网络流量

基于SDN网络的流量控制的研究

摘要：随着网络世界的不鲁大师硬件检测 断发展，网络中的流量越来越庞大，传统的网络体

系已经不能够继续满足当下网络的需求，现在乃至未来急需一种新的具有良好的

扩展性、可靠性、安全性等全方面的网络体系来支持当前网络环境。SDN即软件

定义网络，它的核心思想理念在于将传统网络环境中的交换机的控制功能和转发

功能分割开来，以便于更好的为互联网提供优质可靠的服务。本文通过对SDN的

学习研究，提出了利用OpenFlow协议来实现对网络的流量控制的需求，并通过

实验将其实现，验证了其可行性

关键字：SDN;流量控制；OpenFlow

0引言

流量控制是一种通过动态分析、预测、调节网络传输状态，流量控

制技术作为网络性环境污染英语 能优化的重要手段,越来越受到研究者的关注。目前,传统网络

的流量调度方法使用流量控制来减轻网络负载，由于转发机制的局限性,难以灵

活高效的利用网络资源,使得流量调度技术面临诸多挑战。软件定义网络(SDN)思

想的出现为研究流量调度技术带来了新的思路,通过利用控制与转发分离的特性,

控制器感知全局网络状态信息,使得流量调度方法能够根据网络状态和业务需求

制定更加优化的调度策略。因此,将SDN思想应用于网络流量调度技术是优化业

务传输质量的一种行之有效的方法。

1SDN中流量控制的机制

在SDN的运行过程中，由于交换机处于其分层架构的设备层只负责转发数据，

其数据转发的可靠依据则是来自流表，在流表中有着数据转发所需要的MAC地址

和IP地址，相当于集中了传统网络设备中的二层MAC转发表和三层路由表的信

息，因为流表的每一项即包含了整个网络中的各个层次的网络配置信息。数据在

转发时依赖流表的各种信息有着更加丰富的规则选择。

在SDN架构中，控制器可以获得到全网网络部署视图，在这其中包括网络中

的设备状态和拓扑信息，从控制器这一性能入手，当网络中流量开始增大时，，

对其采取限制，控制网络流量，当网络中流量开始逐渐恢复时，我们可以解除网

络限制，这样即可达到网络流量控制的目的。

2流量控制功能的设计

2.1流量监控的设计

通过自定义Ryu控制器对网络中的流量信息进行监控，通过对交换机发送数

据包和丢失数据包等数据进行请求，获取到网络中的流量。采用协程的方法来实

时监听，这样不会影响其他进程的进行，并将几个重要的数据打印出来，形成类

似表格的数据图，方便观察网络中的流量并分析原因。

2.2流量控制的实现

采用python中的requests库和json库对RESTAPI进行使用，利用函数实

现添加、修改、删除流表项功能，通过调用具有流表项的json文件，并交换机

器交互实现流表下发的功欢快儿歌 能，做到便捷控制网络。

利用该API与python的gtk+3库在linux平台设计了一个便捷的流量控制

的图形化桌面化程序”FlowsTool”，旨在更方便更便捷的观察和管理流表项的

下发，以达到控制网络的功能，其功能主要有与SDN网络控制器RyuRESTAPI做

连接，获取SDN网络各个交换机上的流表项，针对流表项做出删除、修改和添加

的功能，然后再通过该API将对流表做出的管理发送回控制器，有控制器下发给

各个交换机，以此完成控制流量的效果。

3实验验证

本次验证所采用的仿真模儿童诗歌精选 拟平台为mininet，在其上建立的网络拓扑如下图所示，

其中包含有两个SDN交换机s1和s2，四台主机h1、h2、h3和h4，一个控制器

c0，其端口连接情况如图1所示。

图1网络拓扑图

进行pingll操作，此时没有下发交换流表项，但是可以看到程序中更新数

据流表之后，显示了很多流表项，这是因为数据包匹配到默认流表项之后，将数

据包上发给控制器，ofctl_rest控制器默认下发的转发流表项。

当进行iperf命令造成网络中大量数据包后，可以通过终端流量监控看到哪

个端口发生的数据，此时我们可以删除该流表项，禁止其访问网络，删除流表后

如图5.4。如图可见，在流表中交换机1已经少了几条流表项，在进行网络连通

性pingall测试，可以发现网络中已经有部分主机之间连通不了的情况出现。

这就代表着控制网络实现成功。

然后我们测试添加流表功能，当我们添加流表项时，可以看到更新数据之后流表

被成功添加到交换机中。如图2所示。

图2添加流表后流表显示

然后我们再对网络进行连通性妒忌是什么意思 测试，发现与交换机1端口1连接的主机h1

成功和端口2连接的主机h2之间成功ping通，恢复了主机的上网功能至此，成

功对网络的流量进行了控制，达到了本文的目的。

4结论

本文提出的流量控制方案还有很大的改进空间，目前还只能通过下发流表来

解决较简单的端口控制达到流量控制的功能。在今后的研究中，还将继续进行从

以下两个方面进行完善：可以做到更精细的控制，例如对IP地址和MAC地址进

行精确控制；可以做到对桌面化小程序的优化和改善，将流量监控的功能添加到

其中，达到监控、控制一体的效果。

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作者简介：韩宁（1981-），男，工程师，专业方向：计算机网络

基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（项目编号：20C0491）