Traffic Management Applications for Stateful SDN Data Plane
成功的OpenFlow方法实现了软件定义网络（SDN），通过能够协调一组哑交换机的中央控制器实现了网络可编程性。然而，OpenFlow交换机的简单匹配/动作抽象限制了由控制器完全管理的转发规则的演变。这对于受慢速控制路径的延迟影响的多个应用（如流量管理应用）来说可能是特别受限的。最近的一些提议正在推动OpenFlow抽象的发展，以使转发策略直接在数据平面中基于状态机和本地事件进行发展。在本文中，我们提出了两个流量管理应用程序，利用一个有状态的数据平面和他们的原型实现的基础上OpenState，OpenFlow的演变，我们最近提出的。
2015-08-31 cs.NI
OpenFlow-compliant Topology Management for SDN-enabled Information Centric Networks
以信息为中心的网络（ICN）已经成为一种有趣的方法，以克服传统的基于IP的网络的许多限制。然而，实现ICN所需的传统基础设施的巨大变化严重阻碍了网络运营商的采用。因此，研究了替代部署策略，其中软件定义网络（SDN）作为与传统基础设施兼容的解决方案出现，从而为在运营商网络中集成ICN概念开辟了新的可能性。本文讨论了这两个架构范例的无缝集成，并提出了一个可扩展的和动态的网络拓扑引导和管理框架，部署和操作ICN拓扑在SDN使能的运营商网络。我们描述了设计的协议和支持机制，以及实现这种互操作性所需的最低实现。一个概念验证原型已经实施，以验证该方法的可行性。结果表明，拓扑引导时间是不显着的拓扑大小的影响，大大促进了智能管理的ICN使能的网络。
2017-07-06 cs.NI
OpenFunction: Data Plane Abstraction for Software-Defined Middleboxes
最先进的OpenFlow技术仅部分实现了交换机中分组转发的抽象和集中化的SDN愿景。OpenFlow/P4由于其匹配动作抽象的基本限制而在实现中间盒功能方面存在不足。本文提出了软件定义中间盒（SDM）的概念，以实现中间盒的抽象化和集中化。我们进一步提出了OpenFunction，SDM参考架构和网络功能抽象层。我们的SDM架构和OpenFunction抽象是对现有SDN和网络功能虚拟化（NFV）技术的补充。SDM是对SDN的补充，因为SDM实现了中间盒的抽象和集中，而SDN实现了交换机的抽象和集中。OpenFunction是OpenFlow的补充，因为OpenFunction解决网络功能，而OpenFlow解决数据包转发。SDM还补充了NFV，因为SDM使NFV能够使用具有各种硬件加速技术的异构硬件平台。
2016-03-17 cs.NI
sOFTDP: Secure and Efficient Topology Discovery Protocol for SDN
拓扑发现是软件定义网络（SDN）控制器的关键任务之一。当前的SDN控制器使用OpenFlow发现协议（OFDP）作为用于发现底层网络拓扑的事实协议。在以前的工作中，我们已经显示了OFDP的功能，性能和安全限制。本文介绍并详细介绍了一种名为安全高效的OpenFlow发现协议sOTDP的新型协议。sOFTDP对OpenFlow交换机设计的改动最小，消除了拓扑发现过程中的主要漏洞，并提高了性能。我们已经实现了sOFTDP作为一个拓扑发现模块在泛光灯进行评估。结果表明，我们的实现比OFDP和以前的安全解决方案更安全。此外，sOFTDP减少了几个数量级的拓扑发现时间相比，原来的OFDP和现有的OFDP的改进。
2017-05-15 cs.NI
Unified POF Programming for Diversified SDN Data Plane
在许多现实世界中基于OpenFlow的SDN部署中，对利用不同转发架构构建的异构转发元件进行编程的能力是期望的能力。在本文中，我们讨论了一个数据平面编程框架，适用于一个灵活的和协议无关的数据平面，并显示如何OpenFlow可以演变为平台无关的编程和平台特定的编译提供一个通用的接口。我们还展示了如何一个抽象的指令集可以发挥关键作用，以支持不同的编程风格映射到不同的转发芯片架构。作为一个例子，我们比较了基于NPU的转发元件的编译器模式和解释器模式实现，并得出结论，编译器模式实现可以实现与传统的非SDN实现类似的性能。基于我们的协议无关转发（POF）愿景，这项工作展示了我们为完善生态系统和铺平SDN演进道路所做的持续努力。编程框架可以被视为OpenFlow 2.0标准的建议。
2014-05-01 cs.NI
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
Detour Planning for Fast and Reliable Failure Recovery in SDN with OpenState
提供针对链路或节点故障的保护的可靠且可扩展的机制在SDN和OpenFlow的上下文中具有额外的要求。它不仅要最小化控制器上的负载，而且必须能够在控制器无法访问时做出反应。在本文中，我们提出了一种保护方案的基础上预先计算的备份路径和MPLS的故障恢复路由的启发，保证瞬时恢复时间，并在零数据包丢失故障检测后，无论控制器的可达性，即使当OpenFlow的“快速故障转移”功能不能使用。所提出的机制是基于OpenState，OpenFlow扩展，允许程序员指定转发规则应该如何以有状态的方式自主适应，减少对远程控制器的依赖。我们提出的计划，以及两个不同的配方计算备份路径。
2015-09-01 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
SPIDER: Fault Resilient SDN Pipeline with Recovery Delay Guarantees
当处理软件定义网络（SDN）中的节点或链路故障时，建立替代路径的网络能力取决于控制器可达性以及控制器与所涉及的交换机之间的往返时间（RTT）。此外，当前用于故障检测的SDN数据平面抽象（例如，OpenFlow“快速故障转移”）不允许程序员调整交换机的检测机制，从而使SDN运营商仍然依赖于专有管理接口（当可用时）来实现有保证的检测和恢复延迟。我们提出了SPIDER，一个类似OpenFlow的管道设计，它提供了i）一个基于交换机的周期性链路探测的检测机制，ii）即使在远程故障的情况下，无论控制器是否可用，也能快速重新路由流量。SPIDER可以使用OpenState或Open vSwitch等有状态数据平面抽象来实现，并且它提供有保证的短（即ms）故障检测和恢复延迟，并在开销和故障转移响应能力之间进行可配置的权衡。本文介绍了SPIDER流水线的设计、行为模型以及流表对内存影响的分析。我们还使用OpenState（OpenFlow 1.3有状态数据包处理扩展）实现并实验验证了SPIDER，并在恢复延迟和数据包丢失方面显示了其性能的数值结果。
2015-12-02 cs.NI
MPLS-based Reduction of Flow Table Entries in SDN Switches Supporting Multipath Transmission
本文提出了一种新的软件定义网络（SDN）流聚合机制。聚合导致核心交换机中的流条目数量较少。流处理的这种类型的可扩展性改进由于基于由SDN控制器执行的集中管理的MPLS标签分发的引入的过程的应用而获得。此外，多径传输提高了网络资源利用率。拟议的机制不涉及新协议的定义。它也不需要应用传统信令协议。只有简单的修改现有的解决方案，由OpenFlow的灵活性保证，是必要的。此外，该机制显著减少了控制器和交换机之间的通信，从而实现了细粒度的流级控制。此外，所提出的解决方案可以在传统网络中逐步部署。仿真结果表明，该方法可以减少核心交换机的流条目数96%，而网络总流量增加约32%.此外，OpenFlow消息的数量减少了约98%。
2018-05-21 cs.NI
A Survey on Software Defined Networking: Architecture for Next Generation Network
软件定义网络（SDN）的演进在下一代网络（NGN）的发展中发挥了重要作用。SDN作为一种可编程的网络，具有动态的服务提供，引起了学术界和工业界的浓厚兴趣。在这篇文章中，一个全面的调查提出了SDN的进步，在传统的网络。本文涵盖了SDN的历史演变，SDN的功能架构及其相关技术，OpenFlow标准/协议，包括OpenFlow与光交换机等网络元件（NE）接口的基本概念。此外，还进行了有选择的建筑调查。我们提出的软件定义异构网络的体系结构，指向新技术，使新的前景在网络技术领域的开放，这将有助于在处理巨大的互联网流量，并帮助基础设施和服务提供商动态定制他们的资源。此外，目前的研究项目和各种活动正在进行的标准化SDN作为NGN由不同的标准开发组织（SODs）已适当阐述，以判断该技术如何走向标准化。
2020-01-28 cs.NI
Software-defined subcarrier wave quantum networking operated by OpenFlow protocol
未来在多用户网络环境中实现安全量子通信技术需要自动监控光链路条件和量子系统参数，并根据协议限制实时调整它们。我们演示了如何软件定义网络（SDN）的范例可以用来解决这个问题的例子的子载波量子通信系统，这是有前途的网络应用。提出了一种基于SDN OpenFlow协议的动态量子网络路由和通信安全的新方法。不同数据加密方法（量子或经典）之间的SDN操作动态切换将能够组织虚拟编码通道，并能够设置安全/带宽所需的服务质量级别。这些发展将从网络的角度进一步提高量子技术的可行性，并有助于将其推向工业规模。
2017-09-26 cs.NI quant-ph
OpenFlow Arbitrated Programmable Network Channels for Managing Quantum Metadata
量子网络必须经典地在设备之间交换复杂的元数据，以便为诸如隐形传态、超密集编码和量子密钥分发之类的协议执行信息。演示这些新的通信方法与现有网络协议、通道和数据转发机制的集成仍然是一个开放的挑战。软件定义网络（SDN）为管理各种网络设备和用途提供了强大而灵活的策略。我们将SDN的原理应用于量子网络的部署，量子网络由根据量子力学定律运行的独特设备组成。我们展示了如何使用OpenFlow协议在软件定义的网络中管理量子元数据，并描述了经典光通道的OpenFlow管理如何与新兴的量子通信协议兼容。接下来，我们给出了管理和控制QPHY行为所需的元数据的示例规范，并且我们扩展了OpenFlow接口以适应此量子元数据。最后，我们讨论了近期的实验努力，可以实现SDN的量子通信的原则。
2016-10-12 cs.ET cs.NI quant-ph
Trailing the Snail: SDN Controller Security Evolution
第一个OpenFlow软件定义网络（SDN）控制器NOX由Nicira Networks开发，并于2008年捐赠给研究社区。近10年后，至少有29个开源SDN控制器和更多的专有解决方案。两个开源SDN控制器在广泛的部署和强大的贡献者基础方面脱颖而出;开放网络操作系统（ONOS）和OpenDaylight（ODL）。两者都已部署在实时网络中。然而，尽管SDN的采用越来越多，但SDN控制平面的安全性却以蜗牛的速度发展。本文讨论了ONOS和ODL安全的发展。分析了这一点在安全SDN控制器设计中的反映。
2017-11-03 cs.NI
Towards Defeating the Crossfire Attack using SDN
在这项工作中，我们提出了在线流量工程作为一种新的方法来检测和减轻一类新兴的隐形拒绝服务（DoS）链接泛滥攻击。我们的方法利用了软件定义网络（SDN）范例，通过集中的流级控制和监控，使网络流量的管理更加灵活。我们实现了一个完整的原型，我们的解决方案上的模拟SDN环境使用OpenFlow接口与网络设备。我们进一步讨论了有用的见解，从我们的初步实验以及一些开放的研究问题，构成正在进行的工作。
2014-12-05 cs.NI
Consistent and fault-tolerant SDN with unmodified switches
在可靠的SDN环境中，不同的控制器协调不同的交换机，并且可以在适当的位置设置备份控制器以容忍故障。这种方法增加了维护一致网络视图的挑战。如果此全局视图与实际网络状态不一致，则应用程序将在陈旧状态下运行，并可能导致不正确的行为。面对这个问题，我们提出了一个容错的SDN控制器，能够保持一致的网络视图，通过使用控制和数据平面状态的事务语义。与以前的提案不同，我们的解决方案不需要更改OpenFlow或交换机，从而增加了更快采用的机会。
2016-03-13 cs.NI
Rama: Controller Fault Tolerance in Software-Defined Networking Made Practical
在软件定义网络（SDN）中，网络应用使用由控制器提供的逻辑集中式网络视图来远程编排网络交换机。为了避免控制器成为单点故障，采用传统的容错技术来保证可用性，这是生产环境中的基本要求。不幸的是，这些技术无法确保在控制器故障下的正确网络行为。这些技术的问题在于它们只处理了问题的一部分：保证应用程序和控制器状态在副本之间保持一致。然而，在SDN中，交换机保持也必须一致地处理的硬状态。因此，容错SDN必须将交换机状态纳入问题中。最近提出的容错控制器平台Ravana通过扩展容错SDN控制来解决这个问题，该容错SDN控制具有保证控制消息在控制器和交换机处被事务性地且精确地处理一次的机制。即使在控制器和开关崩溃的情况下也能提供这些保证。这种解决方案的优雅是有代价的。Ravana要求修改交换机，并对OpenFlow进行扩展，以增加迄今为止未预见到的协议。面对这一挑战，我们提出了Rama，这是一个容错SDN控制器平台，它提供了与Ravana相同的强大保证，而无需修改交换机或OpenFlow协议。我们的原型实现的实验表明，额外的开销是适度的，使Rama的第一个容错SDN解决方案，可以立即部署。
2019-02-05 cs.NI
Scalable Fine-grained Path Control in Software Defined Networks
基于OpenFlow的SDN通过规划细粒度的路径来提高网络性能。然而，被设计为配置路径逐跳，它面临的可扩展性问题，流表开销和路径建立延迟是不可接受的大规模网络。在本文中，我们提出了PACO，一个框架的基础上源路由来解决这个问题，通过快速推路径到数据包报头在网络边缘和预安装一些规则在网络核心。SR的直接实现是低效的，因为它会导致太多的路径标签;其他有效的方法会牺牲路径灵活性（例如，DEFO）。为了高效灵活地实现SR，PACO将每条路径表示为路径子的级联，并引入了计算路径子和级联具有最小路径标签的路径的算法。我们广泛的模拟证实了PACO的可扩展性，因为与OpenFlow-SDN解决方案相比，它节省了高达94%的流表开销，并表明PACO通过支持40%以上的路径而具有很少的标签开销，从而优于SR-SDN解决方案。
2017-04-27 cs.NI
Modeling and Analysis of SDN Control Applications using Vector Spaces
与静态配置的传统网络不同，SDN控制应用是动态的，并且变得更加异构和复杂。非常需要一个框架来推理各种SDN应用程序的行为。据我们所知，目前的网络建模框架并没有被设计成将应用程序逻辑纳入其模型中，因此不能用于准确地建模应用程序。在本文中，我们建议的影响，控制应用程序断言对网络信息库的原因，这样的应用程序的行为的可能性。在此基础上，我们提出了SDN-VSA，这是一个将SDN控制应用建模为某个向量空间中的一组仿射变换的框架。最后，我们提出了这样的框架的分析公式，并讨论了一个用例。为了简单起见，我们只考虑OpenFlow 1.0版本的情况。
2017-10-15 cs.NI
Strengthening SDN Security: Protocol Dialecting and Downgrade Attacks
软件定义网络（SDN）已成为数据中心和5G网络的基础技术。在SDN网络中，路由和流量管理决策由集中式控制器做出，并经由控制信道传送到交换机。传输层安全（TLS）已被提议作为其单一安全层;然而，TLS的使用是可选的，并且连接仍然容易受到降级攻击。在本文中，我们提出了加强安全保证使用协议拨号的方法，以提供额外的和可定制的安全。我们考虑并评估了OpenFlow协议操作的两种Dialecting方法，将每消息身份验证添加到独立于TLS的SDN控制信道，并在TLS实现的可选情况下提供对降级攻击的鲁棒性。此外，我们测量的性能影响，使用这些dialecting原语在Mininet实验。结果显示通信延迟的适度增加小于22%。
2020-10-22 cs.NI
Optical Network Virtualisation using Multi-technology Monitoring and SDN-enabled Optical Transceiver
我们引入了实时多技术传输层监控，以促进由光学虚拟化收发器（V-BVT）支持的光学和以太网网络的协调虚拟化。提出了一种监控和网络资源配置方案，包括以太网层和光纤层的硬件监控。该方案描述了软件定义网络（SDN）背景下多个网络层之间的数据和控制交互，以及分析从数据库获得的监测数据的应用。我们还提出了一个重新配置算法，以自适应地修改基于两个标准的虚拟光网络的组成。实验证明了所提出的监测方案与OpenFlow（OF）扩展的整体（重新）配置在以太网交换机和V-BVT的两个层。
2018-01-15 cs.NI
ZeroSDN: A Message Bus for Flexible and Light-weight Network Control Distribution in SDN
近年来，SDN控制平面架构已经从简单的单片控制器开始，经过模块化单片控制器，到分布式控制器。然而，我们观察到，今天的分布式控制器仍然表现出相对于控制逻辑的分布的兼容性。因此，我们提出了一种新的分布式SDN控制器的架构，在本文中，提供最大的灵活性方面的分布。我们的架构分为轻量级的控制模块，称为controllet，基于微内核的方法，减少常见的controllet功能到最低限度，并分解出所有更高级别的功能控制逻辑。轻量级的controllet还允许将控制逻辑推到交换机上，以最大限度地减少延迟和通信开销。Controllet通过消息总线互连，支持发布/订阅通信范例，并具有基于内容的OpenFlow消息过滤的特定扩展。发布/订阅允许控件的完全解耦，以进一步促进控制平面分发。
2016-10-14 cs.NI
A Simple Multipath OpenFlow Controller using topology-based algorithm for Multipath TCP
多路径TCP或MPTCP是一种广泛研究的机制，它允许将单个应用程序级连接拆分为多个TCP流，从而多个网络接口，而不是传统的TCP/IP模型。作为一种传输层协议，MPTCP可以很容易地在使用它的应用程序和支持它的网络之间进行交互，但是MPTCP没有自己的路由控制权。默认IP路由行为通常会让所有流量通过最短或最佳度量路径。然而，这种行为实际上可能会导致路径相互冲突，从而在许多边缘中产生带宽争用。这可能导致限制网络吞吐量的瓶颈。因此，多路径路由机制是必要的，以确保MPTCP的平稳运行。我们创建了smoc，一个简单的多路径OpenFlow控制器，它只使用网络的拓扑信息来避免冲突。在虚拟局域网和物理广域SDN中对smoc进行的评估显示了良好的结果，因为smoc提供了比简单路由机制或生成树路由机制更好的性能。
2015-09-28 cs.NI
Manipulating OpenFlow Link Discovery Packet Forwarding for Topology Poisoning
本文提出新型拓扑投毒技术Marionette，通过操纵OpenFlow链路发现数据包转发并利用控制权限发起全球化攻击，结合强化学习计算投毒目标并注入流表项，成功攻破多种控制器和协议，克服现有防御并披露了CVE-2024-37018漏洞。
2024-10-12 cs.CR cs.NI
ÆtherFlow: Principled Wireless Support in SDN
软件定义网络（SDN）彻底改变了设计、构建、测试和运营网络的意义和过程。目前SDN技术对无线网络的支持已经落后于有线网络的开发和部署。这项工作的目的是为无线接入网络带来原则性的支持，以便它们可以获得与有线接口相同的可编程性水平。具体来说，我们的目标是通过提出一套新的无线设备和接口的抽象来操作它们，从而将无线协议集成到一般的SDN框架中。我们验证我们的方法，通过实现我们的设计作为现有的OpenFlow数据平面的扩展，并将其部署在IEEE 802.11接入点。我们证明了软件定义的无线接入网络的可行性，通过开发和测试的无线切换应用程序。实验的结果表明，我们的框架是能够提供新的功能，在一个有效的方式。
2015-09-15 cs.NI
SDN-Based Resource Allocation in MPLS Networks: A Hybrid Approach
当前网络流量的高度动态性使得网络管理人员能够利用称为SDN的最先进范例的灵活性。以这种方式，对SDN-MPLS的混合网络的兴趣越来越大。提出了一种新的SDN-MPLS网络流量工程体系结构。为此，OpenFlow使能的交换机应用在网络的边缘，以提高流级管理的灵活性，而MPLS路由器被认为是网络的核心，使该方案适用于现有的MPLS网络。该方案将数据流重新分配到标签交换路径上，充分利用了网络资源。在流级重路由不足的情况下，该方案重新计算并重新创建正在进行的LSP。为此，我们在数学上制定两个优化问题：i）流重新路由，和，ii）LSP重建，并提出了一个启发式算法，以提高该计划的性能。我们的实验结果表明，所提出的混合SDN-MPLS架构的流量工程优于传统部署的MPLS网络的效率。
2018-03-30 cs.NI
A Survey on SDN \& SDCN Traffic Measurement: Existing Approaches and Research Challenge
软件定义网络（Software Defined Network，SDN）是下一代网络，其通过利用OpenFlow协议作为数据平面和控制平面之间的通信链路，将控制平面与转发设备的数据平面分离。然而，在SDN上的操作中可能存在一些安全问题，攻击者可以控制SDN控制平面。因此，流量测量是保护SDN免受高安全性威胁的基本技术，例如DDoS，重量级攻击者，超级传播者以及实时视频呼叫，QoS控制，高带宽要求，资源管理也是SDN/软件定义蜂窝网络（SDCN）中不可避免的。在这种情况下，我们调查SDN流量测量解决方案，以评估这些解决方案如何构建安全，高效和强大的SDN/SDCN架构。在本文中，各种类型的SDN流量测量解决方案已根据网络应用行为进行了分类。此外，我们还发现了与SDN/SDCN流量测量相关的挑战和未来的研究范围，这将指导我们为未来可扩展、异构、分层和广泛部署的SDN/SDCN设计和开发更先进的流量测量解决方案。更详细地，我们列出了各种实用的机器学习（ML）方法来分析我们如何才能提高流量测量性能。我们的结论是，在SDN流量测量解决方案中使用ML将有利于以互补的方式获得安全的SDN/SDCN网络。
2022-06-28 cs.NI
Decentralized Consistent Network Updates in SDN with ez-Segway
我们提出了ez-Segway，这是一种分散的机制，可以持续快速地更新网络状态，同时防止转发异常（循环和黑洞）并避免链路拥塞。在我们的设计中，集中式SDN控制器仅在更新执行期间预先计算交换机所需的信息。这些信息被分发到交换机，交换机使用部分知识和直接消息传递来有效地实现更新。这种关注点分离的主要好处是提高了更新性能，因为控制器上的通信和计算瓶颈被消除了。我们通过网络仿真和大规模模拟进行的评估表明，与集中式方法相比，ez-Segway的效率分别提高了45%和57%。一个系统原型在一个真正的OpenFlow交换机中的部署和在P4中的实现证明了在交换机中实现简单网络更新功能的可行性和低开销。
2017-03-06 cs.NI
Content as a Network Primitive
基于OpenFlow的软件定义网络（SDN）所支持的当前功能包括交换、路由、隧道和在业务流上操作时的一些基本防火墙。然而，SDN的语义不允许对业务进行其他操作，也不允许以更高的粒度进行操作。在这项工作中，我们描述了一种方法来扩展SDN框架添加其他网络原语。特别是，我们提出了一种集成不同网络元素（如缓存、代理等）的方法。在这里，我们专注于存储和缓存，但我们的方法可以无缝地扩展到其他功能。我们还提出了一种方法来识别内容，以便执行每内容的政策，而不是每流的政策。我们已经实施了拟议的机制，以证明其可行性。
2012-12-13 cs.NI
Enabling Cooperative IoT Security via Software Defined Networks (SDN)
物联网（IoT）正成为网络犯罪分子越来越有吸引力的目标。我们观察到，许多对物联网的攻击都是以合谋的方式发起的，例如暴力破解用户名和密码，以针对特定的受害者。然而，大多数时候，我们对这类攻击的防御机制是单独和独立进行的，这导致防御无效和薄弱。为此，我们建议利用软件定义网络（SDN）为传统的基于IP的物联网设备实现协作安全。SDN将控制平面和数据平面合并，可以帮助桥接应用层和网络层之间划分的知识。在本文中，我们讨论了物联网的安全问题和挑战，并提出了一个基于SDN的架构，以合作的方式实现物联网安全。此外，我们实现了一个平台，可以快速共享攻击信息与对等控制器和阻止攻击。我们在虚拟和物理SDN环境中使用OpenFlow交换机进行了实验。我们的评估结果表明，这两种环境都可以很好地扩展来处理攻击，但硬件实现比虚拟环境更有效。
2018-06-05 cs.NI
A SDN-based Flexible System for On-the-Fly Monitoring and Treatment of Security Events
软件定义网络（SDN）范例将控制平面和数据平面合并，提供高可编程性和网络全局视图。然而，这是一个挑战，不仅提供这些下一代网络的安全性，以及允许网络攻击可能会受到事件和法医处理程序。本文提出了通过SDN控制器的可编程性来实现灵活的安全事件监控和处理机制，这些安全事件根据攻击类型进行分类，并与白名单和黑名单资源相关联。通过一个真实的SDN/OpenFlow测试床验证了执行入侵和攻击分析的资源。
2018-06-08 cs.CR cs.NI
A Survey on Data Plane Flexibility and Programmability in Software-Defined Networking
近年来，软件定义网络（SDN）引起了研究界的广泛关注，大量的调查和综述论文证明了这一点。SDN的架构明确地识别了三个平面：应用平面、控制平面和数据平面。应用平面执行网络应用;控制平面基于由网络应用生成的请求来调节用于整个网络的规则;并且基于所设置的规则，控制器配置数据平面中的交换机。交换机在数据平面中的作用是根据控制器给出的指令简单地转发数据包。通过分析SDN相关的研究论文，可以观察到，研究从一开始就没有充分关注数据平面。因此，本文给出了一个全面的概述数据平面调查，特别强调的问题，可编程性和灵活性。调查的第一部分致力于通过数据平面灵活性和可编程性的几个定义和方面来评估实际的数据平面架构。然后，SDN相关的研究进行了概述，目的是确定关键因素的影响逐渐偏离与ForCES和OpenFlow规范给出的原始数据平面架构，我们称之为数据平面的演变。通过建立处理的问题和解决问题的方法之间的相关性，ForCES和OpenFlow数据平面架构的局限性被确定。基于所确定的限制，概括的方法来解决数据平面的灵活性和可编程性的问题。通过研究一般的方法，已确定的开放问题，建立未来的研究方向的建议的理由。
2019-04-04 cs.NI
5G-Flow: Flexible and Efficient 5G RAN Architecture Using OpenFlow
多址技术的融合是向第五代（5G）用户提供多样化服务集合的关键推动因素之一。尽管第三代合作伙伴计划（3GPP）5G标准定义了支持多种无线电接入技术（RAT）的公共核心，但是无线电接入网络（RAN）级别的决策是跨各个RAT单独进行的，因为现有的5G架构缺乏用于多RAT网络的统一控制和管理框架。统一接入网络可能更有效地利用RAN资源并提供改进的性能。为了弥合这些差距，我们提出了一个基于OpenFlow的RAN架构，包括多种RAT。我们将其称为\textit{5G-Flow}。通过对3GPP 5G RAN进行最小的更改，并且在核心网络中没有任何更改，我们能够实现统一和集成的多接入5G-Flow RAN。我们通过使用OpenFlow交换机和软件定义网络（SDN）控制器替换RAN节点，简化了现有的3GPP 5G RAN。此外，5G-Flow网络中的UE可以使用5G RAN连接到任何核心网络（4G或5G）或直接连接到互联网而不经由核心网络。我们还提出了一种使用5G-Flow RAN实现5G非独立架构的简单方法。我们开发了一个评估平台，将我们的架构与标准3GPP 5G网络的性能进行比较。结果表明，与现有的3GPP 5G网络相比，5G-Flow RAN架构的网络性能有显著提高。
2020-10-15 cs.NI
Delay Evaluation of OpenFlow Network Based on Queueing Model
OpenFlow是软件定义网络（SDN）中最流行的南向协议之一，它将网络控制从转发设备中分离出来。它为网络提供灵活和可扩展的功能。这些优点可能导致性能问题，因为在分组处理速度方面存在性能损失。了解OpenFlow交换机和控制器的性能对于其部署非常重要。在本文中，我们模型的数据包处理时间的OpenFlow交换机和控制器。我们主要分析了报文进入概率对交换机和控制器性能的影响。我们的研究结果表明，在OpenFlow网络中存在性能损失。然而，当分组进入消息的概率较低时，惩罚并不多。网络设计人员可使用此模型来估算其部署的性能。
2016-08-23 cs.DC cs.NI cs.PF
NeuRoute: Predictive Dynamic Routing for Software-Defined Networks
介绍了一种完全基于机器学习，特别是神经网络的软件定义网络（SDN）动态路由框架NeuRoute。目前的SDN/OpenFlow控制器使用基于Dijkstra算法的默认路由来实现最短路径，并提供API来开发自定义路由应用。NeuRoute是一个与网络无关的动态路由框架，它（i）实时的预测流量矩阵，（ii）使用神经网络来学习流量特征，（iii）相应地生成转发规则以优化网络吞吐量。NeuRoute实现了与最有效的动态路由启发式算法相同的结果，但执行时间要少得多。
2017-09-18 cs.NI
Comparative Analysis of POX and RYU SDN Controllers in Scalable Networks
本文通过Mininet仿真对比SDN控制器POX和Ryu的QoS性能，发现POX适用于小规模场景，Ryu在复杂网络中可扩展性更优，为SDN部署优化提供了参考。
2025-04-17 cs.NI
An information security monitoring and management system for 5G and 6G Networks based on SDN/NFV
提出了一种使用软件定义网络和网络功能虚拟化（SDN/NFV）的概念来实现5G和6 G网络中的信息安全监控和管理系统的方法。基于OpenFlow协议的SDN交换机作为网络传感器提供。为了减少在逻辑上位于传感器上的流量过滤系统上的大量所有规则中找到正确规则的子集的时间，提出了一种在5G和6 G传输网络中处理和过滤流量的方法。这种方法基于DPDK和LPM算法，能够在1个CPU核心上每秒处理多达8个兆包;数据包处理需要O（1），这明显低于类似算法。管理子系统由区域监测中心和一个主监测中心组成。主监控中心包括SDN控制器的主集群以及主动/主动冗余方案。区域中心代表管理本地下属传感器的SDN软件控制器。所有的管理中心通过传输子系统相互连接，形成一个网络。为了提供容错、负载均衡和网络连接性，已经开发了用于SDN控制器之间的网络传感器负载均衡的算法。该算法的结果在一组最佳的传感器组的总负载不超过SDN控制器的最大容量。
2022-11-23 cs.NI
DISCO: Distributed Multi-domain SDN Controllers
现代多域网络现在跨越数据中心网络、企业网、客户站点和移动实体。这种网络至关重要，因此必须具有弹性、可扩展性和易扩展性。软件定义网络（SDN）协议的出现，使得能够将数据平面与控制平面解耦并动态地对网络编程，开辟了构建这种网络的新方法。在本文中，我们提出了DISCO，一个开放的和可扩展的分布式SDN控制平面，能够应付现代覆盖网络和广域网的分布式和异构性。DISCO控制器管理自己的网络域并相互通信以提供端到端网络服务。这种通信是基于一个独特的轻量级和高度可管理的控制通道，由代理自适应地共享聚合的网络范围内的信息。我们在Floodlight OpenFlow控制器和AMQP协议之上实现了DISCO。我们演示了DISCO的控制平面如何动态适应异构网络拓扑，同时具有足够的弹性，能够承受中断和攻击，并提供端点迁移和网络范围流量工程等经典功能。我们提出的实验结果围绕三个用例组织：域间拓扑中断，端到端优先级服务请求和虚拟机迁移。
2013-08-29 cs.NI
DENIS-SDN: Software-Defined Network Slicing Solution for Dense and Ultra-Dense IoT Networks
针对超密集物联网网络，提出基于网络切片的DENIS-SDN开源方案，通过逻辑或物理切片提升分组投递率，实验显示PDR分别提升4.8%和11.6%。
2023-12-21 cs.NI
Network Traffic Control for Multi-homed End-hosts via SDN
软件定义网络（SDN）是一种有效控制和管理计算机网络的新兴技术，例如在数据中心、广域网（WAN）以及无处不在的通信中。在本文中，我们探讨了嵌入的SDN组件，代表SDN控制器和虚拟交换机，在终端主机，以提高网络性能的想法。特别是，我们认为负载均衡在多个网络接口上的终端主机具有不同的链路容量的情况。我们已经探索并实现了不同的基于SDN的负载均衡方法的基础上OpenFlow软件交换机，并证明了这种方法的可行性和潜力。所提出的系统进行了评估与多路径传输控制协议（MPTCP）。我们的研究结果证明了在多宿主设备上应用SDN概念的潜力，与传统的单网络方法相比，实现的吞吐量增加了55%，与MPTCP相比增加了10%。
2020-12-13 cs.NI cs.PF
Maintaining an Up-to-date Global Network View in SDN
保持最新的全球网络视图对于需要自主行动的智能SDN应用至关重要。在本文中，我们专注于两个关键因素，可以影响控制器的全局网络视图，从而影响应用程序的性能。具体地，我们研究：（1）网络状态收集，和（2）网络状态分布。首先，我们使用我们定义的关键性能指标，比较了主动和被动OpenFlow网络状态收集方法对在控制器上运行的SDN负载均衡应用程序的影响。我们通过以下方式进行比较：（i）我们为SDN负载均衡器推导的数学模型的模拟，以及（ii）在单个和分布式控制器上运行的负载均衡应用程序的评估。此外，我们调查的影响，网络状态收集的状态分布感知负载平衡应用程序。最后，我们研究了网络规模对应用程序的影响，这些应用程序需要在存在上述关键因素的情况下获得最新的全球网络视图。我们的研究结果表明，网络状态收集和网络状态分布可以对SDN应用程序的性能产生影响。控制器中的信息越过时，影响就越大。即使是那些旨在缓解控制器状态分布问题的应用程序，其性能也会受到网络状态收集的影响。最后，结果表明，网络状态收集对应用程序性能的影响变得更加明显的分布式控制器的数量增加。
2016-12-15 cs.NI
Controller selection in a Wireless Mesh SDN under network partitioning and merging scenarios
在本文中，我们考虑一个无线网状网络（WMN）集成SDN原则。根据我们在以前的工作中介绍的wmSDN（无线网状SDN）架构，无线网状路由器（WMR）是支持OpenFlow的交换机，可以由SDN控制器控制。我们考虑的问题，控制器选择的情况下，间歇性的连接。我们假设，随着时间的推移，单个WMN可以分裂成两个或更多个分区，并且单独的分区可以合并成一个更大的分区。我们假设一组SDN控制器可以潜在地控制WMR。在给定的时间，只有一个控制器应该是WMR的主控制器，并且根据某些度量，它应该是最合适的一个。我们认为，最先进的解决方案，分布式控制器之间的“主选举”是不适合在网状网络环境中，因为它们很容易受到不一致。我们设想了一个“主选择”的方法，这是在每个WMR的控制下，并保证在给定的时间只有一个控制器将是一个WMR的主人。我们设计了一个特定的主机选择程序，该程序在WMR中执行的控制逻辑方面非常简单。我们已经实现了所提出的解决方案，并将其部署在网络仿真器（CORE）和两个物理无线测试平台（NITOS和wiLab.t）的组合。
2014-06-10 cs.NI
The Role of Inter-Controller Traffic for Placement of Distributed SDN Controllers
我们考虑一个分布式的软件定义网络（SDN）架构，采用多个控制器的集群，以提高网络的性能和可靠性。除了控制器和交换机之间交换的Openflow控制流量之外，我们还关注集群中控制器之间交换的控制流量，这些控制流量需要运行协调和共识算法来保持控制器同步。我们估计控制器间的通信的反应时间感知的交换机上的集群中采用的数据所有权模型的影响。该模型在一个可操作的软件定义的广域网（SDWAN）中得到了准确的验证。我们提倡仔细放置控制器，应该考虑到上述两种控制流量。我们评估，对于一些真正的ISP网络拓扑结构，延迟权衡的控制器放置问题，我们提出了一种新的进化算法来找到相应的帕累托前沿。我们的工作提供了新的定量工具，以优化规划和设计的网络支持SDN网络的控制平面，特别是当网络是非常大的，并采用带内控制平面。我们还表明，操作分布式控制器（如OpenDaylight和ONOS），控制器的位置，作为一个领导者的共识算法有很强的影响开关感知的反应。
2016-08-09 cs.NI
IS2N: Intent-Driven Security Software-Defined Network with Blockchain
本文提出IS2N，一种融合区块链与意图驱动机制的四层安全软件定义网络架构，通过区块链中间层实现设备注册和OpenFlow消息的安全存储与自动化安全管理，仿真表明其比传统策略更灵活且对SDN影响最小。
2023-08-09 cs.NI
Enabling Software Defined Optical Networks
本文概述了软件定义光网络（SDONs）的实现方式，追溯光网络向GMPLS演进及SDN至OpenFlow的发展，探讨SDON的需求与硬件解决方案，并说明利用OpenFlow克服GMPLS局限性的方法。
2024-02-18 cs.CY cs.ET cs.NI
WNetKAT: A Weighted SDN Programming and Verification Language
可编程性和可验证性是软件定义网络范例的核心。虽然OpenFlow及其匹配动作概念提供了操纵硬件配置的基本操作，但在过去几年中，已经开发了几种更具表现力的网络程序设计语言。本文介绍了WNetKAT，第一种网络程序设计语言，它考虑了网络固有的加权和通信受容量限制（例如，在带宽方面）和成本（例如，延迟或货币成本）。WNetKAT基于NetKAT代数的语法和语义扩展。我们展示了几个相关的应用WNetKAT，包括成本和容量感知的可达性，以及服务质量和公平性方面。这些应用不仅适用于经典的，可分割的和不可分割的（s; t）流，但也推广到更复杂的网络功能和服务链。例如，WNetKAT允许对需要遍历某些路点功能的流进行建模，这可能会改变流量速率。本文还指出了WNetKAT的等价问题与加权有限自动机的等价问题之间的关系，即前者的不可判定性。然而，本文还成功地证明了另一个有用的问题，这是充分的，在许多实际scnearies：是否表达式等于0的可判定性。此外，我们开始讨论整个语言的可判定子集。
2016-11-29 cs.NI
LineSwitch: Efficiently Managing Switch Flow in Software-Defined Networking while Effectively Tackling DoS Attacks
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是一种新的网络架构，旨在提供网络控制（控制平面）和数据转发功能（数据平面）之间更好的解耦。这种分离带来了几个好处，例如直接可编程和（虚拟）集中式网络控制。然而，研究人员表明，SDN的控制和数据平面之间所需的通信通道在系统中产生了潜在的瓶颈，引入了新的漏洞。事实上，这种行为可能被用来发动强大的攻击，例如控制平面饱和攻击，这可能严重阻碍整个网络的性能。本文提出了一种有效的抗控制平面饱和攻击的解决方案LineSwitch。LineSwitch结合了SYN代理技术和网络流量的概率黑名单。我们实现了LineSwitch作为OpenFlow的扩展，OpenFlow是SDN的当前参考实现，并考虑不同的流量场景（有和没有攻击）评估我们的解决方案。我们的初步实验结果证实，与最先进的技术相比，LineSwitch将时间开销减少了30%，同时确保了相同的保护水平。
2015-02-08 cs.NI
Fingerprinting Software-defined Networks
软件定义网络（SDN）通过集中控制平面并将其与数据平面分离来简化网络管理。然而，SDN中平面的分离在SDN网络中引入了新的漏洞，因为在每个平面处处理分组的差异允许对手对网络的分组转发逻辑进行指纹识别。在本文中，我们研究了指纹的交换机交互的远程对手，其目的是获取知识的具体流程规则，安装在交换机的可行性。这些知识使对手能够更好地理解网络的数据包转发逻辑，并使网络面临许多威胁。在我们的研究中，我们使用由OpenFlow硬件和软件交换机组成的现实SDN网络收集来自全球各地的主机的测量结果。我们表明，通过利用来自RTT和交换数据包的数据包对分散的信息，对SDN网络的指纹攻击以压倒性的概率成功。我们还表明，这些攻击不仅限于主动攻击者，而且可以由仅监视与SDN网络交换的流量的被动攻击者同样安装。最后，我们讨论了这些攻击对SDN网络安全的影响，并提出和评估了一种有效的对策，以加强SDN网络对指纹识别。我们的研究结果表明，我们的对策在阻止SDN网络上的指纹攻击的有效性。
2015-12-21 cs.CR cs.NI
Designing Core Layer in Campus Network Using Software-Defined Networking
Universitas Jenderal Soedirman（松迪曼将军大学）
本研究以大学校园网核心层为案例，采用SDN范式，基于RouteFlow平台结合OSPF协议设计核心层，通过两台VM组成的测试环境验证其连通性与最短路径路由功能。
2026-08-27 cs.NI
PRAGMA-ENT: Exposing SDN Concepts to Domain Scientists in the Pacific Rim
环太平洋应用程序和网格中间件大会（PRAGMA）是一个由研究人员组成的国际社区，他们积极合作，解决eScience中共同感兴趣的问题和挑战。PRAGMA实验网络测试床（PRAGMA-ENT）的建立旨在构建一个国际软件定义网络（SDN）测试床，为PRAGMA网络基础设施提供必要的网络支持。PRAGMA-ENT是孤立的，PRAGMA研究人员可以完全自由地访问网络资源来开发，实验和评估新想法，而无需担心干扰生产网络。在第一阶段，PRAGMA-ENT侧重于建立国际L2骨干网。在佛罗里达Lambda Rail（FLR）、Internet 2、PacificWave、JGN-X和TWAREN的支持下，PRAGMA-ENT主干网连接佛罗里达大学（UF）、加州大学圣地亚哥分校（UCSD）、奈良科学技术研究所的开放流交换机（日本NAIST）、大坂大学（日本）、国家先进工业科学技术研究所（日本AIST）和国家高性能计算中心（台湾）。PRAGMA-ENT的第二阶段包括评估控制平面的技术，这些技术能够进行多个实验（即，OpenFlow控制器）共存。FlowVisor的初步实验揭示了一些局限性，导致开发了一种名为AutoVFlow的新方法。本文将分享我们在建立PRAGMA-ENT骨干网（具有国际L2链路）方面的经验，其现状和控制平面计划。讨论初步的应用思路，包括优化路由控制，多路径路由控制和远程可视化也将被…
2015-09-28 cs.NI
Real-time QoS Routing Scheme in SDN-based Robotic Cyber-Physical Systems
Delta-NTU Corporate Lab for CPS（Delta-NTU企业合作CPS实验室）
近年来，工业网络物理系统（CPS）因其在第四次工业革命（工业4.0）中的自动化和成本降低能力而受到制造商的极大关注。这种连接的网络和物理组件的工业网络可能包括非常昂贵的组件，例如机器人。为了在这样的网络中提供有效的通信，必须提高服务质量（QoS）。软件定义网络（SDN）通过允许集中式控制器利用统一接口对每个流进行编程，已经成为以动态方式实现QoS概念的关键技术。然而，最先进的解决方案不能有效地使用SDN的集中可见性来满足这种工业网络的QoS要求。在本文中，我们提出了一个基于SDN的路由机制，试图提高机器人的网络物理系统，具有硬实时的【形】要求的QoS。我们利用SDN的能力，动态选择路径的基础上，当前的链路参数，以提高在这种延迟约束的网络的QoS。我们验证了一个现实的工业OpenFlow拓扑所提出的方法的效率。我们的实验表明，所提出的方法显着优于现有的基于延迟的路由机制的平均吞吐量，端到端的延迟和抖动。所提出的解决方案将被证明对机器人网络物理系统的工业应用具有重要意义。
2020-04-09 cs.NI cs.RO
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
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
A Practical Runtime Security Policy Transformation Framework for Software Defined Networks
软件定义网络（Software-defined networking，SDN）已经被广泛地用于加强传统网络的安全性，从而促进了传统网络向SDN网络转变的进程。然而，基于SDN的安全实施机制严重依赖于包含数据平面底层信息的安全策略。随着底层网络规模的不断扩大，现有的安全策略管理机制将面临越来越大的挑战。SDN网络安全策略转换是研究如何将不包含数据平面底层信息的高层安全策略自动转换为OpenFlow交换机使用的实际流条目，从而实现安全策略管理的自动化。基于这一认识，本文提出了一个实用的运行时安全策略转换框架。首先，我们将SDN网络使用的安全策略定义为安全策略的系统模型（SPM）。从理论上建立了SDN网络的系统模型，提出了一种将SPM自动转换为流条目系统模型的形式化方法。从实际应用的角度出发，提出了一个运行时安全策略转换框架，解决了如何在数据平面上为SPM中的每一个关系找到一条连通路径，以及如何根据流条目的系统模型生成实际的流条目的问题。为了验证该框架的可行性和有效性，我们搭建了一个实验系统，并使用POX控制器和Mininet仿真器实现了该框架。
2023-01-10 cs.CR cs.NI
