软件定义网络中容灾控制平面设计与映射

通信网络（如核心光网络）严重依赖其物理基础设施，因此容易受到人为灾害（如电磁脉冲（EMP）或大规模杀伤性武器（WMD）攻击）以及自然灾害的影响。大规模灾害可能导致这些网络中的海量数据丢失和连接中断。随着我们对网络服务依赖性的增加，对减轻灾害对通信网络影响的新型生存性方法的需求成为主要关注点。软件定义网络（SDN）通过集中控制逻辑并将其与物理设备分离，促进了网络可编程性，并为设计容灾网络开辟了新途径。另一方面，为了充分发挥 SDN 的潜力，除了数据平面生存性外，我们还需要设计具有足够弹性的控制平面，以在灾害引起的网络故障中存活。已经提出了几种分布式 SDN 控制器架构来减轻过载和故障风险，但它们针对有限的故障进行了优化，未解决大规模灾害故障的范围。为了实现控制平面的容灾性，我们提议将其设计为虚拟网络，并使用虚拟网络映射技术进行求解。我们选择控制器在物理网络上的适当映射，使得控制器之间（controller-to-controller）以及交换机与控制器之间（switch-to-controllers）的连接不会受到灾害引起的物理基础设施故障的损害。我们对这种容灾控制平面设计与映射问题进行了形式化建模，并证明了使用我们的方法可以显著减少控制器之间以及交换机与控制器之间通信信道的中断。