基于软件定义可信的网络切片技术研究

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未来网络具有应用场景多样化、用户数量飞速增长、网络类型混杂的特点,而传统网络无法适应这种发展需要,为了解决这一问题,5G白皮书中引入了网络切片技术。网络切片技术在SDN/NFV框架下,通过虚拟技术将物理网络虚拟化成多个虚拟的逻辑网络,每一个网络切片是一组网络功能及其资源的集合,为特定业务场景的不同需求(功能、性能、安全等方面)提供差异化的服务,是实现5G的关键技术之一。当前,国内外学者针对网络切片技术的研究仅考虑到资源如何抽象、如何满足QoS需求、如何提高资源利用率等因素,对于安全可信方面的研究尚少。而网络切片的不可信现象可能会导致用户无法正常地使用网络切片,甚至可能会造成整个网络的故障。因此保证网络切片的安全可信十分重要。基于软件定义网络和可信计算技术提出了软件定义可信的概念,并基于软件定义可信的思想设计了一种网络切片生成和可信恢复模型:在用户请求网络资源时,系统对转发层的交换机进行可信性的采集,并根据可信度量结果针对不同的用户需求构造相应的可信切片;在切片运行过程中,对切片进行可信监控,一旦发生不可信事件,则使用提出的OVS回退与流表恢复的方法来对不可信的切片进行可信恢复。为了实现基于软件定义可信的网络切片生成和可信恢复模型,使用OpenDaylight中的VTN技术作为网络切片生成的基础,针对OpenvSwitch进行网络转发资源可信性的研究,并以TPM为可信支撑对转发资源进行可信性的度量。为了实现可信切片的生成、OVS回退和流表恢复等上述功能,在Linux系统下对开源的OpenDaylight和OpenvSwitch软件进行了功能上的扩展。为了验证提出的基于软件定义可信的网络切片生成和可信恢复模型的可信性与效率,在Linux下搭建实验环境,将OVS回退和流表恢复方法与简单通用的方法——切片重构进行实验对比,实验结果表明OVS回退和流表恢复在响应时间和丢包率上均优于切片重构,证明提出的基于软件定义可信的网络切片技术能够在保障切片可信性的同时,提高资源利用率与切片恢复的效率。
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