[发明专利]一种基于SDN的ICN逻辑拓扑构建方法

摘要

一种基于SDN的ICN逻辑拓扑构建方法，属于互联网技术领域，提出一种基于SDN（软件定义网络）的ICN（信息中心网络）的逻辑拓扑重构方法。由于ICN架构与TCP/IP的框架相比，发生了根本性的变化，导致现有的网络拓扑结构与ICN的流量分布不匹配，为实现网络拓扑与ICN流量分布相匹配，本发明专利通过逻辑关闭链路机制和逻辑增添链路机制实现网络逻辑拓扑的重构，具体包括：一是在根据ICN流量分布构建的具有隐马尔可夫特性的空间状态转移图中，采用隐马尔可夫模型实时地确定逻辑关闭链路的集合；二是在根据ICN流量分布构建的加权有向复杂网络中，采用最大流最小割定理定位逻辑增添链路的集合和所对应的带宽。本发明为ICN流量的进一步优化提供一种有效的途径。

主权项

1.一种基于SDN的ICN逻辑拓扑构建方法，其特征是，包括逻辑关闭链路模型：以路由器、交换机等网络设备为节点，设网络中有M‑1个节点，把网络中的所有主机都看作一个“虚拟节点”，作为该网络的第M个节点，在网络比较大、用户比较多时，设想网络中存在大量的流，每种走向的流都以一定的概率存在；每个流中的数据包都是从一个节点转移到另一个节点，且根据目的地路由机制，下一跳的选取与该流的来源和其前一个节点无关；在稳态的情况下，流入网络的流量与到达目的地的流量是相等的，所以假定到达目的地节点的数据包将转移到某个源节点；当把网络节点看作“空间状态”、节点之间的链路看作“空间状态之间的转移关系”时，就构成了一个具有马尔可夫特性的空间状态转移图；假定路由器i以概率a_ij随机地向其相邻的路由器j转发数据包，并满足：其中当路由器k与路由器i不相邻时，a_ik＝0；显然，通过链路E(i,j)上的数据包的平均速率为λ_ij＝a_ijλ_i，其中λ_i表示路由器i收到的数据包的平均速率；在单位时间内通过链路E(i,j)的数据包数是一个随机变量o_t^i,j，其中下标t代表第t个时间段的统计值；网络中的一个数据包将经过一系列的路由器和链路到达目的地；所以，在t时间段，一个数据包处于路由器i的概率，根据网络流量分布的历史数据计算得到，即P[s_t＝i|o_1→t]，其中s_t表示t时刻数据包所在的路由器，o_t是在t时间段对全网各条链路流量的统计观测值，即其中的上标“i_k,j_k”代表节点i_k与节点j_k之间的链路，下标1→t代表从时间段1到时间段t的观测序列；首先，根据SDN控制面对网络链路流量的感知，构建空间隐马尔可夫模型，然后，确定逻辑关闭链路的集合，并通过SDN数据面执行；提出的逻辑关闭链路确定分为模型训练和链路关闭决策实时评估两个阶段：A、模型训练阶段，通过对网络链路流量的感知，作为模型训练的数据集；然后运用前‑后向算法，得到隐马尔可夫模型的参数值；B、链路关闭决策阶段，在隐马尔可夫模型的参数确定后，利用该模型来对所要关闭的链路进行实时决策，即实时计算各个观测序列相对于模型的似然概率。