简述负载均衡在网络中的应用
山西青年职业学院
毕业设计开题报告
题目简述负载均衡在网络中的应用
专业计算机网络技术
姓名00
指导教师00
2017年11月22日
开题报告
一、论文题目
简述负载均衡在网络系统中的应用
二、选题依据
随着internet的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据访问流量迅速增长，特别是各大运营商的数据访问、大型门户网站的访问及各大B2C 电商平台的访问。例如2017双十一全网销售2025.3亿，淘宝占66.23%，其中天猫11秒破亿，3分钟突破100亿，40分钟突破500亿交易额，交易峰值达到每秒25.6亿笔。在这些数据刷新的同时，是用户每秒上百万次的点击。
再例如2016年春运期间12306网站奔溃，原因是12306后台无法满足大量用户同时进行的数据访问需求。
第一：是网络应用业务量快速增加，用户访问流量快速增长，其服务器处理能力和计算强度无法满足需求。
第二：单一设备无法满足访问需求，大量的硬件升级又需要高额成本投入，峰值过后还会造成资源浪费，
第三：这时就需要用一种廉价有效的发放扩展网络带宽和吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。
三、选题在国内、外的发展趋势
在网络的快速发展的同时，大量用户发起的请求的情况下，服务器负载过高，导致用户请求出现无法响应的情况。就出现了国内深信服，天融信，国外redware，F5这类专门做负载均衡的企业。
四、问题的提出
4.1 负载均衡需要解决的问题
4.2 负载均衡的层次结构
4.3 常见的负载均衡技术
4.4 应用Cisco设备实现负载均衡
五、对企业络设计分析
随着互联网的普及，利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。广播电视等媒体上网后，也都希望通过互联网来发布自己的节目。很多媒体网站都因为用户网络流量增加，出现了网络访问速度慢等问题。
六、简要结构图
七、系统设计思想及准备解决的主要问题
因为多用户同时访问，单体服务器超负荷运行，造成网络带宽不足，用户出现卡慢等现象。服务器价格过高，无法大量购买，这时就需要一种低成本，高可用性的办法来解决这些问题。
负载均衡是目前唯一能够完美解决这些问题的技术。
六、进度安排
设计需要8周的时间：
第1周：进行课题调研，提交开题报告。
第2周: 提交项目需求分析材料；完成1500字的综合性英文技术资料的翻译（交中英对照文档，作为论文附件）。
第3周：项目规划与内容设计，制作项目拓补结构图。
第4周：进行项目配置，体现路由、交换等互联设备在网络中的作用。
第5周：进行项目工程经费核算；确定项目管理原则和结构安排。
第6周：汇总设备清单，提供校园网络管理方案与安全预案，备案后续网络扩容、设备更新等计划分析内容表。
第7周：提交论文初稿，制作答辩使用的课件、论文打印装订、自行分组做答辩测试。
第8周：论文答辩，设计内容演示。
2017年11月9日
指导教师意见
服务器负载均衡技术
HUAWEI USG6000V系列NFV防火墙技术白皮书之---服务器负载均衡技术白皮书 华为技术有限公司 Huawei Technologies Co., Ltd.
目录 1背景和概述 (2) 2全局服务器负载均衡（GSLB） (3) 3本地服务器负载均衡（LSLB） (4) 3.1使用目的MAC地址转换的服务器负载均衡（DR） (4) 3.2使用网络地址转换实现的服务器负载均衡（L4 SLB） (5) 3.3使用轻量代理和网络地址转换的服务器负载均衡（L4 lwProxy SLB） (7) 3.4使用全量Socket 代理的服务器负载均衡（L7 Socket Proxy SLB） (9) 3.4.1socket代理加业务会话关联保持 (9) 3.4.2根据URL类型不同的分担，静态资源访问和动态计算访问分开多种服务 器10 3.4.3SSL卸载 (10) 3.4.4链路优化：压缩、协议优化、本地cache、多路复用 (11) 3.5业务保持技术 (13) 4华为USG防火墙支持的SLB功能列表 (14)
1 背景和概述 随着互联网的快速发展，用户访问量的快速增长，使得单一的服务器性能已经无法满足大量用户的访问，企业开始通过部署多台服务器来解决性能的问题，由此就产生了服务器负载均衡的相关技术方案。 在实际的服务器负载均衡应用中，由于需要均衡的业务种类以及实际服务器部署场景的不同（比如是否跨地域、跨ISP数据中心等），存在多种负载均衡的技术。如下典型的组网方式如图所示： 服务提供方为了支撑大批量的用户访问，以及跨不同地域、不同接入ISP的用户都能够获得高质量的业务访问体验，其已经在不同地域、不同ISP数据中心搭建了服务器，这样就带来一个需求，也就是客户的访问能够就近、优先选择同一个ISP数据中心的服务器，从而获得高质量的业务访问体验。 同时，基于单台服务器能够提供的业务访问并发是有限的，那么就自然想到使用多台服务器来形成一个“集群”，对外展现出一个业务访问服务器，以满足大量用户访问、而且可以根据业务访问量的上升可以动态的进行业务能力扩容的需要。
软件定义网络SDN(特点、实现途径与展望)
软件定义网络SDN(特点、实现途径与展望) 2013/7/19 10:19:04 SDN软件定义网络简介 软件定义网络（SDN,Software Defined Network），是由美国斯坦福大学clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将路由器和交换机中的控制平面分离出数据平面，这个控制平面是开放的，并且受到集中控制，同时将命令和逻辑发送回硬件的数据平面。从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。相关的概念还有：软件定义环境、软件定义存储、软件定义数据中心、OpenDaylight 开源SDN项目。 软件定义网络目的是将网络控制与物理网络拓扑分离，从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样的话，企业就可以通过软件对网络架构修改，获得企业对网络的需求，达到底层交换机和理由器等硬件无需替换，为企业节省成本。软件定义网络能够从路由器和交换机中的控制平面分离出数据平面，这个控制平面原本是专有的，只有开发它们的供应商知道，而在SDN 中，控制平面将是开放的，并且受到集中控制，同时将命令和逻辑发送回硬件（路由器或交换机）的数据平面。 SDN软件定义网络强调两方面的能力： 1、控制转发分离：传统网络设备紧耦合的网络架构，被分拆成控制和转发两个平面。同时，在控制平面，增加集中控制器进行整体调度，将命令和逻辑发送回硬件（路由器或交换机）的数据转发平面。 2、开放API及软件定义：即通过基于SDN技术的对外开放的API进行软件编程，实现整个网络集中的管理能力，而不需要在每个路由器或交换机上分别以设备为中心进行管理。 软件定义网络的特点 简单化，可以实现中心控制，可以使得很多复杂的协议处理得到简化； 快速部署与维护； 灵活扩展，从一个机柜大的网络还可以扩展到像大的运营商的网络，也可以从一个控制器得到控制； 开放性，因OpenFlow是其重要的组成部分，它的数据转发功能和网络控制功能是分离的，由于这种分离可以分别由交换机来处理，分别由网络控制器处理，从而简化了网络的管理，由此可以使用户有更多的选择自定义网络节省他的投资，使用户选择多家设备共存，打破垄断。用户根据自己的需求和需要在任何时候方便升级。 软件定义网络的安全优势 拥有了自由移动的SDN软件定义网络后，工程师将能够通过快速且高水平地查看网络的所有区域以及修改网络来改变规则。 这种自由和控制还能为你的系统带来更好的安全性。通过快速限制以及从中央视角查看网络内部的能力，管理人员可以有效地作出更改。例如，如果你的网络中爆发了恶意软件，通过SDN软件定义网络和OpenFlow,你将能够迅速地从集中控制平面阻止这种流量来限制这种爆发，而不需要访问多个路由器或交换机。 快速对网络作出调整的能力使管理人员能够以更安全的方式来执行流量整形和数据包QoS.这种能力现在已经存在，但速度和效率不好，当管理人员在试图保护网络安全时，这将限制他们的能力。
软件定义网络(SDN)的国内外研究与发展现状
题目：软件定义网络（SDN）的国内外研究与发展现状一、背景 Software Defined Networking是Kate Greene创造的一个词，在大约2009年提出的。它是指网络的控制平面与实际的物理上的拓扑结构互相分离。这种分离可以使控制平面用一种不同的方式实现，比如分布式的实现方式；另外，它还可以改变控制平面的运行环境，比如不再运行在传统交换机上的那种低功耗CPU上。 所以SDN的关键所在就是控制层与网络数据层是分离的，并不是传统的嵌入关系。并且这种关系在物理实现上也是分离的，这意味着控制层与网络数据在不同的服务器与路由器上操作。而连接两者的“协议”就是OpenFlow，OpenFlow的要点就是相当于给路由器安装一个小软件OpenFlow（后文详细论述），然后研究人员就可以很容易的改变路由器的路由规则等等，从而改善网络质量。而且这是看似没有新意的主意最大的新意就是大大开放了接口权限，所以面向众很广，门槛也比较低。 近年来，伴随着云计算、大数据的迅速兴起，人们对数据业务的流量要求越来越大。而相比于互联网日新月异，不断创新多变的应用层，网络层的发展却越来越跟不上步伐，显得愈发死板不够兼容灵活。而网络层日益落伍的根源则是控制网络运行的软件都是内嵌入路由器或是交换机中，并且交换器或是路由的软件操作标准又是不太一致的，所以就造成了路由器/交换机的复杂度大大提高，造成了很大的流量阻塞和资源浪费。所以SDN的作用不是由嵌入到路由器和交换机内部的软件来控制网络流量，而是来自设备外部的软件接手了这部分的工作。网络布局，或者说网络的形态分布，不再是植入在物理端。它将对实时的系统需求非常灵活且可调节。如果SDN实行得当的话，这意味着一个运行在云端自身内部的应用程序可以接管引导网络流量的任务。或者说一个第三方云端管理应用程序将能够完成这项任务。这样可以简化许多工作，诸如跨服务器装载平衡设备，以及自动地调节网络构造来适时给出最快最高效的数据路径。 二、文献引述 文献[1]主要重在介绍讨论了SDN在数据层、控制层以及应用层的一些关键技术，并从SDN的诞生背景引入，详细说明了SDN的发展历程。在文献[1]中在SDN的层次结构中，文章重点针对了其中的一致性、可用性以及容错性进行分析，并结合SDN的一些热门特性探讨未来的发展之路和新的潜力点。 文献[2]是一篇研究综述，主要阐述了SDN中的关键技术OpenFlow。并详细介绍了
简述负载均衡在网络中的应用
山西青年职业学院 毕业设计开题报告 题目简述负载均衡在网络中的应用 专业计算机网络技术 姓名00 指导教师00 2017年11月22日
开题报告 一、论文题目 简述负载均衡在网络系统中的应用 二、选题依据 随着internet的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据访问流量迅速增长，特别是各大运营商的数据访问、大型门户网站的访问及各大B2C 电商平台的访问。例如2017双十一全网销售2025.3亿，淘宝占66.23%，其中天猫11秒破亿，3分钟突破100亿，40分钟突破500亿交易额，交易峰值达到每秒25.6亿笔。在这些数据刷新的同时，是用户每秒上百万次的点击。 再例如2016年春运期间12306网站奔溃，原因是12306后台无法满足大量用户同时进行的数据访问需求。 第一：是网络应用业务量快速增加，用户访问流量快速增长，其服务器处理能力和计算强度无法满足需求。 第二：单一设备无法满足访问需求，大量的硬件升级又需要高额成本投入，峰值过后还会造成资源浪费， 第三：这时就需要用一种廉价有效的发放扩展网络带宽和吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。 三、选题在国内、外的发展趋势 在网络的快速发展的同时，大量用户发起的请求的情况下，服务器负载过高，导致用户请求出现无法响应的情况。就出现了国内深信服，天融信，国外redware，F5这类专门做负载均衡的企业。 四、问题的提出 4.1 负载均衡需要解决的问题 4.2 负载均衡的层次结构 4.3 常见的负载均衡技术 4.4 应用Cisco设备实现负载均衡 五、对企业络设计分析 随着互联网的普及，利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。广播电视等媒体上网后，也都希望通过互联网来发布自己的节目。很多媒体网站都因为用户网络流量增加，出现了网络访问速度慢等问题。 六、简要结构图
软件定义网络
软件定义网络解决传统网络问题的探究 摘要 SDN是近年来继云计算后，学术界和产业界最为关注的网络技术。首先介绍了传统网络存在的问题；然后介绍了SDN的产生背景、体系架构以及关键技术；最后分析了SDN对传统网络问题的解决。 关键词：软件定义网络；OpenFlow；开放网络 第一章引言 软件定义网络（Software Defined Network，SDN），是由美国斯坦福大学CLean State课题研究组提出的一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。 传统网络的世界是水平标准和开放的，每个网元可以和周边网元进行完美互联；计算机的世界则不仅水平标准和开放，同时垂直也是标准和开放的，从下到上有硬件、驱动、操作系统、编程平台、应用软件等等，编程者可以很容易地创造各种应用。 和计算机对比，在垂直方向，从某个角度来说，网络是“相对封闭”和没有“框架”的，在垂直方向创造应用、部署业务是相对困难的。但SDN将在整个网络（不仅仅是网元）的垂直方向，让网络开放、标准化、可编程，从而让人们更容易、更有效地使用网络资源。所以，SDN不能丢掉网络水平方向标准、易互通、节点智能的优势。 第二章传统网络存在的问题 目前，随着互联网爆炸式地增长，除了规模和发展远超之前所有曾出现的数据网络，业务的快速创新也很令人眼花缭乱。近年来，随着各种实时业务如视频语音、云数据中心和移动业务的迅速发展，人们突然发现，传统网络已经无法满足当前的需求： 1、缺失的体验保证 到目前为止，绝大多数IP网络都是基于无连接的，只有基于大宽带的粗放带宽保障措施，质量保证和监控基本处于放弃状态。其后果就是，业务只有连通，而无体验的保证，从而导致业务质量受损。 2、低效的业务部署 由于网络和业务割裂，目前大部分网络的配置是通过命令行或者网管、由管理员手工配置的，本身是一个静态的网络。当遇到需要网络及时做出调整的动态业务时，就显得非常低效，甚至无法实施。 3、缓慢的业务适应 网络无法满足业务的需求，需求持续数年的特性和架构调整、引入新设备，才能满足新业务的需求。例如：云数据中心的虚拟机和虚拟网络运营业务，传统二层的VLAN机制无法满足扩展性，对交换机设备提出了新承载协议的要求，此时物理网络设备更加无法及时适应，靠软件实现的虚拟Switch、通过VxLAN或NvGRE的Overlay的方式，才绕过了物理
负载均衡技术的三种实现方法
目前，网络应用正全面向纵深发展，企业上网和政府上网初见成效。随着网络技术的发展，教育信息网络和远程教学网络等也得到普及，各地都相继建起了教育信息网络，带动了网络应用的发展。 一个面向社会的网站，尤其是金融、电信、教育和零售等方面的网站，每天上网的用户不计其数，并且可能都同时并发访问同一个服务器或同一个文件，这样就很容易产生信息传输阻塞现象；加上Internet线路的质量问题，也容易引起出 现数据堵塞的现象，使得人们不得不花很长时间去访问一个站点，还可能屡次看到某个站点“服务器太忙”，或频繁遭遇系统故障。因此，如何优化信息系统的性能，以提高整个信息系统的处理能力是人们普遍关心的问题。 一、负载均衡技术的引入 信息系统的各个核心部分随着业务量的提高、访问量和数据流量的快速增长，其处理能力和计算强度也相应增大，使得单一设备根本无法承担，必须采用多台服务器协同工作，提高计算机系统的处理能力和计算强度，以满足当前业务量的需求。而如何在完成同样功能的多个网络设备之间实现合理的业务量分配，使之不会出现一台设备过忙、而其他的设备却没有充分发挥处理能力的情况。要解决这一问题，可以采用负载均衡的方法。 负载均衡有两个方面的含义：首先，把大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，再返回给用户，使得信息系统处理能力可以得到大幅度提高。 对一个网络的负载均衡应用，可以从网络的不同层次入手，具体情况要看对网络瓶颈所在之处的具体情况进行分析。一般来说，企业信息系统的负载均衡大体上都从传输链路聚合、采用更高层网络交换技术和设置服务器集群策略三个角度实现。 二、链路聚合——低成本的解决方案 为了支持与日俱增的高带宽应用，越来越多的PC机使用更加快速的方法连入网络。而网络中的业务量分布是不平衡的，一般表现为网络核心的业务量高，而边缘比较低，关键部门的业务量高，而普通部门低。伴随计算机处理能力的大幅度提高，人们对工作组局域网的处理能力有了更高的要求。当企业内部对高带宽应用需求不断增大时（例如Web访问、文档传输及内部网连接），局域网核心部位的数据接口将产生瓶颈问题，因此延长了客户应用请求的响应时间。并且局域网具有分散特性，网络本身并没有针对服务器的保护措施，一个无意的动作，像不小心踢掉网线的插头，就会让服务器与网络断开。 通常，解决瓶颈问题采用的对策是提高服务器链路的容量，使其满足目前的需求。例如可以由快速以太网升级到千兆以太网。对于大型网络来说，采用网络系统升级技术是一种长远的、有前景的解决方案。然而对于许多企业，当需求还没有大到非得花费大量的金钱和时间进行升级时，使用升级的解决方案就显得有些浪费
windows网络负载均衡(多网卡单播)
windows网络服务之配置网络负载均衡（NLB）群集 实验背景：公司有一个Web站点，由于客户访问量逐渐增多，网站响应越来越慢。公司决定用两台WEB服务器供客户访问，这两台服务器提供相同的网站内容，利用网络负载平衡群集技术，根据每台服务器的负载情况来决定客户机具体访问哪台服务器。配置群集的两台计算机在一个windows域中，一台为DC，IP为20.1.1.1（内网卡）10.1.1.10（外网卡），另外一台为成员服务器,IP为20.1.1.2（内网卡）10.1.1.20（外网卡），NLB群集使用的IP地址为10.10.10.10，主机名为https://www.wendangku.net/doc/2e13650153.html,，客户端的DNS指向DC的外网卡10.1.1.10 实验的目的：理解NLB群集的概念，掌握NLB群集的准备，掌握NLB群集的配置，掌握NLB群集的验证。 实验环境：在VMWARE中打开三台（2003企业版）虚拟机。分别作为域控，成员服务器，客户端 相关概念的介绍 网络负载均衡群集一般用于访问量大，面向前台的服务，增强了WEB FTP ISA VPN 等服务的可靠性，有别于服务器群集，服务器群集一般用于访问量较少的企业内网，面向后台，服务器群集实现DHCP、文件共享、后台打印、MS SQL Server、Exchange Server等服务的可靠性。 配置网络负载均衡群集需要注意：网络负载平衡并不为经过负载的主机提供额外的安全保护，也不可以将其用于防火墙，因此，正确地保护经过负载平衡的应用程序和主机是很重要的。如果可能，在每个群集的主机上至少要使用两个网络适配器，但并非必要条件，在群集适配器上只使用TCP/IP协议，确保群集
软件定义网络的总结
什么是Openflow OpenFlow交换机将原来完全由交换机/路由器控制的报文转发过程转化为由OpenFlow交换机（OpenFlow Switch）和控制服务器（Controller）来共同完成，从而实现了快速数据包转发（数据面）和高水平路由决策（控制面）分离。控制器可以通过事先规定好的接口操作来控制OpenFlow交换机中的流表，从而达到控制数据转发的目的。 OpenFlow不能做的 OpenFlow不支持IPv6、MAC-in-MAC运营商骨干桥接、Q-in-Q虚拟局域网栈、服务质量、流量整形能力、容错和弹性等功能。 OpenFlow目前的阶段 1.OpenFlow与SDN目前还只是从实验室中成形并刚刚投产。OpenFlow尚不成熟，还未经 过大规模的网络部署测试，因此其规模化、容错性及安全性都受到一定质疑。它恐怕需要在生产环境中运转数年之后才能真正得到广泛的肯定与信任。 2.OpenFlow与SDN目前还只是从实验室中成形并刚刚投产，据媒体报道，戴尔戴尔亚太 区销售技术总监刘永道表示，SDN的市场才刚起步，预估需要3-5年才会进入成熟期。 3.企业表示它们仍然需要传统的多功能交换机和路由器，可以根据MAC地址表里的数据 决定转发。但那些支撑云环境的企业出于灵活性的考虑，愿意做一些尝试。 4.目前OpenFlow还并不完善，尚存在许多问题待解决，而且涉及的面非常广。要想实现 软件定义的互联网，还需要得到业界全方位的支持和努力才能梦想成真。 5.ISP们都在忙着从IPv4向IPv6过度，无暇顾及OpenFlow。 6.SDN到目前为止还没有准备好用于企业市场。” Openflow的一些弱点 1.OpenFlow最困难的一部分是写入控制器软件，可靠的SDN控制器是一个具有挑战性的 任务 2.SDN的杀手级应用很少 3.OpenFlow可以将对流量如何通过网络的控制权从交换机和路由器交还给网络拥有者或 者应用。它要求用户负责精心制定路径策略，去发现可用带宽、减少堵塞，以及最优转发路径。这就牵涉到用户需要有足够的软件开发力量，才能完成相关的工作。目前，对于拥有强大技术团队的运营商和服务提供商来说，这基本不是问题。但对于一般企业来讲，还是有一定难度的。
服务器网络负载均衡实施方案
服务器网络负载均衡实施方案 一、技术方案 使用Windows Server 2003 网络负载平衡技术，可以实现WWW等诸多系统服务的负载平衡功能。 网络负载均衡是由多台服务器以对称的方式组成一个服务器集合，每台服务器都具有等价的地位，都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。通过某种负载分担技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器独立地回应客户的请求。均衡负载能够平均分配客户请求到服务器列阵，籍此提供快速获取重要数据，解决大量并发访问服务问题。 二、配置要求 1.服务器需要安装双网卡，一块用于负载平衡，一块用于服务器内部通讯。 2.用于集群的服务器，系统管理员密码最好一致，以免引起不必要的麻烦。 3.将网络属性中，不必要的协议都去掉，只保留TCP/IP 和Microsoft 的协议。 4.两台服务器的应用程序用IIS发布。 三、实施步骤 准备两台应用服务器，并配上两个IP地址，在其中一台服务器设置新建群集，步骤如下：1．点击开始→程序→管理工具→网络负载平衡管理器，如下图所示： 2．选择网络负载平衡集群→鼠标右键→新建集群，如下图所示： 3. 配置群集参数 IP 地址: 指对外提供服务的虚拟IP地址。 完整的Internet名：指对外服务的域名，最好和真实环境配置一致。 其余的保持默认设置，如下图示例：
4. 本例中的集群对外只提供一个服务IP地址，所以“附加群集IP地址”不需要再添加，如下图示例： 5．端口规则中，默认是允许所有的TCP，UDP，如下图所示： 6. 本例中，我们只希望实现80端口的集群，我们可以编辑规则，如下图示例：
关于软件定义网络的模型研究综述
关于软件定义网络的模型研究综述 1 前言 随着互联网的快速发展，当前互联网面临着许多重大技术挑战，如地址空间濒临枯竭、服务质量无法有效保证、网络安全难以根本解决、网络管理手段匮乏等问题。设计新型网络体系结构以解决当前网络所存在的问题已经成为学术界、产业界和运营商的迫切需要。软件定义网络(Software DefinedNetworking, SDN)在此背景下被提出。 尽管SDN 是目前网络界的研究热点之一，但是当前研究主要集中在SDN 技术设计方面而对SDN 的基础理论研究较少，导致学术界、产业界等对于SDN 网络的设计缺乏理论支持：在SDN 网络模型研究、SDN 控制平面抽象、SDN 数据平面抽象方面还需进一步研究。因此，对新型软件定义网络SDN 进行模型研究十分重要且必要。 2 国内外研究现状分析 2.1SDN 网络抽象模型 软件定义的网络(SDN)是一种新型的网络体系结构, 通过将网络控制与网络转发解耦合，开放底层网络设备为网络提供高度的可编程性。为了使网络设备的转发和控制解耦合，网络设备需要向控制层面提供可编程的接口，即一般所称的南向接口(Southbound Interface)。目前的SDN 所默认的南向接口，同时也是第一个得到标准化的南向接口，即OpenFlow。 OpenFlow 在数据层面最为核心的特征是数据报文触发事件和细粒
度的流转发。这两个特征使得控制程序可以以一种非常简单直接的方式操作报文。这种模式激发了大量基于OpenFlow 的应用，如数据中心的流量调度，负载均衡，试验床，移动，安全等等。同时，由于SDN 采用逻辑集中的控制平面进行网络的全局管理，为了使SDN 具有更好的可扩展性，研究者在此方面展开了大量的研究。 当前对软件定义网络的研究主要集中在技术设计方面，而对SDN 网络模型的研究相对较少。基于SDN 网络，面向移动云管理系统进行OpenFlow 控制器的设计，并采用面向对象的方法进行可编程网络模型的建模，给出了OpenFlow控制器的具体设计方法。M. Jarschel 通过仿真的方法对采用OpenFlow 交换机的SDN 网络进行了性能评价，并给出了数据包在SDN 网络中的逗留时间以及数据包的丢失率等指标。A.Bianco 对软件定义网络的数据平面进行了性能评价，并对比了通过OpenFlow 交换、通过两层以太网交换、以及通过三层IP路由进行交换的性能。F. Omar 提出了一个性能模型用于帮助选择一个更好的映射而不会给网络处理器带来对所有映射进行比对的负担。D. Alisa 针对当前ONF SDN 模型的弱点，通过控制SDN 的启动设置以及对OpenFlow-config 进行扩展，提出了一个SDN 网络的适用性模型。 2.2SDN 控制平面建模与优化 当前SDN 控制平面的研究主要包括控制器软件实现、基于OpenFlow 封装的北向接口(Northbound Interface)设计和基于网络最大转发效率的流调度。在控制器软件实现方面，最重要的功能已经不再是简
集群的负载均衡技术综述
集群的负载均衡技术综述 摘要：当今世界，无论在机构内部的局域网还是在广域网如Internet上，信息处理量的增长都远远超出了过去最乐观的估计，即使按照当时最优配置建设的网络，也很快会感到吃不消。如何在完成同样功能的多个网络设备之间实现合理的业务量分配，使之不致于出现一台设备过忙、而别的设备却未充分发挥处理能力的情况，负载均衡机制因此应运而生。本组在课堂上讲解了《集群监控与调度》这一课题，本人在小组内负责负载均衡部分内容，以及PPT的制作。 关键词：负载均衡集群网络计算机 一、前言 负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。它主要完成以下任务：解决网络拥塞问题，服务就近提供，实现地理位置无关性；为用户提供更好的访问质量；提高服务器响应速度；提高服务器及其他资源的利用效率；避免了网络关键部位出现单点失效。 其实，负载均衡并非传统意义上的“均衡”，一般来说，它只是把有可能拥塞于一个地方的负载交给多个地方分担。如果将其改称为“负载分担”，也许更好懂一些。说得通俗一点，负载均衡在网络中的作用就像轮流值日制度，把任务分给大家来完成，以免让一个人累死累活。不过，这种意义上的均衡一般是静态的，也就是事先确定的“轮值”策略。 与轮流值日制度不同的是，动态负载均衡通过一些工具实时地分析数据包，掌握网络中的数据流量状况，把任务合理分配出去。结构上分为本地负载均衡和地域负载均衡(全局负载均衡)，前一种是指对本地的服务器集群做负载均衡，后一种是指对分别放置在不同的地理位置、在不同的网络及服务器群集之间作负载均衡。 服务器群集中每个服务结点运行一个所需服务器程序的独立拷贝，诸如Web、FTP、Telnet或e-mail服务器程序。对于某些服务（如运行在Web服务器上的那些服务）而言，程序的一个拷贝运行在群集内所有的主机上，而网络负载均衡则将工作负载在这些主机间进行分配。对于其他服务（例如e-mail），只有一台主机处理工作负载，针对这些服务，网络负载均衡允许网络通讯量流到一个主机上，并在该主机发生故障时将通讯量移至其他主机。 二、负载均衡技术实现结构 在现有网络结构之上，负载均衡提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。它主要完成以下任务： 1.解决网络拥塞问题，服务就近提供，实现地理位置无关性 2.为用户提供更好的访问质量 3.提高服务器响应速度
浅谈软件定义网络技术和应用领域
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/2e13650153.html, 浅谈软件定义网络技术和应用领域 作者：耿宇 来源：《科技资讯》2017年第20期 摘要：当今，传统的网络结构已经不能够满足对大数据、云计算、虚拟化技术的应用需求。可编程的软件定义网络（SDN，software defined network）作为新兴的网技术，强调数据 层面和控制层面分离，根据实际情况在API接口上编写特定的网络互联协议，提高实际网络的灵活性，进而提高网络链路的利用率。 关键词：SDN OpenFlow API 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0180-02 传统网络通信系统中离不开交换机、路由器等网络设备，能够保证用户对通信规则的不同要求不得不将众多的网络通信协议部署在交换机或者路由器上面。而现实中，普通用户需要的“规则”并不多，特定用户的特殊“规则”又无法及时添加。事实上，网络“规则”的控制面原本是专有的，只有开发它们的供应商知道，在这种封闭的网络环境中，网络管理者、第三方开发人员、甚至设备商研发和创新网络协议是很难得，改变网络的“规则”几乎是不可能的，即使后期能够部署也要经历数年之久才。由此可见，封闭的网络设备所带来的结果就是网络维护成本高、管理繁琐复杂、灵活性较差、不能够因地制宜的更新网络协议及时满足用户的需求。 针对以上情况，软件定义网络（SDN，Software Defined Network）提出了全新的探索思路：将网络设备控制部分与数据部分分离开来，以编程的方式对数据流量实现控制，构建成动态、灵活、开放、可控新的的网络结构。其中SND的核心技术OpenFlow中的控制平面是开放的，能够集中控制，并且数据平面能够接收控制面的命令和逻辑。实现物理设备的虚拟化，达到网络控制与物理拓扑分离，摆脱硬件结构对网络架构的限制。这样用户就可以通过软件对网络架构修改，获得对网络的需求。 1 SDN的关键技术OpenFlow OpenFlow交换机（OpenFlo wswitch）、网络虚拟化层（FlowVisor）和控制器（Controller）构成了OpenFlow的基本结构。其中，OpenFlow交换机进行数据的转发，实现 数据层功能；FlowVisor——网络虚拟化层能够抽象物理网络并划分虚拟络，即对物理网网络的虚拟化和抽象化；Controller——控制器对网络进行集中控制，即具备网络的调度功能。 1.1 OpenFlow交换机 机整个OpenFlow网络的核心设备是OpenFlow交换机。OpenFlow交换机的FlowTable （流表）由Controller（控制器）生成、维护和下发，FlowTable（流表）负责数据层的转发管理。在OpenFlow中定义了FlowTable10个关键字：输入端口号、MAC目的地址、MAC源地
实现服务器负载均衡常见的四种方法
为了提高服务器的性能和工作负载能力，天互云计算通常会使用DNS服务器、网络地址转换等技术来实现多服务器负载均衡，特别是目前企业对外的互联网Web 网站，许多都是通过几台服务器来完成服务器访问的负载均衡。 目前企业使用的所谓负载均衡服务器，实际上它是应用系统的一种控制服务器，所有用户的请求都首先到此服务器，然后由此服务器根据各个实际处理服务器状态将请求具体分配到某个实际处理服务器中，对外公开的域名与IP地址都是这台服务器。负载均衡控制与管理软件安装在这台服务器上，这台服务器一般只做负载均衡任务分配，但不是实际对网络请求进行处理的服务器。 一、企业实现Web服务器负载均衡 为了将负载均匀的分配给内部的多个服务器上，就需要应用一定的负载均衡策略。通过服务器负载均衡设备实现各服务器群的流量动态负载均衡，并互为冗余备份。并要求新系统应有一定的扩展性，如数据访问量继续增大，可再添加新的服务器加入负载均衡系统。 对于WEB服务应用，同时有几台机器提供服务，每台机器的状态可以设为regular(正常工作)或backup(备份状态)，或者同时设定为regular状态。负载均衡设备根据管理员事先设定的负载算法和当前网络的实际的动态的负载情况决定下一个用户的请求将被重定向到的服务器。而这一切对于用户来说是完全透明的，用户完成了对WEB服务的请求，并不用关心具体是哪台服务器完成的。 二、使用网络地址转换实现多服务器负载均衡 支持负载均衡的地址转换网关中可以将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址，对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址，达到负载均衡的目的。很多硬件厂商将这种技术集成在他们的交换机中，作为他们第四层交换的一种功能来实现，一般采用随机选择、根据服务器的连接数量或者响应时间进行选择的负载均衡策略来分配负载。然而硬件实现的负载控制器灵活性不强，不能支持更优化的负载均衡策略和更复杂的应用协议。 基于网络地址转换的负载均衡器可以有效的解决服务器端的CPU和磁盘I/O负载，然而负载均衡器本身的性能受网络I/O的限制，在一定硬件条件下具有一定的带宽限制，但可以通过改善算法和提高运行负载均衡程序的硬件性能，来提高这个带宽限制。不同的服务类型对不同的服务器资源进行占用，我们使用的负载衡量策略是使用同一个负载进行评估，这对于大多数条件是适合的，然而最好的办法是针对不同的资源，如CPU、磁盘I/O或网络I/O 等，分别监视服务器负载，由中心控制器选择最合适的服务器分发客户请求。 三、使用DNS服务器实现负载均衡
赵小凡：对“软件定义一切”的思考和理解
对“软件定义一切”的思考和理解 赵小凡 尽管我国软件产业起步晚，但政府一直高度重视，使得软件产业成为优惠政策最密集、持续时间最长、优惠力度最大的产业之一。国务院发布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发〔2000〕18号）和《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发〔2011〕4号），以及各相关部门和各级地方政府相继发布的更为优惠的政策，都为软件产业快速、持续发展提供了强大的动力。2010年我国软件产业收入为1.33万亿元，2015年预计将超过5万亿元。5年翻两番，将是我国发展最快的产业。 软件是劳动工具 软件是加工数据、信息、知识（简称信息）的劳动工具，用于改变信息的形态和形式。通信也是劳动工具，用于改变信息的位置。而信息则是劳动对象。由于劳动对象和劳动工具都是非物质，劳动者为了更好地用信息技术（IT）处理信息，必须学习与农业系统和工业系统完全不同的信息系统中的IT知识和技能，并掌握软件工具和通信工具。 信息是非物质资源、无形资产、生产要素、社会财富，具有保值增值的属性。但是劳动工具会随时间而贬值，并且需要持续更新换代。例如，软件必须不断研发新版本，并随着用量增加而变得越来越便宜。所以，我们国家要重视对数据的积累和应用形成的大数据，重视对数据赋予语义而形成的信息，对信息进行推理所产生的知识体系，以及以此为基础升华成的智慧。 软件定义一切 软件定义（Software Defined）是近两年的热议话题。那么软件究竟能定义什么呢？从最早的软件定义无线电，到软件定义网络、数据中心、信息系统、世界。也就是说，软件可以定义一切。 为什么现在才提出软件定义一切呢？因为两个最为重要的条件近年来才基本具备。 第一个条件是硬件越来越小，功耗越来越低，散热越来越少，可靠性越来越高，加工工艺越来越成熟，成本越来越低，可以比前些年更加圆满地完成软件发出的指令。 第二个条件是通信网络已经完全打破了时空的限制，随时随地存在，而且带宽越来越高，可靠性越来越高，建设和运营成本越来越低。这当然也得益于软件，因为软件定义了频率，定义了传输交换。于是，软件不但可以指挥本地硬件实现各种功能，还可以通过通信网络指挥远处的信息系统协同实现各种功能。正是在硬件和网络的大力支持下，软件才进入了定义一切的时代。 人作为高级动物，可以主动地移动，这是与植物和非物质的主要区别。人际交往是人类的基本社会需求。随着软件定义逐渐普及、完善，信息系统会更好地为人的移动交际提供服务，更好地满足人的本能和需求。尽管在硬件和通信支持下，软件好像已经无所不能，但软件定义的世界才刚刚开始。人类社会还有很多尚未发现的真理、未曾发明的技术、有待掌握的知识技能。 我国的软件产业虽然发展很快，但是规模大而不强，企业多而不优，特别是在安全可靠和基础软件产品及服务等方面的问题依然严峻。必须认清我国软件产业的重要性、必要性、紧迫性、长期性、复杂性、艰巨性，切实以创新的观念、思维、模式，坚持不懈地努力，才能有所突破，有所作为。
负载均衡原理与技术实现
负载均衡原理与技术实现 负载均衡(Load Balance，简称LB)是一种服务器或网络设备的集群技术。负载均衡将特定的业务(网络服务、网络流量等)分担给多个服务器或网络设备，从而提高了业务处理能力，保证了业务的高可用性。负载均衡基本概念有：实服务、实服务组、虚服务、调度算法、持续性等，其常用应用场景主要是服务器负载均衡，链路负载均衡。 一服务器负载均衡 服务器负载均衡根据LB设备处理到的报文层次，分为四层服务器负载均衡和七层负载均衡，四层处理到IP包的IP头，不解析报文四层以上载荷(L4 SLB);七层处理到报文载荷部分，比如HTTP，RTSP，SIP报文头，有时也包括报文内容部分(L7 SLB)。 1.四层服务器负载均衡技术 客户端将请求发送给服务器群前端的负载均衡设备，负载均衡设备上的虚服务接收客户端请求，通过调度算法，选择真实服务器，再通过网络地址转换，用真实服务器地址重写请求报文的目标地址后，将请求发送给选定的真实服务器;真实服务器的响应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的VSIP，再返回给客户，完成整个负载调度过程。报文交互流程如下： NAT方式的服务器负载均衡报文交互流程图报文交互流程说明： (1)Host发送服务请求报文，源IP为Host IP、目的IP为VSIP (2)LB Device接收到请求报文后，借助调度算法计算出应该将请求分发给哪台Server (3)LB Device使用DNAT技术分发报文，源IP为Host IP、目的IP为Server IP (4)Server接收并处理请求报文，返回响应报文，源IP为Server IP、目的IP为Host IP (5)LB Device接收响应报文，转换源IP后转发，源IP为VSIP、目的IP为Host IP 2.七层服务器负载均衡技术 七层负载均衡和四层负载均衡相比，只是进行负载均衡的依据不同，而选择确定的实服务器后，所做的处理基本相同，下面以HTTP应用的负载均衡为例来说明。 由于在TCP握手阶段，无法获得HTTP真正的请求内容，因此也就无法将客户的TCP握手报文直接转发给服务器，必须由负载均衡设备先和客户完成TCP握手，等收到足够的七层内容后，再选择服务器，由负载均衡设备和所选服务器建立TCP连接。 七层负载均衡组网和四层负载均衡组网有一个显著的区别：四层负载均衡每个虚服务对应一
软件定义网络SDN文献综述
软件定义网络SDN研究 文献综述 1.引言 现有的网络设备（如交换机、路由器等）都是设备制造商在专门的硬件系统基础上高度集成大量网络协议、配备专用的设备控制系统，构成的一个相对独立封闭的网络设备[1]。在近几十年的发展过程中，云计算、移动互联网等相关技术的兴起和发展加快了网络技术的变革历程[2]。网络带宽需求的持续攀升、网络业务的丰富化、个性化等都给新一代网络提出了更高的要求。面对日益复杂的网络环境，这种紧耦合大型主机式的发展限制了IP网络创新技术的出现，更多的是通过不断增长的RFC数量对现行网络进行修修补补，造成了交换机／路由器设备控制功能的高度复杂。网络研究人员想要在真实网络中基于真实生产流量进行大规模网络实验几乎是不可能的，因为网络设备是封闭的，没有提供开放的API，无法对网络设备进行自动化配置和对网络流量进行实时操控。 为了适应今后互联网业务的需求，业内形成了“现在是创新思考互联网基本体系结构、采用新的设计理念的时候”的主流意见[3]，并对未来网络的体系架构提出了新的性质和功能需求[4]。软件定义网络[5]SDN的出现为人们提供了一种崭新的思路。 本文从SDN的起源和概念出发，分析了SDN的逻辑架构与技术特点、描述了SDN 的标准化进程，梳理了国内外的研究进展与最新动态，在此基础上提出了SDN技术在未来的发展中面临的挑战并总结了可能的研究方向。 2.起源与概念 2.1起源 2006 年，斯坦福大学启动了名为“Clean-Slate Design for the Internet”项目，该项目旨在研究提出一种全新的网络技术，以突破目前互联网基础架构的限制，更好地支持新的技术应用和创新。通过该项目，来自斯坦福大学的学生Martin Casado 和
网络路由负载均衡
Cisco路由器转发数据包时常用的五种交换方式 进程交换(Process Switching) 这是一种最基本的交换模式，在这种模式下，一条数据流(Flow)中的第一个包(Packet)将被置入系统缓存(System Buffer)。其目的地址将会拿到路由表中去查询比对，路由器的处理器(CPU or Processer)同时将进行CRC校验，检查包是否正确。然后数据包的二层MAC地址将会被重写，替换为下一跳接口的MAC地址。对这条数据流(Flow)中的第2个、第3个数据包……将会继续这样相同的操作，包括查询路由表、重写MAC地址，CRC校验等。这种方式无疑是延迟最大的，因为它要利用System Buffer以及Processor去处理每个收到的包。但是我们仍然有机会使用这种交换方式，比如在进行基于数据包的负载均衡，或是debug ip packet时。因为默认情况下，思科路由器会启用Fast Switching或Optimum Switching或是CEF Switching，而不是Process Switching，所以我们只能通过:no ip route-cache来禁用Fast Switching，这在另一种意义上正是开启Process Switching。 命令：R1(config-if)#no ip route-cache //启用进程交换(禁用快速交换) 注意：命令debug ip packet仅允许观察进程交换的数据包，将启用进程交换，所有数据包都被送至进程记录，CEF交换、快速交换等的数据包将不被显示出来。 快速交换(Fash Switching)/路由缓存交换(Route-Cache Switching) 快速交换要优于Process Switching，它采用了路由缓存(Route Cache)来存储关于某条数据流(Flow)的特定信息，当然会包括诸如目的MAC地址，目的接口等内容。这时我们只需要对一条数据流(Flow)中的第一个包做Process Switching，并把信息存入Cache，所有后续数据包，可以不必再中断System Processor去执行查询等操作，直接从Cache中提取目的接口，目的MAC地址等，这样大大加速了包转发速度。Fast Switching在某些资料上可能被称为Route-Cache Switching。思科1600、1700、2500、2600系列路由器的Ethernet、Fast Ethernet、Serial接口默认采用的就是Fast Switching。 命令：R1(config-if)#ip route-cache //启用快速交换 R1#show ip cache //查看快速交换 最优交换(Optimum Switching) 和分布式交换(Distributed Switching) 这两种交换模式，从原理上来讲都与Fast Switching极为相似，比如Optimum Switching 其实采用了一种经过优化的交换缓存(Optimumed Switching Cache)，它的速度要较平常Cache要快。Distributed Switching需要使用Versatile Interface Card这种硬件卡，又称VIP Card。它会自已保存一份Route Cache，这样查询时就不必等待使用共享的系统缓存(Shared System Buffer)了，无论相对于Fast Switching还是Optimum Switching来讲，都是比较快的。这两种模式一般只在思科高端设备上有所应用，比如7200系列的路由器或12000系列的路由器。 命令:R1(config-if)#ip route-cache optimum //启用最优交换 R1(config-if)#ip route-cache distributed //启用分布式交换 R1#show ip cache optimum //查看最优交换 Netflow交换(Netflow Switching) 这种模式是最值得参考的，它完全基于其它Switching Mode，重点在于对流经的数据包进行计费、监控、网管。但值得提的是，这种模式也要存储相关信息，据统计大致65536条数据流(Flow)会耗费4MB的System Buffer。