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
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
FlowCover: Low-cost Flow Monitoring Scheme in Software Defined Networks
网络监控和测量是网络管理中的关键，它有助于服务质量、路由选择和性能评估。软件定义网络（SDN）通过分离控制平面和数据平面使网络管理更容易。SDN中的网络监控是轻量级的，因为运营商只需要在控制器中安装监控模块。主动监控技术通常会给网络带来太多的开销。最先进的方法利用抽样方法，聚合流统计和被动测量技术，以减少开销。然而，在文献中很少有工作集中在减少网络监控的通信成本。此外，大多数现有的方法选择轮询交换节点的次优的本地竞争力。受SDN的可见性和集中控制的启发，我们提出了FlowCover，一种低成本高精度的监控方案，以支持各种网络管理任务。我们利用网络拓扑结构和活动流的全局视图，通过将问题制定为加权集合覆盖来最小化通信成本，这被证明是NP-难的。启发式提出了有效地获得轮询方案，并实际处理流量变化。我们建立了一个模拟器来评估FlowCover的性能。大量的实验结果表明，FlowCover在大多数情况下减少了大约50%的通信成本，而不会损失准确性。
2017-10-16 cs.NI
Fast Decision Algorithms for Efficient Access Point Assignment in SDN-Controlled Wireless Access Networks
提出基于网络侧流类型预测的快速决策算法，在SDN控制的无线接入网络中实现近似最优的AP分配，显著降低决策延迟。
2024-03-27 cs.NI
A Review of Link Aggregation Control Protocol (LACP) as a Link Redundancy in SDN Based Network Using Ryu-Controller
可靠的网络是目前电信网络的绝对要求。这与越来越多的用户需要可靠和不间断地连接到服务器是一致的。链路聚合是可用于提供可靠网络的技术之一。链路聚合系统将两个或多个链路组合成一个逻辑链路，其特征在于使用单个IP地址。在主机和服务器之间的通信期间，每当使用的链路中断或终止时，其他活动链路可以作为冗余来恢复该通信。这种机制称为链路冗余。如果没有另一个监视链路状态（连接或断开）的机制，此机制将无法运行。这种机制称为链路监控。在此模拟中使用的链路监控是媒体独立接口（MII）。在这个仿真中，我们使用Ryu-Controller和mininet Simulator来测试基于链路聚合的SDN（软件定义网络）的可靠性。在模拟过程中，我们分析了故障转移性能以及链路聚合如何在来自不同来源的每个链路上分配连接。从模拟中，我们证实了链路冗余，即每个连接的相同数据率，在某种程度上，按预期工作。
2020-05-23 cs.NI
Q-DATA: Enhanced Traffic Flow Monitoring in Software-Defined Networks applying Q-learning
Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Duy Tan University（维新大学）
软件定义网络（SDN）通过将数据平面与控制平面分离来引入集中式网络控制和管理，这有助于流量监控、安全分析和策略制定。然而，选择适当程度的业务流处理粒度同时主动保护转发设备免于过载是具有挑战性的。在本文中，我们提出了一种新的业务流匹配控制框架称为Q-DATA，应用强化学习，以提高基于SDN的网络中的业务流监控性能，并防止流量转发性能下降。我们首先描述和分析了一个基于SDN的交通流匹配控制系统，该系统采用了基于Q-学习算法的强化学习方法，以最大限度地提高交通流粒度。它还考虑了从基于支持向量机的算法导出的SDN交换机的转发性能状态。接下来，我们概述了Q-DATA框架，该框架结合了来自交通流匹配控制系统的最佳交通流匹配策略，以有效地提供其他机制所需的最详细的交通流信息。我们的新方法实现为REST SDN应用程序，并在SDN环境中进行评估。通过综合实验，结果表明，与常见SDN控制器的默认行为和我们以前的DATA机制相比，新的Q-DATA框架在SDN交换机的流量转发性能降级保护方面有了显着的改善，同时仍能按需提供最详细的流量信息。
2019-09-04 cs.LG cs.NI
P4-MACsec: Dynamic Topology Monitoring and Data Layer Protection with MACsec in P4-SDN
我们建议P4-MACsec保护P4交换机之间的网络链路，通过自动部署MACsec，一个广泛的IEEE标准，用于保护第2层基础设施。它得到了主要制造商的交换机和路由器的支持，与VPN技术（如VPN）相比，它的性能限制很少。P4-MACsec介绍了MACsec的数据平面实现，包括直接在P4交换机上的AES-GCM加密和解密。P4-MACsec具有两层控制平面结构，其中在P4交换机上运行的本地控制器与中央控制器交互。我们提出了一种新的安全链路发现机制，利用受保护的LLDP帧和两层控制平面结构的安全和有效的管理的全球链路地图。MACsec的自动部署可创建安全信道、生成密钥材料，并为两台P4交换机之间的每个检测到的链路配置P4交换机。它检测链路更改并执行密钥更新，以提供安全、无需配置的MACsec操作。在本文中，我们回顾了P4-MACsec的技术背景，并解释了它的体系结构。为了验证P4-MACsec协议的可行性，我们在BMv 2 P4软件交换机上实现了该协议，并通过实验对原型进行了验证。我们评估其性能，通过实验，专注于TCP吞吐量和往返时间。我们在Github上发布了原型和实验设置。
2019-04-15 cs.NI
Smarter Cities with Parked Cars as Roadside Units
实时监控交通密度、道路拥堵、公共交通和停车可用性是实现智能城市愿景的关键，随着IEEE 802.11p和WAVE等车载网络技术的出现，现在可以直接从城市地区的车辆收集这些信息。为了充当移动车辆网络的主干，收集、聚合和传播它们的信息，已经提出使用停放的汽车作为固定路边单元的昂贵部署的替代方案。在本文中，我们引入了新的机制，停车车辆自组织和形成有效的车辆支持网络，提供广泛的覆盖到一个城市。这些机制在以下方面具有创新性：保持停放汽车网络处于持续优化状态的能力;可以专注于关键网络性能指标的多标准决策过程;以及管理每辆汽车的电池使用情况的能力，根据需要在车辆之间轮换路边单元角色。我们还提出了这种方法的性能的第一个全面的研究，通过逼真的建模的流动性，停车和通信，彻底的模拟，以及实验验证的概念，是关键的自组织。我们的分析提供了强有力的证据，表明停放的汽车可以作为固定路边单元的替代品，并组织形成网络，支持更智能的交通和移动性。
2017-06-07 cs.NI
Towards a Cognitive Routing Engine for Software Defined Networks
Imperial College（帝国理工学院）
大多数软件定义网络（SDN）流量工程应用使用过多且频繁的全局监控，以便为网络的当前状态找到最佳服务质量（QoS）路径。在这项工作中，我们提出了一个SDN应用程序的动机，架构和初始评估，称为认知路由引擎（CRE），它能够找到接近最优路径的用户指定的QoS，同时使用一个非常小的监测开销相比，全球监测，这是需要保证最优路径被发现。较小的监测开销带来的优势，较小的响应时间的SDN控制器和交换机。GEANT学术网络的SDN表示上的CRE的初始评估表明，可以找到接近最优的路径，最优性差距为1.65%，同时使用9.5倍的监控。
2016-02-01 cs.AI cs.NI
Destination-aware Adaptive Traffic Flow Rule Aggregation in Software-Defined Networks
Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）
在本文中，我们提出了一个目的地感知的自适应流量规则聚合（DATA）机制，以促进基于SDN的网络中的流量监控。该方法根据其他机制（例如，用于流量工程、流量监控、入侵检测）所需的流量流信息的详细程度来适配SDN交换机中的流表条目的数量。它还通过将流表条目的数量保持在远低于临界水平来防止SDN交换机的性能下降。该水平不是预设为硬阈值，而是在操作期间通过使用基于机器学习的算法来学习。DATA方法在RESTful应用（DATA App）内实现，该RESTful应用监控和分析正在进行的网络流量，并向SDN控制器提供指令以相应地适配流量流匹配策略。在SDN仿真环境中对DATA进行了全面的性能评估。结果表明，与常见SDN控制器的默认行为相比，所提出的DATA方法可以显著提高SDN交换机的性能，同时仍能按需提供详细的流量信息。
2019-09-07 cs.LG cs.NI
fybrrLink: Efficient QoS-aware Routing in SDN enabled Next-Gen Satellite Networks
利用卫星网络提供高速互联网服务吸引了学术界和工业界的研究人员，主要是由于低地球轨道（LEO）卫星网络的特点，如全球覆盖，可扩展性和较低的传输延迟。随着软件定义网络（SDN）的最新进展，在非地面网络（NTN）中实施SDN可以帮助实现5G及更高网络的既定目标。由于卫星网络具有独特的体系结构，一些传统的协议不再有用。因此，为了满足不同的服务质量（QoS）的各种应用程序的要求，我们提出了一种新的和集中的QoS感知路由算法，称为fybrrLink，其中利用的SDN网络的全局视图。我们实现了一个修改的Bresenham的算法和Dijkstra的算法，以找到最佳路径，在显着减少计算时间。此外，利用卫星星座的确定性，我们提出了一个流规则传递算法和拓扑监测算法。此外，fybrrLink的评估与多个NS3模拟，结果证实其优于其他国家的最先进的算法。
2021-06-14 cs.NI
CeMon: A Cost-effective Flow Monitoring System in Software Defined Networks
网络监控和测量是网络管理中的关键，它有助于服务质量、路由选择和性能评估。软件定义网络（SDN）通过分离控制平面和数据平面使网络管理更容易。SDN中的网络监控相对较轻，因为运营商只需要在控制器中安装监控模块。主动监控技术通常会给网络带来额外的开销。最先进的方法利用采样、聚合和被动测量技术来减少测量开销。然而，很少有工作集中在减少网络监控的通信成本。受SDN的可见性和集中控制的启发，本文提出了一种支持各种网络管理任务的通用低成本高精度监测系统CeMon。首先，我们提出了一个最大覆盖轮询计划（MCPS），以优化所有活动流的轮询成本。将该问题转化为一个加权集合覆盖问题，并证明了该问题是NP-困难的。启发式的轮询方案有效地获得和实际处理交通动态。为了平衡成本和灵活性，自适应细粒度轮询方案（AFPS）被提出作为一种补充方法来实现流量水平测量任务。进一步提出了三种采样算法，以消除测量开销，同时保持高精度。仿真和模拟结果表明，MCPS降低了50%以上的通信成本，而对不同的拓扑结构和业务的准确性损失可以忽略不计。我们还使用真实的痕迹，以证明AFPS降低成本高达20%，只有1.5%的准确性损失。
2017-10-16 cs.NI
SDN-based Self-Configuration for Time-Sensitive IoT Networks
IT和OT技术的融合导致需要为汽车和工业自动化环境提供高效的网络管理解决方案。然而，由于OT网络的动态特性和高配置参数，在保持所需QoS的同时配置实时以太网网络具有挑战性。本文介绍了一种基于SDN的自配置框架，用于TSN网络的全自动配置。与标准的TSN配置不同，我们删除了终端主机相关的依赖关系，并将流最初放在默认路径上，通过在边缘交换机上监控网络流量来提取流量特征。这些特性与中央SDN控制器通信，允许将流移动到最佳路径，同时保持硬实时保证，为此我们还制定了优化问题。我们的模拟结果表明，所提出的自配置方法适用于不同的网络规模和数量的终端主机。即使它稍微增加了关键帧的平均延迟，它仍然提供了一定程度的实时保证，而无需任何流的先验知识。
2021-03-01 cs.NI
A Proactive Flow Admission and Re-Routing Scheme for Load Balancing and Mitigation of Congestion Propagation in SDN Data Plane
软件定义网络（SDN）中的集中式架构提供了底层网络的全局视图，为SDN流量工程（SDN TE）领域的大量研究铺平了道路。本研究的重点是SDN TE的负载均衡方面，考虑到现有的反应式数据平面负载均衡方法最终会导致数据包丢失，而主动式数据平面负载均衡方案无法解决拥塞传播问题。在所提出的工作中，SDN控制器周期性地监视网络中每个链路上的流水平统计和利用率，并且将导致网络拥塞和分组丢失的过度利用的链路识别为瓶颈链路。为了实现负载均衡，通过低负载的备用路径对确定的最大流量和后续流量进行重路由，该方案利用观测到的端口利用率和剩余带宽建立贝叶斯网络模型，在流量接纳之前决定新计算的备用路径是否能够处理新的流量负载，从而减少拥塞传播。仿真结果表明，当网络流量增加时，该方法能有效地重路由流量，均衡网络负载，提高网络效率和服务质量（QoS）参数。
2018-12-06 cs.NI
The Switch from Conventional to SDN: The Case for Transport-Agnostic Congestion Control
为了满足交互式应用程序的时间要求，像UDP这样的简单的不可知传输协议越来越多地被部署在同一个网络中，与响应TCP并行。在云平台中，即使计算和存储完全虚拟化，它们也缺乏真正的网络虚拟化机制（即，底层数据中心网络）。这种缺乏隔离服务的影响可能会导致频繁的中断（对于某些应用程序），当这种不同的业务竞争数据中心中使用的商品交换机中的小缓冲区时。在本文中，我们探讨了一个简单的，实用的和传输无关的计划，使一个可扩展的和灵活的端到端的拥塞控制在数据中心的设计空间。然后，我们提出了耦合的监测和控制的拥塞在传统的系统中的缺点，并讨论如何软件定义网络（SDN）将提供一个有吸引力的替代方案，以规避传统系统的问题。这两个系统实现了基于软件的拥塞控制机制，该机制执行监视、控制决策和流量控制执行功能。这两个系统的设计都有一个主要假设，即应用程序（或传输协议）与系统不合作，最终使其可以在现有数据中心部署，而无需任何服务中断或硬件升级。这两个系统都通过NS2中的仿真以及现实生活中的小规模测试台部署和实验来实现和评估。
2022-09-10 cs.NI
A Cloud-based SDN/NFV Testbed for End-to-End Network Slicing in 4G/5G
网络切片旨在将5G塑造为灵活、可扩展和以需求为导向的网络。研究社区部署小规模和具有成本效益的测试平台，以评估网络切片功能。我们引入了一个新的测试平台，称为5GIIK，它提供了跨所有网络域和不同接入技术的网络切片的实施，管理和编排。我们的方法确定的设计标准是一个超集的功能存在于其他国家的最先进的测试平台，并确定适当的开源工具来实现它们。5GIIK是最全面的测试平台之一，因为它提供了额外的特性和功能，例如切片配置动态性，VM的实时监控以及不同VIM的VNF加载。我们说明了拟议的测试平台的潜力，并提出了初步的结果。
2020-05-14 cs.NI
Identifying Operational Data-paths in Software Defined Networking Driven Data-planes
在本文中，我们提出了一种方法，依赖于分布式流量生成和监控，以确定在一个给定的软件定义网络（SDN）驱动的数据平面的操作数据路径。我们表明，在一定的假设下，存在必要和充分的条件，正式保证使用我们的方法发现所有的操作数据路径。为了在SDN驱动的数据平面内提供可靠的通信，确保所实现的数据路径是所请求的（和期望的）数据路径是必要的。这需要发现数据平面中的实际操作（运行）数据路径。在SDN中，不同的应用可以配置不同的共存数据路径，特定网络流经过的结果数据路径可能不是预期的数据路径。此外，SDN组件可能有缺陷或受损。我们专注于发现SDN驱动的数据平面上的操作数据路径。然而，所提出的方法适用于其中操作数据路径必须被验证和/或认证的任何数据平面。数据路径发现工具包已经实施。我们描述了相应的一组工具，并展示了获得的实验结果，这些结果揭示了知名SDN应用中的不一致性。
2019-06-07 cs.NI
SmartSecChain-SDN: A Blockchain-Integrated Intelligent Framework for Secure and Efficient Software-Defined Networks
CMR University（CMR大学）；JAIN (Deemed-to-be University)（JAIN（准大学））
针对SDN转型中的安全与流量控制需求，本研究提出SmartSecChain-SDN框架，集成机器学习入侵检测、区块链日志存储和应用感知优先级机制，通过多种算法实现高效检测，提升SDN安全性与管理效率。
2025-11-07 cs.AI cs.CR cs.LG
Software Defined Networks based Smart Grid Communication: A Comprehensive Survey
由于用户对电力的需求不断增加、基础设施陈旧和可靠性问题，当前的电网不再是可行的解决方案，因此需要改造为更好的电网，智能电网（SG）。SG区别于传统电网的关键特征是其执行双向通信、需求侧管理和实时的定价的能力。尽管SG将带来所有这些优点，但存在特定于SG通信系统的某些问题。例如，当前SG系统的网络管理是复杂的、耗时的并且是手动完成的。此外，SG通信（SGC）系统建立在不同供应商特定的设备和协议上。因此，当前的SG系统不是协议独立的，从而导致互操作性问题。软件定义网络（SDN）已经被提出来监控和管理全球的通信网络。本文是对基于SDN的SGC的全面调查。在本文中，我们首先讨论了基于SDN的SGC的优点分类，然后讨论了基于SDN的SGC体系结构以及案例研究。我们的文章深入讨论了基于SDN的SGC的路由方案。我们还提供了应用于基于SDN的SGC的安全和隐私方案的详细调查。我们还提出了挑战，开放的问题，以及未来的研究方向，基于SDN的SGC。
2019-03-27 cs.NI
A new control- and management architecture for SDN-enabled quantum key distribution networks
本文针对SDN使能的量子密钥分发网络，提出一种新型控制与管理架构，通过路由特性分析和离散事件仿真与现有架构对比，为不同场景下的架构选择提供建议。
2024-11-04 cs.NI
Monitoring the energy consumed by a network infrastructure to detect and isolate faults in communication architecture
近年来，在计算机网络、高能效网络协议和网络管理系统领域中引入了一些重大改进。软件定义网络（Software Defined Network，SDN）作为管理复杂网络的新范式，为降低ICT能耗带来了重要机遇。在本文中，我们正在解决监控网络设备状态和优化现有解决方案的过程中的改进。我们正在监控网络架构的能耗，并增加检索到的原始功率数据，以检测设备状态的变化。目标是对从实际测量中获取的功率数据与从功率模型中提取的数据之间的差异进行基准测试，转换为设备的预期行为。该应用程序旨在监控和分析由思科交换机和路由器、Dell Precision工作站和Raritan PDU组成的模拟ICT基础架构的检索到的电源数据。此外，开发了智能算法，其结果是检测设备状态的变化，以及检测和隔离可能的异常及其对能耗的影响。该应用被设想为现有SDN控制器的扩展，用于监控和报告ICT设备状态的变化。
2016-09-19 cs.NI
Data Movement Manager (DMM) for the SENSE-Rucio Interoperation Prototype
本研究设计实现了连接Rucio与SENSE的数据移动管理器DMM原型，依托LHC计算网格实现支持SDN的高能物理数据流传输，具备优先级带宽分配与细粒度流监控功能，可优化网络使用。
2025-08-01 cs.NI
Distributed SDN-based Load-balanced Routing for Low Earth Orbit Satellite Constellation Networks
由于目前的趋势是建立具有卫星间联系的低地球轨道巨型星座，在这种高度动态的空间网络中进行有效的路由选择变得越来越重要。由于不同的网络拓扑结构，需要专门定制的解决方案。首先，星座的相对运动导致卫星和地面终端之间频繁的切换事件。此外，不均匀分布的交通需求导致地理热点。网络的物理尺寸也意味着显著的传播延迟。因此，为了路由目的而在网络范围的基础上监视动态拓扑变化和链路负载对于大量信令开销通常是不切实际的。为了解决这些问题，我们提出了一种基于软件定义网络的分布式负载均衡路由方案。该方法将大规模网络划分为子部分，称为集群。为了最小化信令开销，分组根据地理位置在这些集群之间转发。在每个集群内，应用主动服务质量感知负载平衡。负责的机载网络控制器基于其集群中的网络状态信息转发路由指令。我们还分析了集群和它们之间的接口的具体设计选择。该协议已在系统级仿真器中实现，并与源路由基准解决方案进行了比较。
2022-09-13 cs.NI
Hydra: Leveraging Functional Slicing for Efficient Distributed SDN Controllers
当今扩展软件定义网络（SDN）控制器的传统方法是基于网络拓扑来划分交换机，其中每个分区由单个物理控制器控制，运行所有SDN应用。然而，拓扑划分受到以下事实的限制：（i）延迟敏感（例如，监视）与给定分区相关联的SDN应用可能受到协同定位的计算密集型（例如，路由计算）应用;（ii）同时实现低收敛时间和响应时间可能是具有挑战性的;以及（iii）跨分区的应用程序实例之间的通信可能增加延迟。为了解决这些问题，在本文中，我们探索功能切片，一种扩展的补充方法，其中属于同一拓扑分区的多个SDN应用程序可以放置在物理上不同的服务器中。我们提出了Hydra，一个基于功能切片的分布式SDN控制器框架。Hydra基于收敛时间选择分区作为主要度量标准，但是在考虑分区的应用程序之间的通信以及分区之间的应用程序实例的通信时，以保持较低的响应时间的方式跨分区放置应用程序实例。使用Floodlight控制器进行的评估显示了Hydra在保持故障收敛时间较小的同时，保持每个分区更高的吞吐量并确保对延迟敏感的应用程序的响应能力方面的重要性和有效性。
2016-09-23 cs.DC cs.NI
Distributed Collaborative Monitoring in Software Defined Networks
我们提出了一个分布式和协作监测系统，DCM，具有以下属性。首先，DCM允许交换机协作完成流量监测任务并平衡测量负载。其次，DCM能够执行每个流的监控，通过该监控，使用不同的动作来监控不同的流组。第三，DCM是交换机数据平面的存储器有效的解决方案，并保证系统的可扩展性。DCM使用一种新颖的两级Bloom过滤器来表示使用小内存空间的监控规则。它利用集中式SDN控制来安装、更新和重构交换机数据平面中的两级布隆过滤器。我们研究了DCM如何执行两个有代表性的监测任务，即流大小计数和数据包采样，并评估其性能。实验使用真实的数据中心和ISP的流量数据在真实的网络拓扑结构上显示，DCM实现了最高的测量精度在现有的解决方案给出相同的存储器预算的交换机。
2014-03-31 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
SymbioCity: Smart Cities for Smarter Networks
“智慧城市”（SC）概念围绕着在未来城市的结构中体现尖端ICT解决方案的想法，以便为市民提供新的和更好的服务，同时降低城市管理成本，包括货币，社会和环境方面。在这个框架中，通信技术被认为是服务于供应链服务，提供收集和处理服务功能所需数据的手段。在本文中，我们提出了一个新的愿景，技术和SC服务的目的是利用对方的共生方式。根据这个新的范例，我们称之为“SymbioCity”，SC服务确实可以被利用来提高为它们提供数据的相同通信系统的性能。本文讨论了这种共生生态系统的一些例子。然后，论文在一个概念验证的案例研究中得到了证实，在那里我们展示了伦敦智能城市计划提供的交通监控服务如何用于预测某个区域的用户密度并优化该区域的蜂窝服务。
2017-02-15 cs.CY cs.NI
OSDF: An Intent-based Software Defined Network Programming Framework
软件定义网络（SDN）提供了根据一组网络要求对网络进行编程的灵活性。使用SDN对网络进行编程并不完全简单，因为程序员必须处理底层细节。为了解决这个问题，研究人员提出了一套网络程序设计语言，提供了一套高层次的抽象隐藏低层次的硬件细节。大多数提出的语言提供了与分组处理和流相关的抽象，并且仍然需要程序员指定低级匹配动作字段来配置和监视网络。最近，为了提高程序员的工作水平，研究人员开始研究基于意图的描述性北向接口。这项工作仍处于早期阶段，在企业网采用基于意图的系统之前，还需要进一步的调查。为了帮助实现移动到基于意图的设计的目标，我们提出了一个基于SDN的网络编程框架，开放软件定义框架（OSDF）。OSDF提供高级应用程序编程接口（API），管理员和网络管理员可使用该API来表达多个域的应用程序和策略的网络要求。OSDF还提供一组高级网络操作服务，用于处理常见的网络配置、监控和服务质量（QoS）供应。OSDF配备有策略冲突管理模块，以帮助网络管理员检测和解决策略冲突。本文展示了如何使用OSDF，并解释了基于应用程序的策略。最后，本文报告了测试平台测量和模拟的结果，这些结果用于从多个角度评估框架，包括功能和性能。
2018-07-06 cs.NI
TopoMan: Global Network Visibility in the Presence of Middleboxes (A Graybox Approach)
软件定义网络（SDN）通过提供对网络交换基础设施的全局可见性和网络范围控制，为网络管理员提供了至关重要的好处。在存在中间盒（MB）的情况下获得相同的益处相当困难，这是由于（i）在具有转发设备和中间盒的混合的环境中缺乏适当的拓扑发现机制。(ii)缺乏通用API来抽象和获得对这些刚性和异构的第三方中间盒的控制（iii）缺乏通用网络基础设施框架来监视和验证网络中的任何特定设备或路径连接状态。这些限制使得网络操作的自动化，例如网络范围的监控，策略执行和规则放置非常难以处理。因此，即使是中间盒供应商也有更大的需求，以更好地处理存在中间盒的网络的控制和可见性方面。在本文中，我们提出了一个统一的网络基础设施框架，以获得全球网络的可见性，通过发现网络拓扑结构中存在的中间盒，以及一个框架，以支持端到端的路径连通性验证，独立于SDN。我们还解决了安全方面的问题，并提供了必要的API来支持我们的框架。
2016-08-27 cs.NI
A Systematic Mapping Study on SDN Controllers for Enhancing Security in IoT Networks
本文通过系统映射研究综述了33项利用SDN控制器增强物联网网络安全的研究，发现集中式控制器架构和机器学习分别是主流架构与主要风险缓解技术，并指出了现有研究空白。
2024-08-02 cs.CR cs.NI cs.SE
Enabling Hard Service Guarantees in Software-Defined Smart Grid Infrastructures
信息和通信技术（ICT）基础设施在从传统电力系统向智能电网发展的过程中发挥着关键作用。由向可持续能源发电的过渡引发的日益波动的功率流成为电网稳定性的主要问题。为了应对这一挑战，未来的智能电网需要精确的监测和控制，这反过来又需要可靠、实时且具有成本效益的通信。为此，我们建议应用软件定义网络（SDN）来处理智能电网通信的多种要求。为了实现可靠性，我们的方法包括在通信网络和动态服务感知网络（重新）配置故障后的快速恢复。网络演算（NC）逻辑嵌入到我们的SDN控制器中，以满足国际电工委员会（IEC）标准IEC 61850规定的延迟要求。因此，路由提供了延迟最优路径下考虑现有的交叉流量。此外，通过将NC延迟监控与灵活的重新配置手段相结合，确保了连续的延迟限制合规性。为了进行评估，我们考虑著名的北欧32测试系统，我们在实验和仿真中映射相应的通信网络。所描述的功能进行了验证，采用现实的IEC 61850传输和分布式控制流量。我们的研究结果表明，硬服务保证，可以确保与建议的SDN解决方案的帮助。在此基础上，我们得到了非常时间关键的服务，这必须不受灵活的重新配置。
2018-10-18 cs.NI
A Novel Short-Term Anomaly Prediction for IIoT with Software Defined Twin Network
Department of Software Engineering Manisa Celal Bayar University（软件工程系曼萨拉·塞拉尔·贝亚尔大学）
本文提出了一种基于软件定义双胞网络的物联网短期异常检测框架，通过时间感知特征标注和机器学习模型评估，实现了高召回率和强分类性能的平衡。
2025-09-24 cs.LG cs.NI cs.SE
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
Review and Analysis of Recent Advances in Intelligent Network Softwarization for the Internet of Things
本文综述了物联网、网络软化与机器学习的概念，分析了智能ML使能网络软化在物联网中的最新进展，并指出了未来研究方向。
2024-02-07 cs.NI
FastReact: In-Network Control and Caching for Industrial Control Networks using Programmable Data Planes
提供网络可靠性以及低延迟和可预测的延迟对于工业自动化和控制网络尤其重要。然而，从控制平面诊断链路状态具有高延迟和开销。此外，与工业控制器的通信可能会造成额外的网络延迟。我们介绍了FastReact -一个为工业自动化和控制网络实现网络内监控，控制和缓存的系统。FastReact将简单的监控和控制操作外包给使用P4语言的可编程数据平面。正如工业控制器通过北向API所指示的那样，SDN控制器使用布尔逻辑来组成控制动作，然后将其安装在数据平面中。数据平面解析和缓存传感器值，并对它们执行简单的计算，这些计算与本地执行的快速控制动作相关联。对于弹性，FastReact监控传感器/执行器的活动和响应，并在检测到链路故障时在数据平面中执行快速本地链路修复。我们的测试床测量表明，FastReact可以减少传感器/执行器延迟，同时对几个故障事件具有弹性。
2018-08-21 cs.NI
Online and Global Network Optimization: Towards the Next-Generation of Routing Platforms
SDN控制器的计算能力促进了新一代控制平面的开发，该控制平面使用计算密集型操作来自动化和优化跨层网络配置。从现在开始，尖端的优化和机器学习算法可以用于实时控制网络。这个巨大的机会改变了路由系统的构思和设计方式。本文提出了一个候选架构的下一代路由平台上建立三个主要支柱准入控制，重新路由和监控，这将是不可能在传统的控制平面。
2016-02-04 cs.NI
SRv6-PM: Performance Monitoring of SRv6 Networks with a Cloud-Native Architecture
基于IPv6的分段路由（简称SRv 6）是一种针对IP骨干网和网络中心的网络解决方案。SRv 6的标准化、实施和研究正在积极进行，并且SRv 6已经在许多大规模网络部署中被采用。SRv 6网络迫切需要有效的性能监控（PM）解决方案。此类PM解决方案的设计、实施和部署跨越网络架构的不同层面：性能测量数据（数据包丢失和延迟）需要测量（在数据平面中），需要控制被监控节点（在控制平面中），需要收集测量数据（在控制/管理平面中），则必须使用大数据处理解决方案处理和存储数据。我们专注于丢失监控，通过考虑能够近实时的跟踪单个数据包丢失事件的解决方案（例如，具有大约20秒的延迟）。我们描述了SRv 6-PM，一种用于SRv 6网络性能监控的解决方案。SRv 6-PM具有云原生架构，用于基于SDN的Linux路由器控制以及PM数据的摄取、处理、存储和可视化。在数据平面中，SRv 6-PM包括用于Linux路由器中的分组丢失评估（例如，分组计数组件）的有效构建块。SRv 6-PM是开源的。我们不仅为PM实验提供了一个可复制的环境，而且还提供了一个可重用和可扩展的云原生平台，可以自动部署在不同的环境中，从单个主机到私有/公共云上的多个服务器。
2020-07-15 cs.NI
On Diagnosis of Forwarding Plane via Static Forwarding Rules in Software Defined Networks
软件定义网络（SDN）将转发平面和控制平面彼此解耦。假设控制平面具有底层物理和/或逻辑网络拓扑的全局知识，使得其可以监视、抽象和控制转发平面。在我们的论文中，我们提出了安装最佳或接近最佳（即，在交换机/路由器上的静态转发规则的最佳数量的14%内），使得任何控制器都可以以数据平面速度验证拓扑连接性并检测/定位链路故障，而不依赖于来自其他控制器的状态更新。我们的性能上限表明，即使在数据中心规模的网络，亚秒级链路故障定位是可能的。对于具有数百或数千个链路的网络，可以实现数十毫秒的延迟。
2013-08-21 cs.NI
HaLert: A Resilient Smart City Architecture for Post-Disaster Based on Wi-Fi HaLow Mesh and SDN
针对灾后通信中断问题，提出基于Wi-Fi HaLow网状网络和SDN的HaLert韧性架构，实现市民与当局间多类型消息交换，实测网络稳定且LoRa成功率94.96%。
2025-07-10 cs.CY cs.NI cs.SY
QoE Management of Multimedia Streaming Services in Future Networks: A Tutorial and Survey
在本文中，我们提供了一个教程和全面的调查QoE管理解决方案在当前和未来的网络。我们从多媒体服务的QoE管理的高级描述开始，其集成了QoE建模、监控和优化。随后讨论了HTTP自适应流媒体（HAS）解决方案作为在尽力而为的互联网上流媒体视频的主要技术。然后，我们总结了SDN/NFV中的关键要素，并概述了与SDN、NFV和其他新兴应用相关的正在进行的研究项目、标准化活动和用例。我们提供了对QoE管理技术的最新技术的调查，这些技术被分为三个不同的组：a）使用SDN和/或NFV的QoE感知/驱动策略; b）用于新兴架构（例如多接入边缘计算、云/雾计算和以信息为中心的网络）上的自适应流的QoE感知/驱动方法;以及c）在诸如沉浸式增强和虚拟现实、多媒体和视频游戏应用的新领域中的扩展QoE管理方法。基于审查，我们提出了一个列表，确定未来的QoE管理的挑战，新兴的多媒体应用，网络管理和编排，网络切片和协作服务管理软件化网络。最后，我们提供了一个讨论未来的研究方向，重点是新兴的研究领域，在QoE管理，如QoE为导向的商业模式，基于QoE的大数据策略，并在QoE优化的可扩展性问题。
2019-12-28 cs.MM cs.NI eess.SP
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
Measurement-based Resource Allocation and Control in Data Centers: A Survey
本综述系统回顾了数据中心中基于网络测量的资源分配与控制研究，涵盖网络测量技术、流量特征、网络监控演进、集群调度框架及机器学习驱动的资源分配，旨在提供云性能保障并指出未来方向。
2024-08-23 cs.NI
Flow Correlator: A Flow Table Cache Management Strategy
针对网络流表规模超片上内存需缓存保障性能的问题，提出结合哈希感知机二分类器与迭代特征选择排序的流表缓存管理预测方法，经真实数据集实验验证可提升流分组处理架构的可靠性与性能。
2023-05-04 cs.NI
Achieving Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) in Next-Generation Cellular Networks with Programmable Data Planes
本文提出一种基于SDN与可编程数据平面的下一代蜂窝网络架构，通过蜂窝内优化和统一控制平面实现URLLC，实验显示时延最多降低2倍并具备十毫秒级控制时延。
2023-09-16 cs.NI
Adaptive Robust Traffic Engineering in Software Defined Networks
软件定义网络（SDN）的主要优势之一是有机会集成流量工程模块，从而能够根据流量优化网络配置。理想情况下，网络应该动态地重新配置业务的演变，从而实现显着的收益，在资源的有效利用相对于传统的静态方法。不幸的是，重新配置不能太频繁，由于路由稳定性，转发规则的实例化，个人流量动态，流量监控开销等相关的一些原因，在本文中，我们专注于决定是否，何时以及如何重新配置网络在流量演变的基本问题。我们提出了一种新的方法来聚类相关点的多维交通空间考虑到最佳路由的相似性，而不仅仅是在流量值。此外，为了在应用重新配置时为在线决策提供更大的灵活性，我们允许集群之间的一些重叠，这可以保证高质量的路由，而不管过渡时刻如何。我们比较我们的算法与国家的最先进的方法在现实的网络场景。结果表明，我们的方法显着减少了重新配置的数量与网络性能的偏差可以忽略不计，相对于网络配置的不断更新。
2017-12-15 cs.NI
Micro-Segmentation Anomaly Detection in Zero-Trust Software-Defined Network Fabrics
该研究针对零信任SDN的异常检测问题，提出ViT和1D-CNN模型，结合微分段技术提升检测性能，实验显示分段输入的模型F1达0.95，ViT略优于1D-CNN。
2026-08-05 cs.CR cs.CV cs.LG
Smart Interrupted Routing Based on Multi-head Attention Mask Mechanism-Driven MARL in Software-defined UASNs
本文针对水声传感器网络动态环境下的路由难题，提出基于SDN的ISURL框架及融合多头注意力掩码机制的MA-MAPPO算法，通过中断策略实现智能路由决策，显著提升收敛速度并降低路由延迟。
2026-11-02 cs.NI
RapidLearn: A General Purpose Toolkit for Autonomic Networking
软件定义网络在分布式网络和智能网络中开辟了一个新的机会领域。人们对在分布式环境中执行机器学习非常感兴趣，利用SDN的抽象，这使得在标准控制平面上编写复杂的ML查询变得更容易。然而，大多数研究都是针对专门的问题（安全性，性能改进，中间盒管理等），而不是针对通用框架。此外，现有的工具和软件需要算法/网络的专业知识来操作或监控这些系统。我们构建了一个通用工具包，它抽象出了底层结构、算法和其他复杂性，并为普通用户提供了一种直观的方式来创建和部署分布式机器学习网络应用程序。决策由交换机在本地级别做出，并传达给其他交换机以改进这些决策。最后，控制器根据另一种算法（在我们的情况下是投票）做出全局决策。我们通过一个简单的DDoS检测算法证明了该框架的有效性。
2020-09-09 cs.DL cs.NI
Network Map Reduce
网络数据分析越来越多地用于增强网络可见性和可控性。我们得出了软件定义网络（SDN）架构和MapReduce编程模型之间的相似之处。受相似性的启发，我们提出了必要的数据平面创新，使网络数据平面设备作为分布式映射器和可选的还原器。因此，流媒体网络数据MapReduce架构可以方便地解决一系列网络监控和管理问题。与传统的网络数据分析系统不同，我们提出的系统将数据分析引擎直接嵌入到网络基础设施中。这种亲和性使得系统结构简洁，具有较好的性价比.在此架构之上，我们提出了一个通用的MapReduce类编程模型，用于实时和一次性网络数据分析，其中涉及联合网络内和网络外计算。我们表明，该模型可以解决各种网络应用程序的广泛的交互式查询。本立场文件力求表明，白盒趋势并不一定会导致简单而愚蠢的网络设备。相反，下一代白盒的定义特征是开放和可编程的，因此网络设备可以变得智能和通用，以支持新的服务和应用。
2016-09-10 cs.DC cs.NI
Digital Twin Virtualization with Machine Learning for IoT and Beyond 5G Networks: Research Directions for Security and Optimal Control
Marconi-Rosenblatt AI/ML Innovation Lab（马可尼-罗森布拉特人工智能/机器学习创新实验室）；ANDRO Computational Solutions LLC（ANDRO计算解决方案有限责任公司）
数字孪生（DT）技术已经成为使用物联网（IoT）网络可用的大量数据对网络物理系统（CPS）进行实时数据驱动建模的解决方案。在这份立场文件中，我们阐明了DT框架的独特特征和功能，该框架能够实现诸如物理环境的在线学习、资产的实时监控、用于预测性预防的蒙特卡洛启发式搜索、实时的策略和策略外强化学习等承诺。我们为DT框架建立了一个概念性的分层架构，该架构在云计算上具有分散的实现，并由人工智能（AI）服务支持建模，事件检测和决策过程。DT框架将部署为逻辑集中处理系统的控制功能与受控的物理设备分离，非常类似于第五代（5G）无线网络中的软件定义网络（SDN）。我们讨论了DT框架在促进基于网络的控制流程的实施方面的作用及其对关键基础设施的影响。为了阐明DT在降低现有系统上开发和部署创新技术的风险方面的重要性，我们讨论了实现零信任架构（ZTA）作为未来数据驱动通信网络中必要的安全框架的应用。
2022-04-10 cs.LG cs.NI
Managing Industrial Communication Delays with Software-Defined Networking
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Government Polytechnic（政府理工学院）
最近的技术进步促进了复杂工业网络物理系统的发展，这些系统需要具有延迟保证的实时通信。在这样的系统中违反延迟要求的后果可能变得越来越严重。在本文中，我们提出了一个基于合同的故障弹性方法，旨在管理行业中的实时流的通信延迟。有了这个目标，我们提出了一个轻量级的机制来估计端到端的延迟在网络中的开关的时钟不同步。该机制旨在以较低的通信开销提供高水平的准确性。然后，我们提出了一个基于合同的框架，使用软件定义网络的组件与延迟合同和弹性经理。拟议的复原力管理框架包括：（1）关于组件行为的状态保证的契约，（2）负责检测契约失效（故障）的观察器，（3）检测诸如延迟要求中的运行时变化和链路失效的事件的监视器，（4）基于故障类型采取适当决策的控制逻辑，（5）弹性管理器根据控制逻辑决策来决定包含最佳行动过程的响应策略。最后，我们提出了一个延迟感知的路径查找算法，用于路由/重新路由的实时流，以提供弹性的情况下的故障，并适应网络状态的变化。所提出的框架的性能进行评估与Ryu SDN控制器和Mininet网络仿真器。
2020-04-14 cs.NI cs.RO
Enhancing Robustness Against Adversarial Examples in Network Intrusion Detection Systems
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
近年来，网络攻击的数量和种类不断增加，对网络入侵检测系统提出了更高的要求。当这些NIDS可以监控通过网络的所有流量时，它们的性能会更好，就像部署在软件定义网络（SDN）上一样。由于无法检测零日攻击，传统上用于检测恶意流量的基于特征的NIDS开始被基于神经网络的基于异常的NIDS所取代。然而，最近已经表明，这样的NIDS有自己的缺点，即容易受到对抗性示例攻击。此外，它们主要是在旧的数据集上进行评估的，这些数据集并不代表网络系统目前可能面临的各种攻击。在本文中，我们提出了从部分观察重构（RePO）作为一种新的机制，以建立一个NIDS的帮助下，去噪自动编码器能够检测不同类型的网络攻击在低错误警报设置与增强的鲁棒性对抗的例子攻击。我们对具有各种网络攻击的数据集进行的评估表明，与其他最近提出的异常检测器相比，去噪自动编码器可以在正常设置中将恶意流量的检测提高29%，在对抗设置中提高45%。
2020-08-09 cs.CR cs.LG cs.NI
