖网络虚拟路径的时延函数，该函数定义如下：这里r代表着一条虚拟路径，而l代表着这条虚拟路径上的一条物理链路；delayl(ul)是物理链路的时延函数，代表物理链路l的时延与它所实际承载的流量ul的关系；U＝(u1，u2，...，u|L|)T则为底层链路负载向量，代表着底层链路实际负载的总体情况；(1407)每个覆盖网络根据下式计算得到各自的覆盖网络性能函数：pref(s)(v(s))＝(v(s)E(s))T[θ(A(s)(v(s)E(s))+U(‑s))]上式中的v(s)为覆盖网络s的路由策略矩阵，其定义如下：这里vfr代表覆盖网络流f分配到虚拟路径r上的流量；并且当且仅当bfr＝1时，vfr≥0，即该虚拟路径r可为覆盖网络流f所用时，覆盖网络流f才可对其分配流量；E(s)则是一个辅助矩阵，其定义为一个1×|F(s)|的全一矩阵，即[1，1，...，1]T，用于对每列元素的求和；v(s)E(s)的意义是计算覆盖网络s分配到每条虚拟路径上的向量；(15)所述的数据服务器将所收到的覆盖网络的性能函数进行汇总后，计算出最优全局路由策略；然后数据服务器将计算出的最优全局路由策略进行切分并发送给对应的覆盖网络的SDN控制器；所述的切分是指把全局路由策略根据覆盖网络的对应关系把对应部分分割出来；(16)所述的SDN控制器从数据服务器接收到路由策略后，将其部署到覆盖网络中，然后由覆盖网络节点根据该路由策略将流量部署到底层网络中；(17)重复步骤(13)～(16)，直至覆盖网络的路由策略数个周期没有变化。