Logically Isolated, Actually Unpredictable? Measuring Hypervisor Performance in Multi-Tenant SDNs
理想情况下，通过启用多租户，网络虚拟化可以提高资源利用率，同时提供性能隔离：尽管底层资源是共享的，但虚拟网络对租户来说似乎是一个专用网络。然而，提供这样的错觉在实践中是具有挑战性的，并且在过去的几年中，已经提出了许多权宜的方法来通过强制带宽预留来在虚拟网络中提供性能隔离。在本文中，我们研究了虚拟网络中开销和不可预测性能的另一个来源：虚拟机管理程序。虚拟机管理程序是多租户环境中的关键组件，但它的开销和对性能的影响目前还很难理解。特别是，我们专注于基于OpenFlow的虚拟化软件定义网络（vSDN）。网络虚拟化被认为是SDN的杀手级应用：vSDN允许每个租户通过简单的API从逻辑集中的角度灵活地管理其网络。为了我们的研究目的，我们为OpenFlow控制和数据平面开发了一个新的基准测试工具，实现了高且一致的OpenFlow消息速率。使用我们的工具，我们可以识别和测量对性能和开销的可控和不可控影响，包括虚拟机管理程序技术、租户数量和租户类型，以及OpenFlow消息的类型。
2017-04-28 cs.NI
Improving Resource Allocation in Software-Defined Networks using Clustering
软件定义网络（SDN）是简化实施和网络操作的巨大发展，降低了成本，使网络可编程。虽然SDN是解决以前一些问题的合适选择，但它们与任何其他新技术一样存在一些挑战。网络中的资源分配和均衡控制是该技术面临的主要挑战之一，本文对此进行了研究。在这项研究中，提出了一种新的方法来改善网络中的内存资源分配使用负载分布集群。由于在所提出的方法中，K-mean++算法用于聚类，集群的负载均衡可以用来保持网络的负载平衡。在所提出的方法中，具有较高的召回率的数据被传输到高质量的集群中的平均集线器数量和较低的平均延迟之间的服务器和用户。在所提出的方法中，通过增加簇的数量，在网络中创建更高的内存。
2019-09-27 cs.NI
Privacy-Preserving DDoS Attack Detection Using Cross-Domain Traffic in Software Defined Networks
软件定义网络（SDN）中现有的分布式拒绝服务攻击检测通常在单个域中执行检测。实际上，异常流量通常会影响多个网络域。因此，提出了一种跨域攻击检测方法来提高检测性能。然而，在参与检测时，每个SDN的域需要提供大量的真实流量数据，隐私信息可能会从中泄露。现有的多方隐私保护方案往往通过牺牲准确性或增加时间成本来实现隐私保证。实现高精度和合理的时间消耗是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们提出了Predis，这是一个保护隐私的跨域攻击检测方案的SDN。Predis结合扰动加密和数据加密来保护隐私，并采用计算简单和有效的算法k-最近邻（kNN）作为其检测算法。我们还改进了kNN以实现更好的效率。通过理论分析和大量的仿真实验，我们证明了Predis能够在保证各个域敏感信息安全的同时，实现高效准确的攻击检测。
2018-09-19 cs.NI
Coordinated Sampling in SDNs with Dynamic Flow Rates
针对 SDN 中流速率动态变化导致的漏采、欠采与过采问题，提出 dSamp 全网协同采样系统及 APX 近似整数线性规划，实验显示其采样流数量最高提升 10%。
2024-09-09 cs.NI
An Approximation Algorithm for Path Computation and Function Placement in SDNs
我们考虑在软件定义网络（SDN）中为请求计算（组合）功能映射和路由的任务。功能映射是指将底层网络中的节点分配给请求必须经历的各个处理阶段。路由指的是底层网络中的路径的分配，该路径开始于请求的源节点，穿过被分配用于该请求的功能的节点，并且结束于请求的目的地。该算法要么拒绝一个请求，要么完全服务一个请求，其目标是最大化服务请求的收益之和。解必须满足边容量和顶点容量。我们遵循的框架建议，即使通过处理和路由图（PR图）的处理要求和路由请求的规范。在这个框架中，每个请求都有一个需求，一个收益和PR图。我们的主要结果是一个随机的近似算法的路径计算和功能的放置与以下保证。令$m$表示底层网络中的链路数量，$\eps$表示使得$0< \eps <1$和$\opt_f$的参数，$\opt_f$表示可以通过部分解决方案（其中请求可以被部分地服务并且流可以沿着多个路径被分割）获得的最大益处。令$\cmin$表示最小边缘容量，并且令$\dmax$表示最大需求。让$\Deltamax$表示请求经历的处理阶段的数量的上限。如果$\cmin/(\Deltamax\cdot\dmax)=Ω((\log m)/\eps^2)$，则概率至少为$1-\frac{1}{m}-\textit{exp}(-Ω(\eps^2\cdot \opt_f /(\bmax \cdot \dmax)))$，算法计算$(1-\eps)$近…
2016-03-30 cs.NI
Consistent SDNs through Network State Fuzzing
传统观点认为，软件定义网络（SDN）在逻辑集中式控制平面具有实际数据平面状态的准确表示的前提下操作。不幸的是，错误、错误配置、故障或攻击可能会导致不一致，从而破坏正确的操作。然而，这一领域以前的工作缺乏解决这一问题的整体方法，因此只涉及问题的某些部分。然而，整个系统的一致性只与其最不一致的部分一样好。出于对网络一致性检查与程序测试的类比，我们建议将基于主动探测的网络状态模糊化添加到我们的一致性检查库中。因此，我们的系统PAZZ将生产流量与主动探测相结合，以定期测试实际转发路径和决策元素（在数据平面上）是否与预期的（在控制平面上）相对应。我们的见解是，主动流量涵盖了被动流量所识别的不一致情况。PAZZ原型的构建和评估的拓扑结构的不同规模和复杂性。我们的研究结果表明，PAZZ需要最少的网络资源来检测持久的数据平面故障，通过模糊和本地化他们迅速，同时优于基线方法。
2020-05-02 cs.NI
Joint Switch Upgrade and Controller Deployment in Hybrid Software-Defined Networks
为了提高流量管理能力，互联网服务提供商（ISP）正在逐步将传统网络设备升级为支持支持软件定义网络（SDN）的可编程设备。传统设备和SDN设备的共存产生了混合SDN。现有的混合SDN没有考虑由集中式SDN控制器引入的潜在性能问题：由高负载控制器处理的流请求可能经历长尾处理延迟;不适当的多控制器部署可能增加流请求的传播延迟。在本文中，我们建议共同考虑部署SDN交换机及其控制器的混合SDN。我们制定的联合问题作为一个优化问题，最大限度地提高流量的数量，可以控制和管理的SDN和最小化的传播延迟的SDN控制器和交换机之间的流请求在给定的升级预算约束。我们证明了这个问题是NP难的。为了有效地解决这个问题，我们提出了一些技术（例如，加强约束和添加额外的有效不等式）来加速用于解决小网络的问题的全局优化求解器和用于解决大网络的问题的有效启发式算法。从真实的网络拓扑结构的仿真结果说明了所提出的技术的有效性，并表明，我们提出的启发式算法使用少量的控制器，以良好的性能来管理大量的流。
2019-07-23 cs.NI
Timing in Software-Defined and Centrally-Managed Networks
本文中描述的工作探讨了集中管理和软件定义网络（SDN）中时间和同步时钟的使用。这项工作的主要目标之一是分析明确使用时间是有益的用例。集中式环境中的定时协调和同步时钟的理论和实践方面进行了分析。这项工作的一些产品已经纳入OpenFlow规范，主要组件的开源原型是公开的。
2019-04-14 cs.NI
Renaissance: A Self-Stabilizing Distributed SDN Control Plane using In-band Communications
通过引入可编程性、自动化验证和创新的调试工具，软件定义网络（SDN）已准备好满足当今通信网络日益严格的可靠性要求。然而，容错SDN的设计仍然是一个开放的挑战。本文认为，通过镜头的自稳定可靠的SDN的设计-一个非常强大的容错概念。特别是，我们开发了一个带内和分布式控制平面的SDN，文艺复兴时期，容忍各种故障的算法。我们的自稳定算法确保在发生任意故障后，（i）每个无故障的SDN控制器可以在有限的通信延迟内到达任何交换机（或另一个控制器）（在存在有限数量的故障的情况下），以及（ii）每个交换机由控制器管理。我们通过严格的最坏情况分析以及原型实现（基于OVS和Floodlight以及Mininet）来评估Renaissance。
2022-03-29 cs.DC cs.DS cs.NI
On The Modeling of OpenFlow-based SDNs: The Single Node Case
OpenFlow是用于软件定义网络（SDN）中的控制器与转发元件之间的通信的最常用协议之一。在文献[1]中提出了一种基于M/M/1队列的模型来捕获转发元件和控制器之间的通信。尽管该模型提供了有用的洞察力，但它仅在期望新流的概率很小的情况下是准确的。其次，将[1]中的模型扩展到数据平面中的多于一个转发元件并不直接。在这项工作中，我们提出了一个模型，解决这两个挑战。该模型基于Jackson假设，但针对基于OpenFlow的SDN网络进行了修正。使用该模型的性能分析表明，该模型是准确的情况下，即使是新的流的概率是相当大的。此外，我们展示了一个玩具的例子，该模型可以扩展到多个节点的数据平面。
2014-11-18 cs.NI cs.PF
Model Checking Software-Defined Networks with Flow Entries that Time Out (version with appendix)
软件定义网络（SDN）通过（虚拟）集中式可编程控制器实现网络部署的高级操作和管理，这些控制器通过在网络交换机的流表中安装规则来部署网络功能。虽然这是一个强大的抽象，但有缺陷的控制器功能可能会导致严重的服务中断和安全漏洞，从而激发对（半）自动化工具的需求，以发现甚至验证是否存在错误。模型检验SDN已在文献中提出，但现有方法都不能支持动态网络部署，其中流条目由于超时而过期。这对于自动刷新（和消除陈旧）网络中的状态（在网络协议设计术语中称为软状态）是必要的，这对于按比例放大应用或从故障中恢复是重要的。在本文中，我们扩展了我们的模型（MoCS）来处理流表条目的超时，从而支持网络中的软状态。提出了针对此扩展的优化。我们在UPPAAL中使用负载均衡器和防火墙在不同大小的网络拓扑结构中评估所提出的模型的性能。
2022-01-15 cs.NI
A transformer-based deep q learning approach for dynamic load balancing in software-defined networks
Kwame Nkrumah University of Science and Technology（夸梅·恩克鲁玛科技大学）
本研究提出结合时间融合Transformer（TFT）与深度Q网络（DQN）的动态负载均衡方法，通过预测流量实现智能路由，在吞吐量、延迟和丢包率上显著优于传统轮询机制。
2025-01-22 cs.AI cs.ET cs.LG
SDNFV: Flexible and Dynamic Software Defined Control of an Application- and Flow-Aware Data Plane
软件定义网络（SDN）承诺更大的灵活性来引导分组流，并且网络功能虚拟化承诺实现基于软件的网络功能的动态管理。然而，智能控制平面和过于简单的无状态数据平面之间的当前划分导致无法利用基于软件的网络的灵活性。在本文中，我们提出了SDNFV，一个框架，扩展网络处理和转发元素的能力，灵活地管理数据包流，同时保留高性能的数据平面和易于管理的控制平面。SDNFV提出了一种分层控制框架，其中跨SDN控制器、主机级管理器和各个VM做出决策，以最好地利用每个级别上可用的状态。与现有的SDN相比，这增加了网络的灵活性，在现有的SDN中，控制器通常仅基于流的第一个分组报头做出决定。SDNFV智能地跨主机放置网络服务，并将其连接到顺序和并行链中，使SDN控制器和各个网络功能能够增强和更新流规则，以适应不断变化的条件。我们的原型演示了如何有效地和灵活地重新路由流的数据平面状态，如数据包的有效载荷和流量特性的基础上。
2016-06-08 cs.NI
Learning Failure-Inducing Models for Testing Software-Defined Networks
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Lero centre, University of Limerick（利默里克大学莱罗中心）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文提出机器学习引导的模糊测试方法FuzzSDN，同时生成诱发SDN故障的测试数据并学习故障条件模型，实验表明其故障发现能力和模型精确率、召回率均显著优于现有方法。
2024-01-08 cs.CR cs.LG cs.NI
The Evolution of Decentralized ICT Networks
传统的网络系统，特别是著名的三层拓扑设计，更注重集中的网络系统，并使用冗余作为一种保护机制，以防止未来的系统故障。然而，近年来，通过几种设计技术，权力下放发生了演变。从需要物理上独立的网络来运行关键应用程序的客户端开始。随后出现了脊叶拓扑结构和软件定义网络解决方案。在这篇研究论文中，我将首先使用概率论的各个方面来证明分散化如何优于集中化。其次，我将进一步展示脊叶和软件定义网络如何本质上是分散的，冗余的，并且比传统的集中式网络更好。
2019-09-10 cs.NI
Scalable Rate Control for Traffic Engineering with Aggregated Flows in Software Defined Networks
为了增加软件定义网络（SDN）的可扩展性，已经提出了流聚合方案以将多个鼠标流合并成大象聚合流以用于流量工程。在本文中，我们首先注意到，鼠标流的用户比特率要求不再保证在聚合流，因为TCP分配决定的流量通常是从每个用户的期望的比特率不同。为了解决上述问题，我们提出了一种新的架构，命名为灵活的流量和速率管理（F $^2$ ARM），以控制只有几个流的速率，以增加SDN的可扩展性，而留下由TCP管理的不受控制的流。我们制定了一个新的优化问题，命名为可扩展的每流速率控制SDN（SPFRCS），其目的是找到一个最小的流子集作为受控流，但确保所有不受控流的流量仍然可以满足TCP所需的最低速率。我们证明了SPFRCS是NP难的，并设计了一个有效的算法，命名为联合流选择和速率确定（JFSRD）。基于真实网络的仿真结果表明，JFSRD在小规模网络中性能接近最优，在真实网络中控制流的数量可以有效地减少50%。
2017-08-15 cs.NI
Power and Performance Efficient SDN-Enabled Fog Architecture
软件定义网络（SDN）大大简化了网络管理。然而，使纯SDN能够在处理大量数据的同时实时响应仍然是一项具有挑战性的任务。相比之下，雾计算具有强大的潜力，可以实时处理大量激增的数据。SDN控制平面支持创新，并大大简化了网络运营和管理，从而为实现能源和性能感知的SDN雾计算提供了一个有前途的解决方案。此外，支持SDN的雾计算中的功耗效率和性能评估是研究界尚未充分探索的领域。我们提出了一种新的SDN启用雾架构，以提高电源效率和性能，利用合作和非合作的基于策略的计算。来自广泛模拟的初步结果证明了功率利用率以及整体性能（即，处理时间、响应时间）。最后，我们讨论了几个开放的研究问题，需要在未来进一步调查。
2021-05-30 cs.AI cs.DC cs.NI
Enabling efficient application monitoring in cloud data centers using SDN
软件定义网络（SDN）不仅通过在软件中实现部分网络功能来实现敏捷性，而且还有助于在网络层提供高级功能。因此，SDN可以支持广泛的中间件服务;网络性能监控是已经在实践中部署的这些服务的一个例子。在本文中，我们利用SDN的使用来有效地提供应用程序监控功能。最近复杂云应用程序的兴起使性能监控成为一个主要问题。我们发现，许多性能指标可以推断出应用程序组件之间交换的消息。通过分析这些消息，我们认为性能监控的开销可以有效地从终端主机转移到云基础设施的SDN中间件中，从而实现更灵活的日志记录功能。本文探讨了通过SDN支持应用监控的几种方法。特别是，我们将选择性转发结合到SDN中以实现消息过滤和重新格式化，并提出了一种自定义的端口嗅探技术。我们描述了在标准SDN软件，即OVS的方法的实施。我们进一步提供了一个全面的性能评估，分析我们的方法的优点和缺点，并强调权衡。
2019-08-19 cs.NI
Outsmarting Network Security with SDN Teleportation
软件定义网络被认为是一种有前途的新范式，能够实现更可靠和形式上可验证的通信网络。然而，本文表明，控制平面与数据平面的分离，这是软件定义网络（SDN）的核心，引入了一个新的漏洞，我们称之为\emph{teleportation}。攻击者（例如，数据平面中的恶意交换机或连接到网络的主机）可以使用远程传送来经由控制平面发送信息并绕过数据平面中的关键网络功能（例如，防火墙），并违反安全策略以及逻辑甚至物理隔离。本文从理论上描述了隐形传态攻击的设计空间，并识别了四种不同的隐形传态技术。我们演示并讨论了如何利用这些技术进行不同的攻击（例如，以高速率泄漏机密数据），并开始讨论可能的对策。总的来说，考虑到今天更多基于意图的网络的趋势，我们相信我们的发现是相关的，超出了本文中考虑的用例。
2018-03-05 cs.NI
Detection of Distributed Denial of Service Attacks Carried Out by Botnets in Software-Defined Networks
本文提出一种基于Mininet、OpenDaylight、BYOB和SNORT的SDN网络DDoS攻击检测框架，通过在受害客户端部署入侵检测机制，实现僵尸网络攻击的快速实时识别与高准确率分类。
2024-01-17 cs.NI
MLSNet: A Policy Complying Multilevel Security Framework for Software Defined Networking
对于网络管理员来说，确保流经网络的信息不被未授权方操纵和窃听是一项重要任务。许多网络攻击依赖于缺乏网络级的信息流控制来成功地危害受害者网络。一旦对手利用初始入口点，他们就可以窃听并在网络内横向移动（例如，扫描和渗透内部节点）以进一步实现其恶意目标。在本文中，我们提出了一种新的多级安全（MLS）框架，在网络中执行一个安全的节点间信息流策略，并在其中大大减少了攻击面提供给一个对手谁已经渗透it.In对比以前的工作，在计算机网络中的多级安全依赖于在网络端点执行的政策，我们通过将任务转移到控制器并向网络中的所有节点透明地提供此服务，来利用软件定义网络（SDN）的集中化。我们的框架MLSNet形式化了符合策略的网络配置的生成（即，SDN交换机上的流规则集）作为网络优化问题，其目标是（1）最大化满足所有安全约束的流的数量，以及（2）最小化路由任何剩余流以保证可用性的安全成本。我们证明了MLSNet可以安全地路由满足安全约束（例如，>80%的流），并以最小的安全成本路由剩余的流。
2020-09-21 cs.NI
Time Series Based Network Intrusion Detection using MTF-Aided Transformer
Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出MTF辅助Transformer模型用于SDN时间序列网络入侵检测，在InSDN数据集上优于基线模型，尤其在数据受限场景下表现突出且训练推理高效。
2025-08-22 cs.AI cs.NI
I DPID It My Way! A Covert Timing Channel in Software-Defined Networks
本文提出并实现一种利用 SDN 控制平面与数据平面分离及 SDN Teleportation 的隐蔽计时信道，在物理隔离数据平面间仍可实现约 20 bps 吞吐和 90% 准确率。
2024-03-04 cs.CR cs.NI
An Efficient Flow-based Multi-level Hybrid Intrusion Detection System for Software-Defined Networks
软件定义网络（SDN）是一种提供增强编程能力的新型网络范例，其可用于基于更有效的方法来解决传统的安全挑战。SDN范例中最重要的元素是控制器，它负责管理每个通信转发元素（交换机或路由器）的流。由控制器提供的流量统计被认为是有用的信息，可以用来开发基于网络的入侵检测系统。因此，在本文中，我们提出了一个5级混合分类系统的基础上流量统计，以达到提高系统的整体精度。对于第一级，我们采用k-最近邻方法（kNN）;对于第二级，我们使用极端学习机（ELM）;对于其余级别，我们使用分层极端学习机（H-ELM）方法。与传统的基于NSL-KDD基准数据集的监督机器学习算法相比，实验研究表明，我们的系统达到了最高水平的准确率（84.29%）。因此，我们的方法提出了一个有效的方法在SDN的入侵检测。
2018-06-11 cs.CR cs.NI
Survey of Consistent Software-Defined Network Updates
计算机网络已经成为关键的基础设施。事实上，网络不仅应该满足正确性、可用性和性能方面的严格要求，而且还应该非常灵活并支持快速更新，例如，由于策略更改、流量增加或故障。本文提出了一个结构化的调查机制和协议，以更新计算机网络在一个快速和一致的方式。特别是，我们确定并讨论了不同的理想的一致性属性，应提供整个网络更新，算法技术，需要满足这些一致性属性，并在更新的速度和成本的影响。我们还解释了一致性网络更新问题和经典算法优化问题之间的关系。虽然我们的调查主要是出于软件定义网络（SDN）的出现及其对正确和有效更新技术的主要需求，但基本的潜在问题并不新鲜，我们也提供了该主题的历史视角。
2019-03-26 cs.DC cs.DS cs.NI
Computing backup forwarding rules in Software-Defined Networks
过去一个世纪的电信业表明，网络故障是普遍存在的。虽然已经做了很多工作来防止故障，但网络节点和链路最终必然会失败。因此，需要故障恢复过程。故障恢复主要受（1）故障的检测和（2）检测到的故障的规避的影响。然而，特别是在控制器反应性地重新计算网络状态的SDN中，这导致高延迟。因此，除了主规则之外，还应该在交换机中安装备份规则，以便在发生故障时快速绕过流量。在这项工作中，我们提出了算法计算的所有对所有的主要和备份网络转发配置，能够规避链路和节点故障。省略高延迟调用控制器重新计算通过预配置，我们的建议的恢复延迟接近检测时间，这是显着低于50毫秒的经验法则。初始恢复后，我们重新计算网络配置，以保证保护未来的故障。我们的算法使用包标记，以保证正确和最短的迂回转发。算法和标记技术允许数据包返回主路径，并能够区分链路和节点故障。我们的解决方案的计算复杂性是可比的所有到所有的最短路径计算。我们对真实网络和生成网络的实验评估表明，与经典的不相交路径计算相比，网络配置复杂度大大降低。最后，我们提供了一个概念验证的OpenFlow控制器中，我们提出的配置实现，表明它可以很容易地应用于生产网络。
2016-05-30 cs.NI
Denial of Service Attacks Detection in Software-Defined Wireless Sensor Networks
软件定义网络（Software-defined networking，SDN）是一种很有前途的技术，可以克服无线传感器网络（wireless sensor networks，WSN）中的许多挑战，特别是在灵活性和重用方面。相反，集中化和平面分离使SDN容易受到分布式拒绝服务（DDoS）攻击的一般背景下的新的安全威胁。识别DDoS的最新方法并不总是考虑典型WSN中的限制，例如，计算复杂性和功率约束，而进一步的性能改进始终是目标。这项工作的目的是提出一个轻量级的，但非常有效的DDoS攻击检测方法，使用变化点分析。我们的方法具有较高的检测率和线性复杂度，使它适合于无线传感器网络。我们证明了我们的检测器在软件定义的无线传感器网络的36和100个节点不同的攻击强度（攻击者的数量范围从5%到20%的节点）的性能。我们使用变化点检测器来监测两个指标的异常：数据包的交付率和控制包的开销。我们的实验结果显示，随着攻击强度的增加，我们的方法可以达到接近100%的检测率，并且可以推断出攻击的类型。
2020-03-26 cs.CR cs.NI
A software-defined architecture for control of IoT Cyberphysical Systems
基于软件定义的原则，我们提出了一个整体架构的网络物理系统（CPS）和物联网（IoT）的应用程序，并强调有关的可扩展性，灵活性，鲁棒性，互操作性和网络安全的优点。我们的设计特别利用了智能代理所拥有的计算单元，这些计算单元可用于分散控制和网络数据处理。我们的特点是数据流，通信流和控制流，同化的一组组件，如传感器，执行器，控制器和协调器在一个系统的可编程的方式。我们的目标是通过将控制分散到几个层次来实现分布式和分散式决策。此外，我们提出了一个中间件层封装的高度动态环境中的时间关键型操作的单元和服务。我们进一步收集了大量网络攻击漏洞，并集成了软件定义的解决方案，以实现弹性，检测和恢复。在这个范围内，多个控制器合作，以自我调整的方式识别和响应安全威胁和异常情况。最后，我们举例说明了支持CPS和物联网软件定义设计优点的数值模拟。
2018-10-09 cs.NI
An Energy-driven Network Function Virtualization for Multi-domain Software Defined Networks
软件定义网络（SDN）中的网络功能虚拟化（NFV）作为一种新技术出现，用于创建虚拟实例，以顺利执行多个应用程序。它们的融合提供了灵活的和可编程的平台，以利用网络资源为各种应用提供服务质量（QoS）。在支持SDN的NFV设置中，底层网络服务可以被视为一系列虚拟网络功能（VNF），并且它们在物理/虚拟节点上的最佳部署被认为是一项具有挑战性的任务。然而，SDN在最近的时代已经从单域发展到多域设置。因此，多域设置中的底层VNF部署问题的复杂性已经成倍增加。此外，关于跨多个SDN域的VNF的最佳映射，能量利用方面相对未被探索。因此，在这项工作中，已经解决了多域SDN设置中的VNF部署问题，主要强调减少部署具有保证的QoS的最大数量的VNF的总体能耗。首先将问题转化为一个多目标优化问题，并利用线性规划（ILP）求解。然而，制定的ILP变得复杂，解决越来越多的决策变量和约束条件的网络规模的增加。因此，我们利用流行的进化优化算法的好处来解决所考虑的问题。为了推导出最合适的进化优化算法来解决所考虑的问题，它是受到广泛使用的MOEA框架（基于多目标进化算法的开源Java框架）的进化算法的不同变种。
2019-03-24 cs.NI
SDN enabled Information Centric Networking (ICN) as a Service prefetching mechanism for HyperText Transfer Protocol (HTTP) based services. The scalable video streaming case
HTTP在当今网络中的重要性是毋庸置疑的。作为一种增强QoS和增强可扩展性的解决方案，CDN网络已经被设计和部署。最近，已经设想了称为ICN的新范例，其将网络路由集中在内容本身而不是地址的地理附件上。软件定义网络（SDN）作为未来互联网（FI）架构的推动者，特别是ICN的推动者，已经研究了10年。我们已经提出了以信息为中心的网络即服务（ICNaaS）体系结构，以提供端到端的HTTP ICN类似的传输与HTTP网络内缓存已在本文中进行了彻底的评估。本文还提出了一种新的机制，我们命名为预取机制，以提高数据传输速率的第一个请求者，通常不能受益于以前访问相同的内容。为了评估和展示提议H.264/SVC视频流与DASH提供的可能性已经采用。
2020-05-15 cs.NI
Online Multicast Traffic Engineering for Software-Defined Networks
针对SDN动态组播流量工程的挑战，本文提出OBST优化问题，证明其NP难性并设计紧竞争比算法，实验验证其相较传统方法成本至少降25%且计算高效。
2017-12-30 cs.NI
Improving Software Defined Cognitive and Secure Networking
传统的通信网络由大量的供应商特定的手动可配置设备组成，这些设备与特定的控制逻辑或算法硬连线。所得到的网络包括分布式控制平面架构，其本质上是复杂的，难以集成和操作，并且在资源使用方面效率最低。然而，数据流量的快速增长需要综合使用各种接入技术和自主网络操作，提高效率。因此，提出了软件定义网络（SDN）的概念，其将网络控制平面与数据转发平面解耦。SDN控制平面可以集成各种设备，并通过供应商无关的可编程应用编程接口（API）在运行时对其进行调整。本文提出了软件定义的认知网络，使智能使用网络资源。不同的无线电接入技术，包括认知无线电，通过一个共同的控制平台集成，以提高整体网络性能。提出了软件定义认知网络的体系结构框架，并给出了实验性能评估。由于SDN使应用程序能够改变网络行为，并集中网络控制平面来监视整个网络，因此研究SDN的安全性非常重要。因此，本文发现了SDN中潜在的安全漏洞，研究了针对这些漏洞提出的安全平台和架构，并提出了未来解决安全漏洞的方向。此外，本文还研究了SDN、云技术和虚拟网络功能等5G使能技术的潜在安全挑战及其解决方案，并为提高5G网络的安全性提供了关键见解。
2020-07-10 cs.CR cs.NI
Tracer: A Tool for Race Detection in Software Defined Network Models
针对SDN因异步分布式特性易产生数据竞态的问题，提出基于DyNetKAT公理化体系与Lamport向量时钟的竞态检测工具Tracer，可自动检测并解释DyNetKAT SDN模型中的数据竞态，且已公开可用。
2024-10-31 cs.FL cs.NI cs.SC
Externalization of Packet Processing in Software Defined Networking
当前的SDN控制器将所有控制平面子系统聚合到单片程序中。遵循聚合方法的控制器定义其自己的编程接口和服务集，使得应用开发依赖于特定的SDN控制器，并限制管理应用在控制器之间的可移植性。我们提出了一种新的架构，可以分解控制器功能并将数据包处理外部化，这是从集中式单片设计迁移到分散式微服务控制平面架构的关键第一步，其中SDN控制器功能被划分为较小的互连集。我们认为，将单片控制器分成更小的部分具有优势。
2019-01-09 cs.NI
A Comparative Examination of Network and Contract-Based Blockchain Storage Solutions for Decentralized Applications
本文比较分析了两种基于区块链的去中心化存储网络在数据持久化、数据保留策略和代币经济学方面的差异，并结合网络性能、存储成本和用例评估其对DApp开发的适用性，为去中心化应用存储方案选择提供参考。
2024-01-15 cs.NI
Routing-Verification-as-a-Service (RVaaS): Trustworthy Routing Despite Insecure Providers
当今的计算机网络通常不向用户提供任何机制来以可靠的方式获知其分组已经（和还没有）采用了哪些路径。相反，似乎不可避免的是，一旦数据包离开网卡，用户就被迫相信网络提供商会按照预期或约定转发数据包。这可能是不可取的，特别是考虑到当今网络向更可编程网络发展的趋势：在网络管理系统或软件定义网络（SDN）控制平面上成功进行网络攻击后，攻击者原则上完全控制了网络。本文提出了一种低成本和有效的解决方案，以检测不当行为并确保在不受信任或不安全的提供商上的可信路由，特别是其管理系统或控制平面已受到损害的提供商（例如，网络攻击）。我们提出了验证即服务（RVaaS）：RVaaS为客户端提供了一个灵活的接口来查询与其流量相关的信息，同时尊重网络提供商的自主权。RVaaS利用基于OpenFlow的SDN的关键功能，以一种新颖的方式将（被动和主动）配置监控、逻辑数据平面验证和实际带内测试相结合。
2016-09-08 cs.NI
ImpNet: Programming Software-Defied Networks Using Imperative Techniques
软件和硬件组件是现代网络的基本组成部分。但软件组件是典型的封闭式和面向功能的。因此，很难修改这些组件。这严重影响了网络创新。此外，这导致网络策略具有用户不友好的复杂接口，并因此导致网络的物理交换机上的巨大且复杂的流表。这在许多情况下会大大降低网络性能。软件定义网络（SDN）是一种现代网络架构，可以克服上述问题。SDN的思想是向网络添加控制器设备，该控制器设备管理网络上的所有其他设备，包括网络的物理交换机。管理过程的主要任务之一是交换机学习;通过对网络的物理交换机进行编程来实现，通过向交换机（更具体地说，向交换机的流表）添加或从交换机（更具体地说，从交换机的流表）移除用于分组处理的规则。本文提出了一种高级命令式网络程序设计语言--ImpNet。ImpNet允许编写高效，但简单，功能强大的程序在控制器上运行，以控制所有其他网络设备，包括交换机。ImpNet是组合的，结构简单，富有表现力，更重要的是命令式的。介绍了ImpNet的语法以及ImpNet合同的两种操作语义。所提出的语义是静态和动态类型。两个现代应用程序编程使用ImpNet的文件中显示。文中还给出了应用程序的语义。
2014-07-08 cs.NI cs.PL
A Software-Defined Radio Testbed for Distributed LiDAR Point Cloud Sharing with IEEE 802.11p in V2V Networks
提出一种基于SDR和IEEE 802.11p的V2V通信测试平台，通过ADALM-Pluto SDR实现LiDAR点云共享与协同感知，并评估了去中心化存储系统的约束及信道质量。
2025-09-18 cs.NI
ANCHOR: logically-centralized security for Software-Defined Networks
虽然SDN的集中化带来了更快的创新速度等优势，但它也破坏了传统架构对不同威胁的一些自然防御。关于SDN的文献大多关注功能方面，尽管有一些关于非功能属性（如“安全性”或“可靠性”）的具体工作。虽然以临时、零敲碎打的方式处理后者可能会奏效，但这很可能导致效率和效力问题。我们认为，作为SDN鲁棒性的支柱，非功能属性的实施需要一种系统性的方法。作为一个一般的概念，我们提出了锚，一个子系统架构，促进非功能属性的逻辑集中。为了证明这一概念的有效性，我们在本文中重点关注“安全性”：我们确定了SDN中当前的安全漏洞，并以全局和一致的方式使用适当的安全机制填充架构中间件。锚点提供的基本安全机制包括可靠的熵和弹性伪随机生成器，以及用于SDN设备的安全注册和关联的协议。我们在论文中声称并证明，集中这些机制是其有效性的关键，允许我们：为这些属性定义和执行全局策略;降低控制器和转发设备的复杂性;确保关键服务的更高水平的鲁棒性;促进非功能性属性执行机制的互操作性;并促进架构本身的安全性和弹性。我们讨论的设计和实现方面，我们证明和评估我们的算法和机制，包括形式化的主要协议和验证其核心的安全属性使用的Tamarin证明。
2018-12-31 cs.CR cs.NI
The Potential of Resource Sharing in 5G Millimeter-Wave Bands
随着传统蜂窝频带中的严重频谱短缺，对于下一代微蜂窝和微微蜂窝无线网络，大致高于10 GHz的毫米（mmWave）频率已经吸引了越来越多的关注。一个基本而开放的问题是蜂窝运营商应该如何使用这些频段。传统上，蜂窝频谱是按照独占所有权模型分配的。然而，在本文中，我们认为毫米波通信的独特性质-大带宽自由度，方向隔离和高阻塞敏感性-表明多个运营商之间的频谱和基础设施共享可能是必要的，以充分利用这些频段的潜力。高层次的容量分析，揭示了显着的频谱和基础设施共享下可能的收益，即使在运营商之间的最低限度的协调。此外，我们讨论了网络技术，包括软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV），可以很容易地使资源共享，通过一个可编程的核心实体提供透明的运营商间的最终用户访问。
2016-02-24 cs.IT cs.NI math.IT
Field-based Security Testing of SDN configuration Updates
本文针对卫星通信领域SDN配置更新中的安全验证难题，提出基于现场的安全测试方法FISTS，通过更新前后探测网络并结合无监督机器学习优先检查可疑节点，在真实与模拟数据中表现出高精确率、召回率及良好可扩展性。
2024-11-13 cs.NI cs.SE
Toward a Smart Resource Allocation Policy via Artificial Intelligence in 6G Networks: Centralized or Decentralized?
在本文中，我们设计了一种新的智能软件定义无线电接入网络（RAN）架构，具有灵活性和流量感知等重要属性，适用于第六代（6G）无线网络。特别是，我们认为一个分层的资源分配框架，提出的智能软RAN模型，其中软件定义网络（SDN）控制器是第一层的框架。该单元动态监测网络，根据分布式或集中式资源分配架构选择网络操作类型，智能决策。在本文中，我们的目标是使网络更具可扩展性和更灵活的可实现的数据速率，开销和复杂性指标。为此，我们引入了一个新的指标，吞吐量开销复杂性（TOC），建议基于机器学习的算法，这使得这些性能指标之间的权衡。特别是，基于TOC的决策是通过深度强化学习（DRL）来解决的，它确定了适当的资源分配策略。此外，对于选定的算法，我们采用软演员批评的方法，这是更准确，可扩展性和鲁棒性比其他学习方法。仿真结果表明，所提出的智能网络实现更好的性能相比，固定的集中式或分布式资源管理计划，缺乏动态的TOC。此外，我们提出的算法优于其他国家的最先进的网络设计中采用的传统学习方法。
2022-02-18 cs.NI eess.SP
Enhancing Mobile Ad Hoc Networks (MANETs) with Software-Defined Networking (SDN): A Balanced Approach
Department of Engineering and Computer Science, Faculty of Engineering, University of Bologna（博洛尼亚大学工程学院工程与计算机科学系）
本文通过结合SDN技术优化MANETs的可扩展性、成本效益和安全性，提出了一种平衡的解决方案。
2026-01-15 cs.ET cs.NI
Decentralized Spectrum Learning for IoT Wireless Networks Collision Mitigation
本文描述了物联网设备上的强化学习算法的原理和实现结果，用于ISM未授权频段中的无线电冲突缓解。学习在这里用于提高物联网网络支持更多对象的能力以及物联网设备的自主性。我们首先说明了所提出的方法的效率在一个概念验证的基础上USRP软件无线电平台上运行的真实无线电信号。它显示了如何减少给定物联网设备与ISM频段中存在的其他RF信号的冲突。然后，我们描述了在真实LoRaWAN网络中运行的LoRa设备上的学习算法的第一个实现，我们将其命名为IoTligent。所提出的解决方案既不增加处理开销，使其可以在物联网设备中运行，也不增加网络开销，因此不需要对LoRaWAN进行更改。在现实的LoRa网络中进行了现实生活中的实验，结果表明，在我们实验过程中遇到的场景中，IoTligent设备的电池寿命可以延长2倍。
2019-06-03 cs.NI eess.SP
B-DAC: A Decentralized Access Control Framework on Northbound Interface for Securing SDN Using Blockchain
软件定义网络（Software-Defined Network，SDN）是一个新兴的网络架构术语，它通过将每个网络单元中的控制平面和数据平面解耦，具有编排的突出特点。尽管它带来了一些好处，但SDN容易受到各种攻击。利用SDN控制器组件中的单点故障，黑客可以关闭所有网络操作。更具体地说，恶意OpenFlow应用程序可以访问SDN控制器以执行有害操作，而不受任何限制，因为北向缺乏作为标准的访问控制机制。整个网络的敏感信息，如网络拓扑、流量信息、统计信息等都可能被收集和泄露。更糟糕的是，整个网络可能被受损的控制器接管。因此，为SDN的北向网络建立一个接入控制方案是至关重要的。此外，它还必须在应用程序和控制器之间的数据交换过程中保护数据的完整性和可用性。为了解决这些限制，我们引入了B-DAC，这是一个基于区块链的框架，用于北向接口的分散身份验证和细粒度访问控制，以帮助管理员管理和保护关键资源。通过严格的策略执行，B-DAC可以对每个请求执行分散的访问控制，以保持网络应用程序处于监控之下，从而防止特权过大的活动或安全策略冲突。为了证明我们的方法的可行性，我们还实现了这个框架的原型，通过典型的用例来评估安全影响，有效性和性能。
2021-11-01 cs.CR cs.NI
