基于移动切换框架研究

基于OpenFlow的移动切换框架研究

甘宏 潘丹

广州城建职业学院 广州从化 510925

摘 要:现有移动切换的相关研究方案在实际部署时配置繁琐、工作量大、网络运维成本高,有些方案还存在三角路由问题,导致切换时延增大。为了解决移动切换过程中的这些问题、提高移动切换的性能,本文提出了一种基于OpenFlow的移动切换框架,通过理论分析证明了该换框架的可行性；另外,通过搭建基于OpenFlow的移动切换实验平台,与传统移动IP方案进行性能对比分析；实验结果显示基于OpenFlow的移动切换框架能够有效地控制数据流路径、避免三角路由问题,并且较传统方案其切换时延降低,说明本文提出的移动切换框架能够有效节省网络带宽资源和优化移动切换效率。 关键词:移动切换；OpenFlow；三角路由；切换时延

0 引言

随着便携式终端设备的不断发展和互联网应用的日益丰富,移动互联网得到了前所未有的关注,成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的业务之一[1]。

为保证终端在移动过程中通信的连续性,各国专家、学者和工作组纷纷提出相关解决方案,包括链路层解决方案、分段连接方案、端到端解决方案等。IETF提出的移动IP协议[2]主要解决Internet对移动性支持的问题,使得移动节点使用固定IP,在跨越不同网段时,与通信对端节点的通信依然保持连接。此外,IEEE 802.16e标准也将移动性和切换框架作为协议的基本功能,对移动用户提供无缝切换服务。但是,这些解决方案通

常需考虑跨层的优化问题；实际部署时,需为网络中的每台设备进行配置,工作量大、配置繁琐。尽管目前已有一些商业公司提供自动配置的服务,但这些技术并未标准化,对不同网络进行配置需购买单独的服务,费用昂贵、网络管理开销大。

软件定义网络[3]以其高度的灵活性、集中控制能力、良好的兼容性,以及标准化成为解决这些问题的最佳途径。OpenFlow技术作为软件定义网络的主流实现标准,已得到学术界和工业界的广泛关注[4]。目前OpenFlow技术在固网中的研究和应用已经取得一定的成果,但其在无线网络中的研究尚处于起步阶段。欧盟、美国已经启动了OpenFlow技术与无线网络结合的相关立项,但还没有实质性成果。

此外,传统的IP网络中,路由规则都是基于IP地址

的,IP地址的身份和位置的双重语义[5]导致当移动节点接入到外地网络时,在IP地址不改变的情况下,使用标准的路由规则不能直接将发送给移动节点的数据包发送到移动节点当前所处的外地网络,必须使用家乡代理进行中转,由此引发三角路由问题[6],导致切换时延增大。

本文将通过OpenFlow的集中控制能力,实现网络信息集中处理、跨层优化切换方案；通过已有标准化接口,实现对全网设备的统一配置与管理；通过其高度灵活性,实现对数据流端到端的路径的控制,有效避免三角路由问题。同时,本文提出一个基于OpenFlow的移动切换框架,并实现了框架中的相应模块,搭建移动切换平台进行实验,验证所提出的移动切换框架的可行性,并分析其性能。

1 相关工作

已有移动切换的相关工作主要可以分为三类:链路层切换、网络层切换、以及跨层设计切换方案。此外,对传输层和应用层的切换也有部分研究工作。切换时延是衡量这些移动切换协议性能的重要指标。链路层切换时延一般包括扫描时延、认证时延、以及重关联时延。研究工作主要

是设计相关算法降低各切换阶段的时延[7,8]。网络层切换时延由两部分组成:移动检测时延和路径更新时延。移动检测时延是移动节点断开与旧无线接入点连接到接收到新无线接入点广播的第一个广告所经过的时间,与链路层切换时延和无线接入点的广告周期有关,而与所采用的移动协议无关。路径更新时延是移动节点发出注册报文更新路径信息的时延,与所采用的移动支持协议的路径更新算法有关。路径更新时延包括注册报文的传输延时和报文的处理延时。主要的相关工作包括[9,10,11]。

通常情况下,只考虑一层的切换方案无法得到优化的网络性能。因此,研究人员通过多层协同优化,提高切换方案的质量、降低切换时延。这方面的研究通常考虑链路层和网络层的协同优化[12,13,14,15],但有时根据实际配置需求,也考虑物理层、传输层、以及应用层的跨层优化方案[16,17-19]。

虽然现有移动切换技术比较成熟,但实际部署时配置繁琐、费用昂贵、网络管理开销大；此外,网络层切换还存在三角路由问题,导致切换时延增大。OpenFlow技术以其灵活性、集中控制、兼容性、以及标准化等优势,可以很好地解决上述问题。到目前为止,将OpenFlow技术应用的无线网络中的研究并不多。一些研究人员正在考虑怎样利用

OpenFlow技术提高无线传输、移动切换等的性能[20-26]。由于这些技术和本文的研究密切相关,我们将详细介绍现有研究情况。Yap等人[23]为基于OpenFlow的移动网络开发了一套名为OpenRoads的开源平台。OpenRoads通过提供OpenFlow的无线接入功能,可以让研究人员使用生产网络进行技术创新。OpenRoads的无线接入技术包括WiFi和WiMAX。作者基于OpenRoads架构搭建了一个85个WiFi接入点和2个WiMAX基站的试验床,并实现了hard handover、informed handover、n-casting以及Hoolock等移动切换机制。作者进一步提出蓝图,为本地社区部署WiMAX服务,并希望将所做工作加入到GENI的Open Programmable WiMAX项目中[24]。该研究注重开发框架,所实现的切换技术也未与现有工作进行比较。

Vestin等人[22]提出了一种名为CloudMAC的新型WLAN管理架构,其中接入点只负责转发MAC帧,其他的功能,如处理MAC帧,由另外的服务器或数据中心来完成。作者实现了CloudMAC,并进行性能分析。实验结果表明CloudMAC的性能和普通的WLAN相似,并且满足与IEEE 802.11设备通信的时间需求。该文章只关注链路层MAC帧的传输,并未考虑其他因素对切换性能带来的影响,如网络传输、控制器处理、流规则匹配等。

Mendonca、Obraczka以及Turletti[11]研究如何应用

软件定义网络（SDN）支持由基础架构网络,如cellular、无线mesh等,和无基础架构网络,如MANET、VANET等,组成的异质混合网络环境。这篇文章只是提出想法阶段,虽然给出了一些应用场景,但无实质性的进展。

Dely,Kassler以及Bayer[20]将OpenFlow技术与无线mesh网结合,提供基于流的路由和转发能力。为验证方案可行性,作者执行了一个简单的解决方案来处理客户端移动的问题,即客户端地址在mesh接入点间快速变化。

国内的一些研究人员也刚刚开始将OpenFlow技术结合到无线网络中,试图解决移动终端增多带来的问题

[25,26]。本文试图提出一种移动切换框架,利用OpenFlow技术解决移动切换问题以及移动IP带来的三角路由问题。

2 基于OpenFlow的移动切换框架 2.1 总体架构

该方案的网络总体框架由OpenFlow交换机和控制器组成,如图1所示。其中,OpenFlow交换机按照设置的流表完成数据转发,控制器对网络进行集中控制,实现控制层的功能。值得注意的是,本方案不要求整个互联网设备都升级为OpenFlow设备,区域范围内（如学校、园区等）部署便可实现；移动节点进入OpenFlow网络可根据本方案实现切换,否则,如果在公共互联网移动,可按照运营商提供的方案进行切换。

图1 基于OpenFlow移动切换场景

针对无线网络的移动切换应用场景,本文为控制器设计了信息搜集模块、移动切换决策模块、以及规则下发模块,如图2所示。

图2 控制器结构图

信息搜集模块:OpenFlow网络的重要特性是通过控制器对网络进行集中控制,而这是以控制器掌握全局信息为前提的。比如数据传输过程中出现链路故障,那么负责转发

控制逻辑的控制器必须掌握网络全局拓扑信息才能重新设定传输路径；节点在移动过程中需要进行接入点的切换,控制器只有在掌握移动节点与接入点连接强度、接入点负载等信息,才能做出正确的切换策略并指定新的数据流转发路径。这些网络信息的获取由信息搜集模块完成,主要通过接收OpenFlow交换机反馈的数据来获得。常用的网络信息包括OpenFlow交换机硬件信息、数据流信息、交换机端口状态、端口队列状态等,在本方案中还需要可用接入点及其信号强度等信息。

移动切换决策模块:控制器通常是通过设定适当的临界条件,选择新的无线接入点并触发移动节点的切换。例如可以设定移动节点与接入点信号强度低于某个阈值时触发切换,同时连接到高于当前信号强度的某个接入点。由控制器触发切换,并在切换之前计算出切换后新的传输链路,这样可以提前为相关的OpenFlow交换机下发规则,能有效减少切换时延。

规则下发模块:移动切换决策模块作出了利于全局的决策,并通过选路算法重新选择新的数据流路径,需要将这

些结果转化为流规则下发给相应的OpenFlow交换机,这些工作由规则下发模块完成。该模块需要构造流表项,为特定的数据流指定特定的处理方式,然后将这些规则下发到OpenFlow交换机上。

2.2 协议与接口

从图2可以看出该方案的协议与接口包括两部

分:OpenFlow交换机与控制器之间的接口、以及控制器中各个模块之间的接口。

2.2.1 OpenFlow交换机与控制器之间的接口

OpenFlow交换机中的安全通道是交换机与控制器之间的接口,通过这个接口,可以实现OpenFlow交换机和控制器的交互,一方面OpenFlow交换机通过SSH通道向控制器发送统计信息、错误报告,另一方面控制器通过SSH通道远程管理OpenFlow交换机的流表。OpenFlow交换机与控制器之间的交互使用标准的OpenFlow协议。

OpenFlow协议中包括了三种类型的消

息:Controller-to-Switch、Asynchronous和Symmetric。Controller-to-Switch消息由控制器发给交换机进行处理,用于了解OpenFlow交换机性能、硬件参数,请求或设置OpenFlow交换机配置参数,增加/删除流表项,搜集

OpenFlow交换机统计的网络信息,指定数据包的转发端口等

Asynchronous消息是由交换机主动发给控制器,用来上报交换机发生的某些异步事件的消息,例如未匹配的数据包到达、交换机状态改变或发生错误等。Symmetric消息比较简单,主要用于建立连接。

2.2.2 控制器各模块之间的接口

控制器各模块之间的接口与所使用的控制器平台有关,本文采用POX作为控制器平台,POX提供了封装好的通信端口,但其本身并不能完成对网络的管理,需要由管理者自主开发基于POX API的应用程序来实现具体的策略。POX定义了常用的通信接口,其中pox.core中提供了Pox.Core类,其实例pox.core.core起到挂载组件的作用,应用组件通过调用register()或registerNew()方法可以挂载到core对象上,进而实现相互通信；pox.OpenFlow.libOpenFlow_01实现了控制器与OpenFlow交换机之间通信的核心功能；packet则提供了常见的packet的构造和解析方法,定义了ethernet、ARP、IPv4、ICMP、TCP、UDP、DHCP、LLDP等多种报文类型；address定义了网络中各种类型报文的数据结构,如IPaddr、EthAddr等。控制器中的信息收集模块、移动切换决策模块和流规则下发模块都是在POX中定义的上述接口基础上实现的。

信息收集模块主要由OFPT_STATS_REQUEST消息查询当前OpenFlow交换机状态并由OpenFlow交换机

OFPT_STATS_REPLAY响应消息来完成。该模块需要对收集到的网络信息进行存储,作为移动切换决策模块的基础信息,为此需要设计数据结构,将OpenFlow交换机返回的状态信息进行解析并提取需要的字段进行存储。以拓扑探测为例,在pox/OpenFlow/discovery.py文件中找到具有核心功能的Discovery类,调用registerNew()方法对Discovery类进行注册,并在Link_Discovery组件的初始化函数__init__()

中绑定与core.OpenFlow_discovery的监听关系,这样发生在discovery对象上的事件,就可以由Link_Discovery类中定义的事件处理器进行响应。链路探测是通过发送LLDP报文来完成的,每当节点间的链路建立或断开时,都会触发定义在discovery.py文件中的LinkEvent事件,在对应的_handle_LinkEvent()函数中,我们解析事件对象的link属性,进而记录dpid和port的对应关系。在获知交换机间的连接关系后,也就完成了拓扑学习的过程。值得注意的是拓扑学习也要获得每个移动节点的连接信息,需要定义一个移动节点的类,其类成员中包含了当前接入的支持OpenFlow的无线接入点及信号强度,以及其他可连接的无线接入点和相应的信号强度。同时为每个支持OpenFlow的无线接入点添加一个移动节点类型的成员,用于表明当前连接到该接入点的移动节点信息,这些信息也会反馈到控制器。

移动切换策略模块主要是对网络链路状态参数的处理,因此其与信息搜集模块之间的接口主要是存储网络状态的各类信息,例如移动节点与无线接入点的连接信号强度、无线接入点与移动节点的通信对端的链路状态、无线接入点负载状况等。当移动切换决策模块触发切换后,由于网络拓扑的变化,需要重新为OpenFlow网络中的交换机设定规则,因此需要重新计算切换后的传输路径,得到的新的路径上的OpenFlow交换机作为规则下发模块的输入信息。因此该模块与规则下发模块之间的接口主要包括相关OpenFlow交换机信息、流表项的匹配域以及对数据流的处理方式。

规则下发模块中使用到的设定流规则的数据结构在Flow Entry中定义。match对象代表了Flow Entry中的匹配域字段,用来与报文进行匹配查询。我们可以使用msg.match = ofp_match()生成match对象,借助于

ofp_match()方法既可以为匹配的报文定义头部集合,也可以基于现有的报文使用工厂方法创建。在

pox/OpenFlow/libOpenFlow_01.py文件中,我们可以获得ofp_match的定义,其中各个字段对应着Flow Entry中的header fields。当我们需要向流表中写入规则时,只需要创建match对象,为其各个属性赋值后并通过send()函数发送即可。

2.3 移动切换框架工作流程

根据图1,本节通过示例说明基于OpenFlow的移动切换框架的工作流程,具体如图3所示。

图3 基于OpenFlow的移动切换框架工作流程

1) 初始状态下,控制器通过信息收集模块掌握整个网络的信息。

2) 移动节点首次接入无线接入点A,并请求与通信节点通信,其过程如下:

2.1) 无线接入点A在其流表中查看是否有与该数据流匹配的规则。若无相应的流规则,则提取该数据包的流标识信息,按照OpenFlow协议对信息进行封装,构造Packet-in消息发送给控制器,并进入2.2）；如果存在相应的流规则,跳至2.3)。

2.2) 控制器收到packet-in消息后,根据数据流特征,标记该数据流。控制器根据移动切换策略模块计算移动节点到通信节点的合适路径,得到该数据流路径,然后利用规则下发模块为路径上的OpenFlow交换机下发相应的规则。

2.3) 该通信请求按照控制器指定的路径到达通信节点。通信节点对该通信请求作出响应,数据包按照控制器指定的路径返回到移动节点。

3) 节点在移动过程中,当达到控制器设定的移动切换条件时,由控制器触发移动切换,并根据信息收集模块获取的多层信息,如链路层、网络层、应用层等,利用移动切换策略模块计算切换完成后新的传输路径。控制器通过与OpenFlow交换机的标准接口,利用规则下发模块为新的传输路径上相应设备下发流规则。

3 实验床搭建

本节将搭建两种实验平台为性能分析提供服务,一是本文提出的基于OpenFlow的移动切换实验平台,另一个是标准的移动IP实验平台。

3.1 OpenFlow移动切换实验床搭建

基于OpenFlow的移动切换实验床包括三台装有Ubuntu server 12.04.1 LTS系统的IBM systemX服务器,在这些服务器上运行Open vSwitch 1.4.0[27]作为该OpenFlow网络的交换机,还有一台安装有POX[28]的PC机作为控制器（如图4所示）。每个交换机的eth0网口与控制器相连,作为控制通道；其余的交换机网口相互连接作为数据通道。同时为了支持无线接入,使用两台ddwrt系统的CISCO Linksys E4200分别连接交换机的两个端口,提供无线接入功能,关闭无线路由器的DHCP服务。其中安装OpenvSwitch的服务器都拥有多个网卡,交换机A的eth1端口连接通信对端节点所在的子网,eth3和eth5分别连接另外两个OpenFlow交换机B和C的eth1网口,而交换机B和C的eth3网口分别连接两个无线路由器的LAN接口,这样使得两个路由器仅仅提供无线接入功能,OpenvSwitch与无线路由器一起作为一个支持

OpenFlow功能的无线接入点。移动节点是装有Linux系统的笔记本,使用静态IP地址。

图4 基于OpenFlow的移动切换实验平台 在控制器中运行POX程序,pox.py默认启动

OpenFlow.of_01组件,其中实现了OpenFlow协议中规定的

相关消息等,但不包括路由转发功能。默认情况下POX控制器在6633端口监听OpenFlow交换机的连接。为每个交换机添加网桥br0,然后为网桥添加网卡,并指定控制器及端口。安装配置完成后,执行POX的forwarding.l2_learning.py组件,使得控制器按照二层交换机的方式为OpenFlow交换机制定流规则,并使用ping命令检测移动节点到通信对端节点的连通性。

3.2 移动IP实验平台搭建

本文选择兰赫尔辛基技术大学的Dynamics HUT Mobile IP System[29]实现移动IPv4协议。该系统功能完善、配置简便。

实验环境示意图如图5所示,包括路由器:具有多个以太网卡的带有路由功能的服务器；家乡代理:具有多个以太网卡的带有路由功能的PC机,其中一个网口与服务器相连；外地代理:具有多个以太网卡的带有路由功能的PC机,其中一个网口与服务器相连；无线接入点:Cisco-Linksys E4200无线路由器；移动节点:具有无线网卡的笔记本电脑；通信对端节点:具有以太网卡的PC机。

图5 移动IP实验平台

首先为服务器的各个网卡分配IP地址,打开各个网卡的路由转发功能,然后为路由器、家乡代理、外地代理添加相应的路由表项,使得各个子网能够相互通信。

编译安装Dynamics-0.8.1,在相应的节点上分别配置家乡代理、外地代理、移动节点。该系统的配置文件在/usr/local/etc 目录下,按照提示分别为dynamics-mn-setup、dynamics-ha-setup和

dynamics-fa-setup进行配置。配置完成后在三个功能实体上分别启动相应的进程,值得注意的是在启动家乡代理和外地代理进程之前,需要首先加载ipip.o模块,以便能建立隧道进行IP-in-IP转发[30],同时还需要在外地代理上生成RSA密钥,用于注册认证；此外,dynmn_tool、dynha_tool以及dynfa_tool三个可执行文件分别是移动节点、家乡代理、外地代理的监测工具,可以以交互模式实时监测节点的状态。

4 实验结果与分析

本文在2.3节描述了基于OpenFlow的移动切换框架工作流程。可以看出,无论移动节点在家乡网络还是外地网络,当它发出的请求数据包到达所在网络的OpenFlow交换机时,如果交换机中无匹配流规则,该设备要与控制器通信获取所需的规则；否则无需额外的通信过程。通信节点返回的数据包也是根据OpenFlow交换机中的规则直接转发到移动节点,不存在三角路由问题。

相比之下,基于移动IP的切换过程中,当移动节点处于外地网络时,其发出的请求数据包通过外地代理可直接发送给通信节点,但通信节点返回的数据包要先发给家乡代理,由家乡代理转发给外地网络中的外地代理,再由外地代理发送给移动节点,此通信过程即产生三角路由问题。本文将通过具体实验验证上述分析。

此外,基于OpenFlow的移动切换框架的另一个优势是标准化,即控制器和OpenFlow交换机已有标准化接口。切换的优化方案可以由控制器通过标准化接口直接下发到所有连接的OpenFlow交换机上,不需要第三方配置软件的参与,降低配置所需的工作量、节约运维所需的成本。

4.1 两种不同移动切换方式的性能分析

为了更好的了解基于OpenFlow的移动切换性能,我们将基于OpenFlow的移动切换与移动IP切换的性能进行比较。实验中,我们进行多次移动切换,分别统计在两种不同

切换方式下的切换时延,实验结果如图6所示。

图6 两种不同切换方式下的切换时延

通过图6可知大多数情况下基于OpenFlow的移动切换延迟比移动IP切换延迟略小,这也符合本章刚开始对于两种方案切换延迟的分析。然而,基于OpenFlow的移动切换比传统移动IP切换的优势并不明显。原因在于一方面移动IP方案中的家乡代理和外地代理同处于实验室环境下,两者之间的延迟非常小,这使得该延迟数据小于正常情况下的移动IP切换延迟；另一方面OpenFlow交换机中对于未匹配流规则的数据包要封装后发送的控制器中,由控制器下发流表指定处理方式,OpenFlow交换机与控制器之间交互增大了基于OpenFlow的移动切换延迟。

4.2 OpenFlow预切换性能分析

为了更详细的分析OpenFlow交换机与控制器之间交互的时间延迟,我们对基于OpenFlow移动切换方式进一步采用预先切换提前下发流规则的方式进行优化。这种情况下,当数据包到达的时候,已经有相应的流规则,数据包可以直接按照相应的规则进行处理,而不需要OpenFlow交换机与控制器额外的交互过程,因此切换延迟会减少。并且在设置流规则时,可以将经过OpenFlow交换机的数据包进行复制,分别发往不同的端口,这样移动节点切换到新的链路后,丢包率会更低。

为了简化通信过程,使用ping命令导入通信流量。实验中手动切换无线接入点,通过统计切换前最后一个ping通的数据包的时间戳与切换后第一个ping通的数据包的时间戳就可以得到这次切换的切换时延。为了实验数据的准确性,进行20次切换,记录这20次切换过程中ping命令的返回结果并计算平均时延。如图7显示了控制器在移动节点切换前预先下发流规则（OpenFlow预切换）、控制器在移动节点切换后按需下发流规则（OpenFlow移动切换）、以及移动IP切换情况下的平均切换延迟的比较。

图7 三种不同切换方式下平均时延比较

通过图7同样可以看出基于OpenFlow的移动切换时延比移动IP切换时延略小。而使用预先切换提前下发流规则会得到更小的切换时延,这与OpenFlow预切换性能分析相符。同时我们也可看出OpenFlow交换机与控制器之间的交互在移动切换过程中所占开销较大。

4.3 两种不同方式切换后的通信过程分析

移动IP方案中,家乡代理通常与外地代理会相距较远,延迟较大,为了准确地反映这种情况,在家乡代理和外地代理之间使用TC工具添加30ms的延迟。同样,在基于OpenFlow的移动切换平台中,控制器起到类似家乡代理的作用,切换过程中控制器与OpenFlow交换机的交互过程与移动IP方案中家乡代理和外地代理的交互过程类似,但是OpenFlow控

制器通常与其管理的交换机处于同一个自治域中,控制器与OpenFlow交换机之间的距离比较近,因此在控制器与OpenFlow交换机的链路上添加单向15ms的延迟。另外家乡代理和外地代理与通信对端同处于实验室环境下,因此家乡代理与通信对端之间的延迟以及外地代理与通信对端的延迟都比较小,并且延迟大小相差无几。因此,不对通信对端与家乡代理和外地代理之间添加额外的延迟。

当切换到新的接入点之后,启动ping测试,只取前几个数据包的响应时间即可,得到如图8所示的结果。

图8 切换后的通信过程

从图7可以看出,因为OpenFlow交换机与控制器的交互过程,只有第一个数据包需要较大的响应时间17ms,之后的

[10]KIMK,KOOI,SUNGS,etal．MultipleQoSsupportusingM-LWDFinOFDMAadaptiveresourceallocation[C]//LANMAN2004:Proceedingsofthe13thIEEEWorkshoponLocalandMetro-politanAreaNetworks.Piscataway:IEEE，2004:217－222．

[11]RAMLIHAM，BASUKALAR，SANDRASEGARANK，etal．Per-formanceofwellknownpacketschedulingalgorithmsinthedownlink3GPPLTEsystem[C]//ProceedingsoftheIEEE20099thMalaysiaInternationalConferenceonCommunications．Pi

数据包因为有相匹配的流规则,由OpenFlow交换机直接处理,所以ping测试的响应时间在5ms左右；通过抓包工具分析数据包转发路径,能够看出移动节点通过新的接入点直接与通信对端通信,而不需要原来接入点的转发。而移动IP方案中当移动节点处于外地网络时,通信过程中存在三角路由的问题,数据包必须通过家乡代理的转交才能到达外地代理进而到达移动节点,所以ping测试的响应时间会维持在30ms以上。

该实验证明基于OpenFlow的移动切换不存在三角路由问题,切换后的数据传输延迟较小,这能有效节省带宽资源,提高传输效率。

5 结束语

本文将OpenFlow技术应用于无线网络,利用OpenFlow的灵活性、集中控制能力、良好的兼容性,以及标准化的优势,降低移动切换方案部署时的配置繁琐、工作量大、网络运维成本高等问题。特别地,本文提出了基于OpenFlow的移动切换框架,并搭建移动IP实验平台和基于OpenFlow的移动切换实验平台,比较两种环境下切换方案的性能。对比实验表明基于OpenFlow的移动切换技术具有更低的切换时延,并且不存在三角路由问题。

参考文献:

[1]韦兴军.OpenFlow交换机模型及关键技术研究与实现.国 防科学技术大学.2008,11

[2] 胡光武,徐恪,华婷,姚姜源.可编程路由器研究进展.中国 教育网络.2010,7

[3] OpenFlow.http://www.openflowswitch.org

[4]JinCheng,WangHai-ning,KangGShin.Hop-countfiltering:aneffectivedefenseagainstspoofedDDoStraffic[C].In:ProcACMChinaClassificationSociety,NewYork:ACM,2003:30-41.

[5]BakerF,SavolaP.Ingressfilteringformultihomednetworks[S/OL].IETFRFC3704,March2004:http://tools.ietf.org/html/rfc3704,2004.

[6]TheOpenFlowswitchspecification.

［EB/OL］.http://www. openflow.org/documents/openflow－spec－v1.1.0.pdf,March,2012.

[7]MartinCasado,MichaelJFreedman,JustinPettit,etal.Ethane:tak-ingcontroloftheenterprise[C].Proceedingsofthe2007Confer-enceonApplications,Technologies,Architectures,andProtocolsforComputerCommunications,Kyoto,Japan,August27-31,2007

[8]NatashaGude,TeemuKoponen,JustinPettit,etal.NOX:towardsanoperatingsystemfornetworks[C].InACMSIGCOMMCom-puterCommunicationReview,2008,38（3）:105-110.

[9]DijkstraEW.Anoteontwoproblemsinconnexionwithgraphs[J].NumerischeMathematik,1959,1:269-271.

scataway:IEEE，2009:815－820．

［12］张海波．3GPPLTE下行链路分组调度算法研究［D］．重庆:重庆邮电大学，2010．

［13］钱巍巍．TD-LTE关键技术及系统结构研究［D］．南京:南京邮电大学，2011．

[14]PIROG,GRIECOL,BOGGIAG,etal．SimulatingLTEcellularsystems:anopensourceframework［J］．IEEETransactionsonVe-hicularTechnology，2011，60(2):498－512．

Research on mobile handoff framework based on OpenFlow

Gan Hong Pan Dan

Guangzhou City Construction College;Guangzhou, 510925, China

Abstract: the existing relevant research scheme of mobile switching in practical deployment configuration cumbersome, heavy workload, network operation and maintenance costs are high, some programs also exist the triangle routing problem, resulting in increased switching delay. In order to solve the mobile switching process of these problems, improve performance of mobile network, this paper presents a mobile switching framework based on OpenFlow, through the theoretical analysis proves that the change of the feasibility of the framework; in addition, through the establishment of OpenFlow based experimental mobile switching platform, performance analysis and traditional mobile IP scheme; the experimental results display the handover of mobile OpenFlow framework can effectively control the data flow path, avoid triangle routing problem based on, and compared with the traditional scheme of the switching delay is reduced, mobile switching framework presented in this paper can effectively save network bandwidth resources and optimizing the mobile handoff efficiency. Keywords: mobile switch; OpenFlow; triangular routing; switching delay

作者简介：

甘宏，男，1976.9，博士，副教授，主要研究对象网络信息安全技术。 地址:广州从化市环市东路166号,邮编:510925

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n4sd.html