OpenFlow中基于精确时间戳的延迟测量方法

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017223

通信学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (11): 178-187.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2017223

OpenFlow中基于精确时间戳的延迟测量方法

邱欣逸^1,²,李俊¹,周建二¹,李菁菁¹

¹ 中国科学院计算机网络信息中心，北京 100190
² 中国科学院大学，北京 100049

修回日期:2017-10-28 出版日期:2017-11-01 发布日期:2017-12-13
作者简介:邱欣逸（1992-），女，福建龙岩人，中国科学院计算机网络信息中心硕士生，主要研究方向为未来互联网。|李俊（1968-），男，安徽桐城人，中国科学院计算机网络信息中心研究员、副总工、博士生导师，主要研究方向为未来互联网、网络安全等。|周建二（1986-），男，广西蒙山人。中国科学院计算机网络信息中心助理研究员。主要研究方向为云计算、传输优化、网络测量和未来互联网体系结构。|李菁菁（1981-），男，湖北武汉人。中国科学院计算机网络信息中心高级工程师，主要研究方向为网络管理技术、云网融合、软件定义广域网和智能网络。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61672490)

New delay measurement method based on accurate timestamp in OpenFlow

Xin-yi QIU^1,²,Jun LI¹,Jian-er ZHOU¹,Jing-jing LI¹

¹ Computer Network Information Center,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China
² University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

Revised:2017-10-28 Online:2017-11-01 Published:2017-12-13
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61672490)

摘要/Abstract

摘要：

目前的OpenFlow延迟测量方法占用较多的网络资源，且测量精度较差。根据SDN集中控制的特性，在OpenFlow 网络中设计一种基于准确时间戳的延迟测量方法。使用控制器动态计算出任意 2 个交换机之间的多条可达路径，只需发送一个探测分组就可以测量出多条路径上的延迟，减少了网络资源的消耗。同时，为了提高准确性，将时间戳的获取从控制器转移到OpenFlow交换机中。仿真实验证明，与其他测量方法相比，该方法的测量精度与稳定性都有较大提升。

关键词: OpenFlow, 软件定义网络, 延迟测量, 时间戳

Abstract:

At present,delay measurement methods in OpenFlow network have the disadvantage of excessive network resources and poor measurement accuracy.DeMon,an active mechanism to measure the delay of multiple paths between any two switch based on the controllable feature of individual traffic flow provided in OpenFlow was proposed.DeMon required only one probe packet to be send from controller,which was excepted to reduce the operational cost.Moreover,DeMon used OpenFlow switch instead of controller to get the timestamp of probe packet,making the measurement accuracy and stability have been greatly improved compared with other monitoring techniques in the OpenFlow network.

Key words: OpenFlow, software defined network, latency monitoring, timestamp

中图分类号:

TP393

邱欣逸,李俊,周建二,李菁菁. OpenFlow中基于精确时间戳的延迟测量方法[J]. 通信学报, 2017, 38(11): 178-187.

Xin-yi QIU,Jun LI,Jian-er ZHOU,Jing-jing LI. New delay measurement method based on accurate timestamp in OpenFlow[J]. Journal on Communications, 2017, 38(11): 178-187.

图/表 21

图1

表1

图2

表2

图3

表3

表4

表5

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图5

表6

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表7

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图8

图9

图10

图11

图12

表8

表9

参考文献 21

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ID	匹配域	指令集
1	SOURCEIP:0.0.0.1 IN_PORT:1	OUTPUT:2
2	SOURCE_IP:0.0.0.1 IN_PORT:2	OUTPUT:CONTROLLER;OUTPUT:1
3	SOURCE_IP:0.0.0.2 IN_PORT:1	OUTPUT:3
4	SOURCE_IP:0.0.0.2 IN_PORT:3	OUTPUT:CONTROLLER;OUTPUT:1

字段	说明
匹配域	将数据分组与其比较，获得对应的规则
优先级	指定规则的优先级（数字越小优先级越大）
计数器	记录规则被匹配的次数
指令集	记录对数据分组的处理动作
超时	规则的生命周期

ID	匹配域	指令集
1	IN_PORT:1	OUTPUT:CONTROLLER,OUTPUT:2 OUTPUT:IN_PORT
2	IN_PORT:2	OUTPUT:CONTROLLER

ID	匹配域	指令集
1	IN_PORT:1	OUTPUT:CONTROLEER,OUTPUT:2 OUTPUT:3,
		OUTPUT:IN_PORT
2	IN_PORT:2	OUTPUT:CONTROLLER
3	IN_PORT:3	OUTPUT:CONTROLLER

ID	匹配域	指令集
1	IN_PORT:3	OUTPUT:CONTROLLER,OUROUT:4 OUTPUT:IN_PORT
2	IN_PORT:2	OUTPUT:IN_PORT
3	IN_PORT:4	OUTPUT:CONTROLLER

OpenFlow中基于精确时间戳的延迟测量方法

New delay measurement method based on accurate timestamp in OpenFlow

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符号	说明
T_SL	探测分组离开上游交换机的时间
T_EE	探测分组进入下游交换机的时间
T_EL	探测分组离开下游交换机的时间
T_SE	探测分组返回上游交换机的时间

拓扑名称	交换机数	链路数	多路径平均计算时间/ms	多路径最长计算时间/ms	多路径合并平均时间/ms	平均可达路径数
GetNet	7	8	1	3	0.066	2
AboveNet	21	27	6	17	0.126	28
科技网	18	31	8	24	0.588	74
GARR	36	44	7	19	0.384	42
ATT	25	54	13	31	0.691	100
CESNet	43	54	10	28	0.641	89
ForthNet	62	62	1	2	0.055	1

拓扑名称	单链路平均计算开销/ms	路径延迟计算开销/ms
GetNet	0.059	0.133
AboveNet	0.032	0.211
科技网	0.033	0.223
GARR	0.041	0.143
ATT	0.023	0.422
CESNet	0.035	0.372
ForthNet	0.066	0.125

流表项总个数	探测相关流表项个数	OvS处理时间/ms
4	0	0.211
6	2	0.234
7	3	0.254
8	4	0.272
9	5	0.274
10	6	0.322
11	7	0.327
12	8	0.347
13	9	0.355
14	10	0.376

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