[发明专利]一种基于SDN的数据中心互联网络的流量矩阵在线估计方法

说明书

技术领域

本发明属于SDN网络流量测量估计领域，具体涉及一种基于SDN的数据中心互联网络(SDN-DCI)的流量矩阵在线估计方法。

背景技术

互联网不断超出预期的发展使得网络流量快速的增长。网络管理人员为提高网络资源利用率，需建立流量工程对网络流量进行动态的分析预测和高效规划。流量矩阵表示在网络中所有源-目的(origin-destination OD)节点对间流动的流量，描述了全网流量的具体分布。流量矩阵作为流量工程的关键输入信息，是网络性能的一个重要参数，为合理规划网络路由提供了重要的参考依据。由于流量矩阵的重要性，流量矩阵的测量与估计一直受到国内外研究人员的广泛关注。

传统流量矩阵测量的方法主要分为间接测量法和直接测量法。

间接反演估计法主要利用网络中的一些附加信息来估计流量矩阵。在网络中，链路负载是流量矩阵根据路由矩阵在链路上汇聚而成，它们之间具有Y＝AX的线性约束关系。其中链路负载Y可以利用SNMP协议得到，路由矩阵A可以通过收集内部路由协议的配置信息得到。因此，可以利用反演的方法，从而估计出流量矩阵。由于在网络中，OD流的数目一般远大于链路的数目，即路由矩阵是低秩的，这种方法并不能精确的估计出流量矩阵，尤其是无法对一些大流量的OD流做出好的估计，这会严重降低流量矩阵在实际工程中的作用。

直接测量法是通过对设备节点或链路进行实时监控，以直接测量的方式来获取流量矩阵。然而，对于连接数据中心之间的网路而言，流的数目通常非常多，不可能直接测量出每个流的大小，这样的测量开销和时间花费代价都很大，对于在线流量矩阵的估计测量来说并不现实。

近几年，SDN网络架构的提出为流量矩阵的测量带来了便捷的方式。控制平面和转发平面的分离使得集中式的控制平面具有全局的网络拓扑，能够动态的分配网络资源和配置流表。通过对流表进行合理的设计，能够很方便的测量出具体指定OD流。但由于硬件资源的限制，流表项的条目有限，不可能对所有OD流进行测量。对于在线流量矩阵的测量来说，如何在有限的硬件资源和满足路由约束条件的情况下，将流表均衡的分配到各个网络设备，快速准确的给出流量矩阵的估计值依然没有一个很好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术中存在的多种缺陷，提出一种基于SDN-DCI网络的流量矩阵在线估计方法。该方法利用修正的广义重力模型，快速地确定当前网络的k条具有较大流量的OD流；通过SDN流表，在不改变原路由的条件下，均匀的下放相应流表，从而测量出这k条具有较大流量的OD流，确保其估计精度并保证设备节点流表的负载均衡；然后通过SNMP协议的链路负载测量信息与估计值的相对误差，定位出估计误差较大的链路L；最后，定义OD流的误差因子，在估计误差较大的链路集合L中找出n条对估计误差影响较大的OD流，并下放相应的SDN流表测量其流值，从而最大程度的减小流量矩阵的估计误差。本发明的具体内容如下：

1、在大型网络中，不同类型的流量有着不同的自身特点。对于SDN-DCI网络，如图1所示，PE^D表示SDN-DCI网络中连接数据中心(DC)的边缘节点；PE^C则表示SDN-DCI网络中连接骨干网的边缘节点。将SDN-DCI网络中的流量分为三种类型：由PE^D流入，PE^C流出的OD流流量；PE^C流入，PE^D流出的流量以及从PE^D流入，PE^D流出的流量。由于不同类型流量，自身的特点也有所不同。现有的重力模型并没有根据不同种类的流量分别给出一个合理的流量系数。因此，本发明新增流量系数修正现有的重力模型。利用修正的广义重力模型初步估计出流量矩阵X，找出估计结果中的前k条最大流。修正的广义重力模型的表述如下：

从流入，流出的流量：

从流入，流出的流量：

从流入，流出的流量：

其中：

式中表示从节点流入SDN-DCI网络的总流量，表示流入SDN-DCI网络的总流量，表示从节点流出网络的总流量。这里，分别增加了系数α_ij、β_ij、μ_ij来对重力模型进行修正，但系数的初始值都定为1，与原来的重力模型相同。