一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法，包括以下步骤：在OpenStack云平台上，根据所需要仿真的网络拓扑，构建仿真网络，包括：构建虚拟网络、在虚拟网络上创建云主机、在虚拟网络间部署qrouter；获取已经构建成功的仿真网络信息；计算出仿真网络中各qrouter到其他qrouter的静态路由信息，并汇总形成静态路由信息集：{Routingn，1≤n≤N}，其中n为静态路由信息的编号，N为静态路由信息总条数；对每一条静态路由信息Routingn，提取与之对应的qrouterm，其中m为qrouter编号，针对qrouterm，使用网络服务客户端更新其静态路由表。本发明专利技术通过提供一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法，实现搭建一个基于OpenStack通过qrouter连通全网的高吞吐量的虚拟网络环境，可用于各项网络研究与实验网络。

A high throughput routing simulation method based on cloud platform

The invention discloses a high throughput routing simulation method based on cloud platform, which comprises the following steps: on the OpenStack cloud platform, according to the network topology simulation, constructing the simulation network, including: the construction of virtual network, in the virtual network to create cloud hosting, in the virtual network deployment of qrouter have been obtained to construct the simulation; the success of the network information; qrouter to calculate the static routing information in other qrouter network simulation, and summarize the formation of static routing information set: {Routingn, 1 = n = N}, where n is the number of static routing information, N is the total number of static routing information; for each static routing information extraction Routingn with the corresponding qrouterm, where m is the number of qrouter, according to qrouterm, using a web service client to update its static routing table. The present invention provides a high throughput routing simulation method based on cloud platform, build a OpenStack based high throughput qrouter connected through the virtual network environment, the network can be used for research and experiment network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法
本专利技术涉及网络仿真
，特别是涉及一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法。
技术介绍
当前，基于虚拟化的云平台成为网络仿真的主流支撑平台：与传统网络模拟技术相比，该技术能够提供更加逼真的仿真环境，与实物测试床相比，该技术能够以非常低的成本轻易地仿真出大规模网络。路由仿真技术是网络仿真的重要内容，在云平台中，常用的路由仿真技术包括networknamespace路由、全虚拟化路由与轻量级虚拟化路由。其中networknamespace路由吞吐量高，占用系统资源少，但其本身不支持与其不相连网络的流量转发；全虚拟化路由能够支持动态路由协议，但其吞吐量不高，尤其是在经多跳之后，下降明显，且其较为占用系统资源，难以大规模部署；轻量级虚拟化路由占用资源少，能够支持动态路由协议，但吞吐量低，无法满足虚拟网络高吞吐量的要求。中国专利CN103595772A，公开了一种基于虚拟路由器的云数据中心网络部署方案，能够方便网管人员进行统一管理，节约网络开销。但该方案中的虚拟路由器基于系统虚拟机实现，会消耗大量的宿主机资源，部署在云平台上效率不高。中国专利CN105681191A，公开了一种基于路由器虚拟化的SDN平台及实现方法，能够实现SDN网络和传统网络之间良好的数据转发性能和路由功能，其中虚拟路由器拓展性强、灵活性好。但其虚拟路由器也是基于虚拟机实现的，如果在复杂网络环境下，会消耗过多的宿主机资源，部署在云平台上效率不高。中国专利CN105827464A，公开了一种可自动化部署的虚拟路由器构建方法，可以实现虚拟路由器自动灵活地部署，大量节约人力、时间，使用户可以灵活方便的进行虚拟网络管理。但与上述两个专利相同，其虚拟路由器需要依靠虚拟机，在复杂网络环境下，会消耗过多的宿主机资源，而且吞吐量一般。
技术实现思路
针对基于云平台的网络仿真方法不具有转发全网流量的高吞吐量虚拟路由器问题，本专利技术基于OpenStack云平台，借助其提供的开发工具OpenStackSDK，获取云平台的网络拓扑，为云平台上名为qrouter的虚拟路由器计算并配置静态路由，实现高吞吐量的路由仿真。本专利技术解决上述问题的技术方案如下。一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法，包括如下步骤：步骤1：在OpenStack云平台上，根据所需要仿真的网络拓扑，构建仿真网络，包括：构建虚拟网络、在虚拟网络上创建云主机、在虚拟网络间部署qrouter；步骤2：获取已经构建成功的仿真网络信息；步骤3：基于步骤2得到的仿真网络信息，计算出仿真网络中各qrouter到其他qrouter的静态路由信息，并汇总形成静态路由信息集：{Routingn，1≤n≤N}，其中n为静态路由信息的编号，N为静态路由信息总条数；步骤4：针对步骤3中每一条静态路由信息Routingn，提取与之对应的qrouterm，其中m为qrouter编号，针对qrouterm，使用网络服务客户端更新其静态路由表。其中，步骤2所述的获取已经构建成功的仿真网络信息的步骤包括：2.1、使用OpenStackSDK，获取OpenStack的认证；通过获得的认证，获取一个网络服务客户端；再通过所获得的网络服务客户端获取当前网络中所有的port信息以及qrouter信息，所述port信息包括该port的ID、所属qrouter的ID、所在网络ID、port的IP地址，所述qrouter信息即qrouterID；2.2、用i表示port的编号，j表示qrouter的编号，则将porti的所属qrouterID与qrouterj的qrouterID进行比较，当两者一致时，则porti的所在网络ID为qrouterj的一个直接连接的网络ID；2.3、重复步骤2.2，直到所有的qrouter都得到与之直连的网络ID；2.4、创建拓扑图，将所有的qrouter作为点加入拓扑图中，如果qrouterk与qrouterl有相同的直连网络ID，那么说明两个qrouter之间有一条边，将这条边加入到拓扑图中，其中k、l表示qrouter的编号；将所有的qrouter及qrouter之间的边都加入到拓扑图后，形成了仿真网络信息。进一步的，步骤3的具体方法为：3.1、使用Floyd算法求出拓扑图中任意两点间的最短路径，每一条最短路径为一组qrouter的ID序列，用{qrouter1，qrouter2，……，qrouterDest}表示；其中qrouter1表示最短路径的起点qrouter的ID，qrouter2表示最短路径的第二个qrouter的ID，qrouterDest表示最短路径的终点qrouter的ID；3.2、针对3.1中每一条最短路径，qrouter2就是起点qrouter1到终点qrouterDest的下一跳qrouter，通过对比找到qrouter1与qrouter2共同的网络，qrouter2上在该网络中的IP地址就是下一跳IP地址，用NextHopIP表示；3.3、针对3.1中每一条最短路径，在qrouterDest直连的所有网络中剔除与起点qrouter1也直连的网络，形成目标网络集{Net1、Net2、……、NetQ}，其中Q表示目标网络个数；3.4、针对3.1中每一条最短路径，形成静态路由信息：{qrouter1、NextHopIP、Net1}，{qrouter1、NextHopIP、Net2}，……，{qrouter1、NextHopIP、NetQ}；3.5、汇总每一条最短路径对应的静态路由信息，形成静态路由信息集：{Routingn，1≤n≤N}。本专利技术通过提供一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法，实现搭建一个基于OpenStack通过qrouter连通全网的高吞吐量的虚拟网络环境，可用于各项网络研究与实验网络，本专利技术具有以下优点：1、采用OpenStack自带的qrouter，在多跳情况下吞吐量仍然很高；2、通过对qrouter静态路由的配置，使qrouter具备了转发全网流量的能力，满足了云平台组建大规模网络的要求；3、使用简单，只需执行脚本文件即可实现上述功能。附图说明图1为一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法的流程图。图2为本专利技术使用脚本实现的流程图。图3为本专利技术实例所使用的网络拓扑图。图4为自动化脚本执行后的效果图。图5为吞吐量对比图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术做进一步描述。本专利技术的总体流程图如图1所示，技术方案如下：1.在OpenStack云平台上，根据所需要仿真的网络拓扑，构建仿真网络，包括：构建虚拟网络、在虚拟网络上创建云主机、在虚拟网络间部署qrouter，如图3所示。2.获取已经构建成功的仿真网络信息，包括如下步骤：Step2.1：使用OpenStackSDK，获取OpenStack的认证；通过获得的认证，获取一个网络服务客户端；再通过所获得的网络服务客户端获取当前网络中所有的port信息以及qrouter信息，所述port信息包括该port的ID、所属qrouter的ID、所在网络ID、port的IP地址，所述qrouter信息即qrouterID；Step2.2：用i表示port的编号，j表示qrouter的编号，则将po本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在OpenStack云平台上，根据所需要仿真的网络拓扑，构建仿真网络，包括：构建虚拟网络、在虚拟网络上创建云主机、在虚拟网络间部署qrouter；步骤2：获取已经构建成功的仿真网络信息，包括：2.1、使用OpenStack SDK，获取OpenStack的认证；通过获得的认证，获取一个网络服务客户端；再通过所获得的网络服务客户端获取当前网络中所有的port信息以及qrouter信息，所述port信息包括该port的ID、所属qrouter的ID、所在网络ID、port的IP地址，所述qrouter信息即qrouterID；2.2、用i表示port的编号，j表示qrouter的编号，则将porti的所属qrouterID与qrouterj的qrouterID进行比较，当两者一致时，则porti的所在网络ID为qrouterj的一个直接连接的网络ID；2.3、重复步骤2.2，直到所有的qrouter都得到与之直连的网络ID；2.4、创建拓扑图，将所有的qrouter作为点加入拓扑图中，如果qrouterk与qrouterl有相同的直连网络ID，那么说明两个qrouter之间有一条边，将这条边加入到拓扑图中，其中k、l表示qrouter的编号；将所有的qrouter及qrouter之间的边都加入到拓扑图后，形成了仿真网络信息；步骤3：基于步骤2得到的仿真网络信息，计算出仿真网络中各qrouter到其他qrouter的静态路由信息，并汇总形成静态路由信息集：{Routingn，1≤n≤N}，其中n为静态路由信息的编号，N为静态路由信息总条数；步骤4：针对步骤3中每一条静态路由信息Routingn，提取与之对应的qrouterm，其中m为qrouter编号，针对qrouterm，使用网络服务客户端更新其静态路由表。...

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的高吞吐量路由仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在OpenStack云平台上，根据所需要仿真的网络拓扑，构建仿真网络，包括：构建虚拟网络、在虚拟网络上创建云主机、在虚拟网络间部署qrouter；步骤2：获取已经构建成功的仿真网络信息，包括：2.1、使用OpenStackSDK，获取OpenStack的认证；通过获得的认证，获取一个网络服务客户端；再通过所获得的网络服务客户端获取当前网络中所有的port信息以及qrouter信息，所述port信息包括该port的ID、所属qrouter的ID、所在网络ID、port的IP地址，所述qrouter信息即qrouterID；2.2、用i表示port的编号，j表示qrouter的编号，则将porti的所属qrouterID与qrouterj的qrouterID进行比较，当两者一致时，则porti的所在网络ID为qrouterj的一个直接连接的网络ID；2.3、重复步骤2.2，直到所有的qrouter都得到与之直连的网络ID；2.4、创建拓扑图，将所有的qrouter作为点加入拓扑图中，如果qrouterk与qrouterl有相同的直连网络ID，那么说明两个qrouter之间有一条边，将这条边加入到拓扑图中，其中k、l表示qrouter的编号；将所有的qrouter及qrouter之间的边都加入到拓扑图后，形成了仿真网络信息；步骤3：基于步骤2得到的仿真网络信息，计算出仿真网络中各qrouter到其他qrouter的静态路由信息，并汇总形成静态路由信息集：{Routingn，1≤n≤N}，其中n为静态路由信息的编号，N为静态路由信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓锋，翟孟冬，刘渊，陈飞，蒋敏，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32