[发明专利]一种基于SDN的网络流量矩阵测量方法

摘要

本发明属于网络管理和网络测量领域，提供一种基于SDN的网络流量矩阵测量方法，以达到满足流聚合可行性约束及网络测量资源有限约束，降低流量矩阵的估计误差等目的。本发明中设定目的节点相同的流都聚合在一起，通过解聚和路由规则来设计汇聚矩阵；采用两步法来估计流量矩阵，第一步是选择一个聚合流最多的路由规则(称为旧规则)来产生新规则，使得旧规则和新规则聚合流的数目相差最小，然后利用矩阵完成技术估计出一个流量矩阵；第二步是以第一步中估计出的流量矩阵作为基础，从中选择最大的前k个流来直接测量；本发明降低了测量的周期和直接测量每个流的困难，并且满足流聚合可行性约束，估计误差比较低。

主权项

一种基于SDN的网络流量矩阵测量方法，包括以下步骤：A.构造初始汇聚矩阵：设定初始时目的节点相同的流都是聚合的，只需用一个TCAM表项来路由具有相同目的节点的流；设计每个SDN交换机TCAM表项对应的流量测量规则，处理过程为：步骤1.0：在所有SDN交换机的TCAM表项中，选择一个聚合流数目最多的规则作为旧规则用以产生新规则，旧规则与新规则除了优先级、源IP前缀不一样外，其余的都相同，新规则的优先级高于旧规则，转步骤2.0；步骤2.0：为新规则寻找源IP前缀：在以旧规则的源IP前缀为树根的前缀树中寻找此前缀，使得这两个规则聚合流的数目相差最小，转步骤2.1；步骤2.1：把产生的新规则部署到SDN交换机的可用TCAM表项中，若所有SDN交换机的TCAM表都已经满了，则转步骤3.0，否则转步骤1.0；步骤3.0：根据每个TCAM表项聚合的流，构建一个汇聚矩阵，再根据链路流量约束把路由矩阵并入到汇聚矩阵中，得到最后的汇聚矩阵；B.估计流量矩阵：根据步骤A中得到的汇聚矩阵来估计流量矩阵，估计方法采用最小化其中λ为正则系数，A为汇聚矩阵，X为所求的流量矩阵，Y为与汇聚矩A对应的列矩阵；C.重新设计汇聚矩阵：根据步骤B中估计出的流量矩阵重新设计各SDN交换机TCAM表项对应的流量测量规则，其处理过程为：步骤1.0：对于每个SDN交换机，从它能够监测到的流集合中选择最大的前k个流直接测量、k的值等于此SDN交换机可用TCAM表项的数目，选择方法为：步骤1.0.0：构造虚拟二分图：首先构造第一部分的节点，表示每个SDN交换机的可用TCAM表项，若节点j处的SDN交换机的可用TCAM表项数目为s，则对应生成s个节点j1、j2、...、js，每个节点表示该SDN交换机TCAM表的一个可用表项；然后构造第二部分的节点，表示每个流，若有L个流，则就有L个节点，流i表示第i个流、也表示节点i；最后构造第一部分节点与第二部分节点间的链路，若流i经过节点j处的SDN交换机，则把节点i与j1、j2、...、js分别相连，链路的权重均为流i的大小；其它链路的添加方式相同，转步骤1.0.1；步骤1.0.1：求此二分图的最大权最大匹配：按照二分图最大权最大匹配算法求出此二分图的最大权最大匹配，然后从此最大权最大匹配中找出每个SDN交换机要直接测量的最大前k个流；转步骤2.0；步骤2.0：根据上述步骤得到的最大权最大匹配重新配置每个SDN交换机直接测量的流，得到一个新的汇聚矩阵，再根据链路流量约束把路由矩阵并入到汇聚矩阵中，得到最终的新的汇聚矩阵；D.估计最后的流量矩阵：根据步骤C得到的新的汇聚矩阵按照步骤B估计流量矩阵，并计算误差。