面向SDN網(wǎng)絡的組播路由問題研究.pdf

1、軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Networking，簡稱SDN）作為一種新型網(wǎng)絡架構，彌補了傳統(tǒng)網(wǎng)絡的諸多缺陷，為網(wǎng)絡創(chuàng)新提供了更多的機會。由于組播業(yè)務在傳統(tǒng)網(wǎng)絡里已比較成熟，SDN在革新傳統(tǒng)網(wǎng)絡過程中也有必要實現(xiàn)組播業(yè)務，以完善自身所能提供的網(wǎng)絡服務。所以，如何設計和實現(xiàn)SDN架構下的組播服務成為了SDN領域內(nèi)亟待解決的主要問題之一。
　　組播路由問題是提供組播服務所要解決的關鍵問題。在網(wǎng)絡業(yè)務中，服務質(zhì)量（Q

2、uality of Service，簡稱QoS）體現(xiàn)了網(wǎng)絡服務所能滿足用戶需求的程度，通常網(wǎng)絡業(yè)務的QoS要求會通過若干網(wǎng)絡性質(zhì)（如帶寬、時延等）的閾值約束來體現(xiàn)，如何求解滿足服務質(zhì)量要求的QoS組播路由問題已成為當今學術界研究的前沿課題之一。
　　目前人們多采用進化算法來求解QoS組播路由問題，包括蟻群優(yōu)化(Ant ColonyOptimization，簡稱ACO)算法。然而現(xiàn)有ACO算法存在著耗時過長、全局搜索能力不強等缺陷，

3、為此本文提出了一種新型ACO算法來求解帶寬、時延約束組播路由問題，該算法采用新型螞蟻尋路規(guī)則和信息素更新策略，彌補了已有ACO算法耗時過長的缺點，使其局部搜索能力和全局搜索能力有了較大提升。本文自主生成了若干組播請求場景，用于模擬帶寬、時延約束組播路由問題。組播請求場景的仿真實驗表明，本文提出的新型ACO算法相較于已有ACO算法在算法運行時間性能上優(yōu)勢明顯，求得問題解的質(zhì)量更佳。
　　但是，新型ACO算法耗時仍然較長，而果蠅優(yōu)化(

4、Fruit Fly Optimization，簡稱FFO)算法這種新興進化算法具有參數(shù)少、實現(xiàn)簡單、運行速度快等優(yōu)點，正彌補了新型ACO算法的不足。本文首次將FFO算法應用于求解帶寬、時延約束組播路由問題，采用了一種新型果蠅位置表述方式，以使算法能用于求解組播路由問題。算法采用了果蠅嗅覺隨機搜索和視覺定位的新策略，以提升算法求解能力。通過仿真實驗表明，本文采用的FFO算法相較于多種目前主流進化算法在算法運行時間、收斂速度和求解質(zhì)量等性能

5、指標上均有較大優(yōu)勢，證明了本文FFO算法性能的優(yōu)越性。
　　本文設計并實現(xiàn)了一套SDN網(wǎng)絡QoS組播服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用Mininet仿真工具、Ryu控制器和OpenFlow協(xié)議及技術標準，構建了組播組管理、拓撲管理、環(huán)路控制、QoS組播路由、請求調(diào)度等5大系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)實現(xiàn)了本文提出ACO算法和FFO算法，用于組播路由計算環(huán)節(jié)。仿真實驗表明，本系統(tǒng)能在SDN網(wǎng)絡中提供較完整的組播服務，對如何在SDN架構下提供組播服務提供了一定的