基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法，包括：1）确定各个节点衡量指标，采用数据模糊归一化的方法，得到自治域中各个节点的综合能力值；2）利用贪心算法，选出覆盖自治域中综合能力值最高的节点；3）将综合能力值最高的节点确立为服务节点，使其相邻的节点成为该服务节点的子节点；4）去掉网络中服务节点及其子节点构成的集合；5）重复步骤2）至4），直到该网络中没有可候选的网络节点为止，所有确立的服务节点为最终的SDN网络服务节点。本发明专利技术提出的集合覆盖方法选举服务节点的方法，在一次选举完成后，和服务节点相邻的节点便不用在参加后面的选举，因此，在时间复杂度上算法性能优越。

【技术实现步骤摘要】
基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法
本专利技术涉及计算机网络领域，尤其涉及一种基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法。
技术介绍
随着网络规模的不断扩大和应用类型的日益丰富，互联网的功能和结构变得越来越复杂，这无疑给管理控制层面施以重压，越发不堪重负，管控能力不断减弱。尤其是作为网络核心的路由器承载的功能越来越多，使得数据转发单元变得非常臃肿，很难回到最初定义的简单的数据转发单元。我们急需寻找一种新的、简单的重新部署和设计路由器的方法来解决TCP/IP体系结构所面临的诸多问题，而不是如现在大部分厂家所做的那样，在现有的基础上进行性能的提升和功能扩展。世界各国已经大规模开展未来互联网的研究,如美国的GENI、欧盟的FIRE、日本的JGN2plus和我国的SOFIA等。研究未来互联网体系结构首先考虑的是网络核心设备路由器的重新设计和部署，允许用户自行定义路由器功能模块，实现适应未来互联网发展的新型协议功能。目前，可编程虚拟化路由器已经受到广泛关注，而设计的开放性和可控性将决定其设计思想是否可以得到长远的发展。在此基础上，出现了SDN（SoftwareDefinedNetwork,，软件定义网络）的概念。SDN作为一种最新的网络架构，对网络设备控制面、转发面和应用层功能进行重新定义抽象，目的是对现有复杂的网络控制面进行抽象简化，使控制面能独立创新发展，使得网络面向应用可编程。SDN是由美国斯坦福大学Cleanslate研究组提出的一种新型网络架构，设计初衷是为了解决无法利用现有网络中的大规模真实流量和丰富应用进行实验，以便研究如何提高网络的速度、可靠性、能效和安全性等问题。其基本思想是把当前IP网络互连节点中决定报文如何转发的复杂控制逻辑从交换机/路由器等设备中分离出来，以便通过软件编程实现硬件对数据转发规则的控制，最终达到对流量进行路由操控的目的。SDN体系架构分为网络基础设施层、控制层和应用层三层。其中，控制层中控制软件与基础设施中的交换/路由等网络设备经由控制数据面接口交互，与应用层各种APP经由开放API交互；网络基础设施充当原交换/路由设计中的转发面角色，也被称为OpenFlow交换。随着服务器、桌面、应用、存储等虚拟技术的广泛应用，网络虚拟化的目的是为了在共享的同一物理网络资源上划出逻辑上独立的网络，以满足多租户、流量隔离和逻辑网络自由管控的应用趋势。SDN网络对基础网络硬件设施进行整网抽象，在控制器上增加虚拟抽象层实现，有利于SDN应用层只看到整网视图的局部，并提供更加抽象的网络资源描述，实现更加灵活的编程。目前,ONF是SDN
的推动者，其主要的研究成果包括了定义SDN基本架构、OpenFlow标准和OpenFlow配置与管理协议。国际互联网工程组成立了SDNBOF，并且提出了他们所认为的SDN架构。其早期的两个研究工作组之一的ForCES已经发布了9个RFC，主要涉及需求、框架、协议、转发单元模型、MIB(主系统模块masterinformationblock)等；另一个工作组ALTO(网页电邮客户端)主要通过为应用层提供更多的网络信息来完成应用层的流量优化。国际电信联盟在SG13组明确了SDN的研究任务，相关工作在WP5组Q21研究。目前成立了Y.FNsdn-fm和Y.FNsdn两个项目，分别面向SDN的需求和框架。中国通信标注化协会也成立了多个SDN研究组，主要涉及应用场景及需求、问题分析、术语定义、互通规范和测试规范等等。SDN技术还处于起步阶段，各方面都还处于尝试探索阶段，但是各国都积极参与到这场网络改良工作中来，有待一日SDN必将付诸实施，真正达到其优化网络的目的。2012年开始Cisco、HP、Arista等企业都开始利用SDN帮助其客户架构更加灵活虚拟化的网络。目前运用最成功的是Google通过10Gbit/s网络链接其分布在全球的12个数据中心，部署周密的流量工程和优先级调度工作，将链路使用率提高到将近100%。FlowVisor在控制器和OpenFlow交换机之间实现了基于OpenFlow的网络虚拟层，它使得硬件转发平面能够被多个逻辑网络切片(slice)共享,每个网络切片拥有不同的转发逻辑策略。在这种切片模式下，多个控制器能够同时管理一台交换机，多个网络实验能够同时运行在同一个真实网络中，网络管理者能够并行地控制网络，因此网络正常流量可以运行在独立的切片模式下，从而保证正常流量不受干扰。综上所述，网络进行虚拟化技术显得尤为重要。在虚拟化网络的构建过程中，服务节点的选择至关重要。该方案提出的基于贪婪算法的集合覆盖方法来选择SDN网络中的服务节点的方法是借鉴移动对等网中超节点的选取算法，对其进行改进的基础上用来对SDN网中服务节点的选取。SDN技术实现了控制和数据转发技术的分离，但由于网络事件可能发生在任何一台交换机或端主机上，控制器和交换机之间存在的时延将影响到控制器控制逻辑性能。基于此，目前主要有两种思路来解决上述矛盾：1）修改交换机的处理流程或硬件架构，或者给交换机增加部分控制功能，从而减少控制器和交换机之间的信息交互，分担控制器负担，减少时延。（纵向思路）2）多控制器的分布式管控平面，通过分域管理网络，控制器之间实现基本的状态分发过程。
技术实现思路
针对上述缺陷或不足，本专利技术的目的在于提供一种基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法，能够有效的选取SDN网中的服务节点。为达到以上目的，本专利技术的技术方案为：包括以下步骤：1）、确定节点衡量指标，采用数据模糊归一化的方法，得到自治域中各个节点的综合能力值；所述节点衡量指标包括计算能力、转发能力，以及节点连接度；2）、利用贪心算法，选出每一次都覆盖自治域中综合能力值最高的节点S；3）、将综合能力值最高的节点S确立为服务节点，并使其相邻的节点成为该服务节点的子节点；4）、去掉SDN网络中已经选出来的服务节点及其子节点构成的集合；5）、重复步骤2）至4），直到该网络中没有可候选的网络节点为止，所有确立的服务节点为最终的SDN网络服务节点。步骤5）后还包括：将选出的SDN网络服务节点设置一个综合能力值阈值M，将综合能力值小于M的SDN网络服务节点作为和该服务节点距离最近的SDN网络服务节点的子节点；若该综合能力值小于M的SDN网络服务节点最近的SDN网络服务节点已经达到了连接度的上限，则再找和其次近的服务节点，作为其子节点，以此类推，直到找到能够连接的SDN网络服务节点。所述步骤1）中采用数据模糊归一化的方法，得到自治域中各个节点的综合能力值具体为:1.1、对于节点的计算能力：通过估算服务节点最大可处理的数据量，得到各节点的计算能力值，设自治域中n个节点的计算能力值为（c1,c2,…,cn）,根据SDN网络的最小计算能力值minc,各个节点的计算能力为ci,模糊归一化后的该节点的计算能力值Ci'为：其中，i表示节点的序号，n为正整数；1.2、对于节点的路由转发能力：通过测量得到自治域中n个节点的路由转发能力，设各个节点的路由转发能力值为（z1,z2,…,zn）,SDN网络中要求的节点最小转发能力为minz，节点的转发能力为Zi,模糊归一化后的节点的转发能力值Zi'为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）、确定节点衡量指标，采用数据模糊归一化的方法，得到自治域中各个节点的综合能力值；所述节点衡量指标包括计算能力、转发能力，以及节点连接度；2）、利用贪心算法，选出每一次都覆盖自治域中综合能力值最高的节点S；3）、将综合能力值最高的节点S确立为服务节点，并使其相邻的节点成为该服务节点的子节点；4）、去掉SDN网络中已经选出来的服务节点及其子节点构成的集合；5）、重复步骤2）至4），直到该网络中没有候选的网络节点为止，所有确立的服务节点为最终的SDN网络服务节点。

【技术特征摘要】
1.一种基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、确定节点衡量指标，采用数据模糊归一化的方法，得到自治域中各个节点的综合能力值；所述节点衡量指标包括计算能力、转发能力，以及节点连接度；2)、利用贪心算法，选出每一次都覆盖自治域中综合能力值最高的节点S；3)、将综合能力值最高的节点S确立为服务节点，并使其相邻的节点成为该服务节点的子节点；4)、去掉SDN网络中已经选出来的服务节点及其子节点构成的集合；5)、重复步骤2)至4)，直到该网络中没有候选的网络节点为止，所有确立的服务节点为最终的SDN网络服务节点；所述步骤1)中采用数据模糊归一化的方法，得到自治域中各个节点的综合能力值具体为:1.1、对于节点的计算能力：通过估算服务节点最大处理的数据量，得到各节点的计算能力值，设自治域中n个节点的计算能力值为(c1,c2,…,cn),根据SDN网络的最小计算能力值minc,各个节点的计算能力为ci,模糊归一化后的该节点的计算能力值Ci'为：其中，i表示节点的序号，n为正整数；1.2、对于节点的路由转发能力：通过测量得到自治域中n个节点的路由转发能力，设各个节点的路由转发能力值为(z1,z2,…,zn),SDN网络中要求的节点最小转发能力为minz，节点的转发能力为Zi,模糊归一化后的节点的转发能力值Zi'为:其中，i表示节点的序号，n为正整数；1.3、对于节点的连接度：设自治域中n个节点的连接度为(d1,d2,…,dn)，SDN网络中要求的节点最小连接度为mind，各个节点的连接度为di,模糊归一化后的节点的连接度值Di'为:其中，i表示节点的序号，n为正整数；1.4、将标准化得到的Ci'，Zi'和Di'代入到综合评价公式中：Yi＝(Ci',Zi',Di')·W,(i＝1,2,...,n)中，其中，W为各个指标所占的权重，最终节点的综合能力值按Yi的大小来排序。2.根据权利要求1所述的基于贪婪算法的集合覆盖方法获取SDN网中服务节点的方法，其特征在于，步骤5)后还包括：将选出的SDN网络服务节点设置一个综合能力值阈值M，将综合能力值小于综合能力值阈值M的SDN网络服务节点作为和该服务节点距离最近的SDN网络服务节点的子节点；若该综合能力值...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲桦，赵季红，张方，戴慧珺，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61