SmartPacket: Re-Distributing the Routing Intelligence among Network Components in SDNs
在这项工作中，一个新的区域为基础的，多路径使能的数据包路由被称为智能数据包路由。所提出的方法提供了几个机会来重新分配网络的各种元素之间的智能和决策，包括数据包本身，以提供一个分散的解决方案，为SDN。这将带来效率和可扩展性，从而降低不断增长的网络的环境足迹。特别是，提出了一个基于区域的网络拓扑结构的表示，然后使用它来描述的路由动作沿可能的路径的数据包流。除了表示分组的部分或全部区域路径的区域栈之外，在分组报头中考虑分组（或其相关联的流）的QoS要求，以便在区域级实现可能的QoS感知路由，而不需要集中式控制器。
2015-01-19 cs.NI
Divide and Conquer: Partitioning OSPF networks with SDN
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是一种新兴的网络控制范式，其重点是逻辑集中化和可编程性。与此同时，分布式路由协议（最著名的是OSPF和IS-IS）仍然在IP网络中流行，因为它们提供最短路径路由、网络故障后的快速拓扑收敛，以及可能最重要的是，基于数十年可靠运行的信心。因此，混合SDN/OSPF操作仍然是一个理想的提议。在本文中，我们提出了一种新的混合SDN/OSPF操作的方法。我们的方法是从其他混合的方法不同，因为它使用SDN节点划分成子域的OSPF域，从而实现流量工程能力相媲美的完整SDN操作。我们将SDN使能的路由器作为子域边界节点，而OSPF协议的操作继续不受影响。通过这种方式，SDN控制器可以在路由协议更新被泛洪到子域中之前，出于流量工程的目的来调整路由协议更新。虽然子域内的本地路由始终保持稳定，但可以通过确定每个遍历子域中的路由来优化子域间路由。由于非平凡拓扑中的大多数流量必须遍历多个子域，我们的模拟结果证实，一些SDN节点允许流量工程达到一定程度，使得完全SDN部署不必要。
2014-10-21 cs.NI
Evaluating the Effect of Centralization on Routing Convergence on a Hybrid BGP-SDN Emulation Framework
许多应用程序依赖于可靠和稳定的互联网连接。这些特性对于远程医疗应用等关键任务服务至关重要。影响连接可用性的一个重要因素是BGP的收敛时间，BGP是Internet中的事实域间路由（IDR）协议。路由更改后，可能需要几分钟时间才能使网络收敛，BGP路由再次变得稳定。Kotronis等人提出了一种基于SDN原理的新型互联网路由方法，该方法将多个自治系统（AS）组合成称为集群的组，并为集群参与者引入逻辑上集中的路由决策过程。这个概念的目标之一是稳定IDR系统并缩短其收敛时间。然而，测试这些方法是否可以改善BGP问题需要混合SDN和BGP实验工具，可以模拟多个AS。目前，缺乏一个易于使用的公共工具，用于这一目的。这项工作填补了这一空白，通过建立一个合适的仿真框架和评估的效果，一个概念验证IDR控制器的IDR收敛时间。
2016-11-09 cs.NI
Energy Efficiency Through Joint Routing and Function Placement in Different Modes of SDN/NFV Networks
网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）是实现5G和6 G服务并实现成本降低、网络可扩展性和部署灵活性的两种有前景的技术。然而，迁移到完整的SDN/NFV网络以提供这些服务对于移动运营商来说是一个耗时的过程并且成本高昂。本文重点关注移动核心网（MCN）向完全SDN/NFV网络过渡期间的能效问题，并探讨在此类迁移期间如何解决能效问题。我们提出了一个通用的系统模型，包含传统的节点和链路的组合，除了新引入的NFV和SDN节点。我们将该系统模型称为部分SDN和混合NFV MCN，其可以覆盖SDN和NFV实现的不同模式。基于这个框架，我们制定能源效率考虑联合路由和功能放置在网络中。由于该问题属于非线性整数规划问题，为了有效地求解该问题，提出了一种基于多级图建模的改进Viterbi算法（MVA）和一种改进的Dijkstra算法。我们模拟了这种算法的一些网络场景与不同分数的NFV和SDN节点，并评估多少能量可以通过这样的过渡节省。仿真结果证实了该算法的预期性能，与所有节点始终开启的网络相比，该算法节省了高达70%的能量。有趣的是，在混合NFV和部分SDN网络的情况下，该算法节省的能量可以达到完全NFV/SDN网络节省的能量的60-90%。
2020-10-18 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
Control Exchange Points: Providing QoS-enabled End-to-End Services via SDN-based Inter-domain Routing Orchestration
本文介绍了控制交换点（CXP）体系结构模型的愿景。该模型的动机是今天的域间路由系统，这使得关键的QoS约束的端到端（E2E）的网络服务难以或根本不可能提供的可扩展性和僵化。CXP在ISP网络的切片上运行，并基于基本的软件定义网络（SDN）原则构建，例如路由控制平面与数据平面的完全解耦以及随之而来的逻辑控制集中。架构模型的主要目标是提供跨域的QoS约束的e2e服务。这是通过定义ISP之间的新型业务关系来实现的，ISP通告具有特定属性的部分路径（所谓的路径集），而CXP的协调角色动态地将它们缝合在一起并提供e2e QoS。增值服务的收入从CXP的客户流向参与服务的ISP。该方法的新颖之处在于将SDN可编程性和用于域间路由的动态路径拼接技术相结合，从而将SDN的价值主张扩展到多个域。我们首先描述了与当前域间路由和对等模型的e2e服务提供相关的挑战，然后继续我们的方法的好处。随后，我们详细描述了CXP模型，并报告了初步的可行性分析。
2016-11-08 cs.NI
A Decentralized Approach to Software-Defined Networks (SDNs)
在软件定义网络（SDN）中重新分配智能和管理是解决这些网络的可扩展性和完整性瓶颈的潜在方法。我们建议根据区域的概念重新审视路由概念。利用区域的基本和一致的定义，提出了一种基于区域的数据包路由算法SmartRegion Routing。区域在命名和寻址方面的灵活性然后以区域堆栈的形式以及放置在相关联的分组报头中的其他特征来利用。以这种方式，网络的大部分复杂性和动态性被吸收，因此在区域间级别的高度快速和简化的路由以及半自治的区域内路由将是可行的。此外，多径规划可以自然地在帧间和帧内级别实现。提供了SmartRegion路由机制的基本形式。所提出的方法的简单性、可扩展性和可扩展性也将带来未来减少与SDN相关的能源消耗和环境足迹的潜力。最后，各种应用，如实现无缝宽带接入，提供超越IP寻址机制，也地址等效命名机制，被认为是和讨论。
2015-04-29 cs.NI
Routing Algorithm for Software Defined Network Based on Boxcovering Algorithm
本文针对SDN中节点增多导致路由性能下降的问题，提出基于盒覆盖算法划分子网并用Dijkstra求最短路径的路由方法，实验表明GC盒覆盖算法性能最优。
2024-06-08 cs.NI
Analysing the Effects of Routing Centralization on BGP Convergence Time
软件定义网络（SDN）已经改进了诸如数据中心或WAN之类的网络中的路由功能。最近，一些研究也提出将SDN原理应用于互联网的域间路由。这可以提供新的路由机会并提高BGP的性能，BGP可能需要几分钟才能收敛到路由变化。以前的工作已经证明，集中化可以有利于BGP的功能，并改善其缓慢的收敛，导致严重的数据包丢失和性能下降。然而，由于（a）以前的工作主要集中在系统设计方面，以及（b）缺乏实际部署，因此还没有清楚地了解域间SDN可以在多大程度上提高性能。为此，在这项工作中，我们第一次努力分析研究路由集中化对域间路由性能的影响，特别是BGP的收敛时间。具体来说，我们提出了一个马尔可夫模型域间网络，其中一个子集的节点（域）协调集中其域间路由。然后，我们得出的分析结果，量化BGP收敛时间在各种网络设置（如，SDN渗透，拓扑结构，BGP配置等）。我们的分析和结果促进了域间SDN网络的性能评估，这已经被研究（到现在为止），只有通过模拟/仿真，已知遭受高的时间/资源要求和有限的可扩展性。
2016-05-28 cs.NI
SDN-Blockchain Based Security Routing for UAV Communication via Reinforcement Learning
The Key Laboratory of Dynamic Cognitive System of Electromagnetic Spectrum Space, Ministry of Industry and Information Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；School of Electronics and Information Engineering, Beihang University（北京航空航天大学）；The State Key Laboratory of CNS/ATM（民航数据通信关键实验室）；School of Information and Control Engineering, China University of Mining and Technology（中国矿业大学）
本文提出了一种结合SDN和区块链的强化学习方法，用于无人机通信中的安全路由，通过束搜索和近端策略优化算法提升路由效率和安全性。
2026-01-19 cs.NI
Priority Flow Admission and Routing in SDN: Exact and Heuristic Approaches
本文提出了一种新的接纳和路由方案，考虑到任意分配的优先级的网络流。所提出的方法利用集中式软件定义网络（SDN）能力来这样做。提出了一种求解优先流接纳和路由问题的精确启发式方法.提供最优解的精确方法是基于线性规划（ILP）的。鉴于潜在的运行时间长，需要找到一个精确的和最优的解决方案，提出了一种启发式方法，这种方法是基于遗传算法（GAs）。为了有效地估计所提出的方法的性能，已经开发了一个能够生成半随机网络拓扑和流的模拟器。大型问题实例（多达50个网络节点和数千个网络流）的实验结果表明：i）通常可以在几秒钟（甚至几毫秒）内找到最佳解决方案，ii）启发式方法可以在固定时间内产生接近最佳的解决方案（大约95%的最佳解决方案）;这些实验结果证明了所提出方法的相关性。
2020-09-22 cs.NI
Energy-aware Traffic Engineering in Hybrid SDN/IP Backbone Networks
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）可以有效地提高流量工程的性能，在骨干网中具有良好的应用前景。因此，新的节能方案必须考虑SDN，考虑到电信和ISP网络的能源消耗迅速增加，这一点非常重要。同时，出于技术和经济原因，在当前网络中引入SDN在大多数情况下必须是增量的。在此期间，运营商必须管理混合网络，其中SDN和传统协议共存。本文研究了混合SDN/IP网络中的能量有效流量工程问题。首先建立了考虑SDN/IP混合路由模式的优化数学模型。由于该问题是NP难的，我们提出了一种快速启发式算法HEATE（Hybrid Energy-Aware Traffic Engineering）。在我们提出的HEATE算法中，IP路由器使用分布式OSPF链路权重优化来执行最短路径路由。SDN通过全局SDN控制器执行具有业务流分割的多路径路由。HEATE算法找到了OSPF链路权重和SDN拆分比的最佳设置。因此，业务流被聚合到部分链路上，并且可以关闭未充分利用的链路以节省能量。通过计算机模拟结果表明，该算法在SDN/IP混合网络中的能量效率有显著提高。
2016-05-12 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
Recursive SDN for Carrier Networks
全球运营商网络的控制平面应该是可编程的（以便可以轻松引入新功能）和可扩展的（以便它们可以处理这些网络的数字规模和地理范围）。传统的控制平面和新的基于SDN的控制平面都不能满足这两个目标。在本文中，我们提出了一个递归路由计算的框架，结合了SDN（可编程性）和传统网络（通过层次结构的可扩展性），以实现这两个理想的属性。通过对多达10，000个节点的图形进行模拟，我们评估了我们的设计支持各种路由和流量工程解决方案的能力，同时结合了快速故障恢复机制。
2016-05-25 cs.NI
Link Capacity Planning for Fault Tolerant Operation in Hybrid SDN/OSPF Networks
链路容量测量是一项周期性任务，ISP必须对突发流量和网络故障做出规定，以确保不间断的运营。该规定以链路工作能力的形式提供，具有明显的净空，即，备用容量，用于发生故障或网络故障时。像OSPF这样的分布式路由协议在网络故障后提供收敛，并且几十年来已经证明了它们的可靠运行，但需要超过50%的预留空间和预留空间。然而，SDN最近被提议在路由互联网流量时替代OSPF或与OSPF一起工作。本文讨论了如何鲁棒尺寸的链路容量在新兴的混合SDN/OSPF网络的问题。我们分析了各种实现的混合SDN/OSPF控制平面的网络，并表明，我们的想法SDN分区需要更少的备用容量相比，传统或其他混合SDN/OSPF计划，优于只有一个完整的SDN部署。
2016-04-19 cs.NI
Ruta: Dis-aggregated routing system over multi-cloud
多年来，SDN的发展创造了多种覆盖技术，这些技术效率低下，难以部署端到端流量工程服务，Ruta被设计为一个统一的封装，具有UDP上的分段路由，加密和NAT传输功能。Ruta可以作为云原生SDN平台在多云上全球部署，并与传输层上的每个应用程序集成，通过互联网在世界任何地方访问时提供几乎为零的损失和几乎小于200毫秒的延迟。
2022-01-09 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
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
SmartFLow: A Communication-Efficient SDN Framework for Cross-Silo Federated Learning
针对跨筒仓联邦学习中传统路由易拥塞、训练耗时长的问题，提出基于SDN的SmartFLow框架，通过动态调整路由减少拥塞，同步时间较两类传统路由最多降47%和41%，且开销低、可扩展。
2025-09-03 cs.NI
Intelligent Routing Algorithm over SDN: Reusable Reinforcement Learning Approach
Western University（西安大略大学）；University of Northern British Columbia（北英属哥伦比亚大学）；Juniper Networks（瞻博网络公司）
针对SDN路由问题，提出了一种可复用的强化学习路由算法RLSR-Routing，通过学习全局网络QoS状态加速多流量需求下的路径计算与收敛，结合Segment Routing降低通信开销，实现了优于传统方法的负载均衡性能。
2024-09-23 cs.LG cs.NI
MER-SDN: Machine Learning Framework for Traffic Aware Energy Efficient Routing in SDN
Koc University（科克大学）
软件定义网络（SDN）通过分离控制平面和数据平面来实现网络的可编程性。它实现了网络管理和控制的灵活性。能源效率是一个具有挑战性的全球性问题，具有经济和环境影响。在基于SDN的网络的控制器中生成大量信息。机器学习使计算机能够逐步从数据中学习，而无需编写特定的指令。在这项工作中，我们提出了MER-SDN：一个机器学习框架的流量感知能源效率的SDN路由。特征提取、训练和测试是学习机的三个主要阶段。实验在Mininet和POX控制器上进行，使用真实世界的网络拓扑结构和来自SNDlib的动态流量跟踪。实验结果表明，该方法能有效地减少特征尺寸约65%，提高能量有效的预测算法的参数预测精度70%以上，并且预测改进算法能以25倍的加速比将预测值收敛到最优参数值.
2021-08-05 cs.LG cs.NI stat.ML
Unveiling the potential of Graph Neural Networks for network modeling and optimization in SDN
网络建模是构建自动驾驶软件定义网络的关键组成部分，特别是为了找到满足管理员设定目标的最佳路由方案。然而，现有的建模技术不满足提供相关的性能指标，如延迟和抖动的准确估计的要求。在本文中，我们提出了一种新的图神经网络（GNN）模型，能够理解拓扑结构，路由和输入流量之间的复杂关系，产生精确的估计每个源/目的地对平均延迟和抖动。GNN被定制为学习和建模结构为图形的信息，因此，我们的模型能够在任意拓扑结构，路由方案和可变流量强度上进行推广。在本文中，我们表明，我们的模型提供了准确的估计延迟和抖动（最坏情况下$R^2=0.86$）时，测试对拓扑结构，路由和交通没有看到在训练。此外，我们提出了几个用例，显示其有效地使用在每个源/目的地对延迟/抖动路由优化和泛化能力的推理在训练过程中没有看到的拓扑结构和路由方案的网络操作模型的潜力。
2019-10-28 cs.NI
DRL-M4MR: An Intelligent Multicast Routing Approach Based on DQN Deep Reinforcement Learning in SDN
Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；Fujian University of Technology（福建工程学院）；Peng Cheng Lab.（鹏城实验室）
传统的组播路由方法在构建组播树时存在对网络状态信息获取受限、对网络动态复杂变化的适应性差、数据转发不灵活等问题。针对这些缺陷，将软件定义网络（SDN）中的最优组播路由问题裁剪为多目标优化问题，设计了一种基于深度Q网络（DQN）深度强化学习（DRL）方法的智能组播路由算法DRL-M4 MR，用于构建SDN中的组播树。首先，结合SDN的全局视图和全局控制，设计了DRL代理的状态空间：组播树状态矩阵、链路带宽矩阵、链路时延矩阵和链路丢包率矩阵。第二，代理的动作空间是网络中的所有链路，并在四种情况下设计了将链路添加到当前组播树的动作选择策略。第三，设计了单步和最终的奖励函数形式来指导智能决策以构造最优的组播树。实验结果表明，与现有算法相比，DRL-M4 MR构造的组播树在训练后能获得更好的带宽、时延和丢包率性能，并能在动态网络环境下做出更智能的组播路由决策。
2022-07-31 cs.AI cs.NI
Technique Report: Near-Optimal Routing Protection for SDN Networks Using Distributed Markov Approximation
软件定义网络（SDN）带来了许多优势，同时也带来了许多挑战。一个特别关注的问题是控制平面弹性，而现有的SDN网络保护方法主要集中在数据平面。为了实现从链路故障中的电信级恢复，我们采用专用的保护方案来为控制平面流量找到最佳的保护路由。为此，我们研究了一个加权成本最小化问题，其中的流量负载均衡和流表规则的位置时，选择保护路径的交换机交换会话共同考虑。由于这个问题被称为NP-难，我们提出了一个基于马尔可夫近似的组合优化方法在SDN控制平面的路由保护，它产生了分布式的方式接近最优的解决方案。然后，我们将我们的解决方案扩展到一个在线的情况下，可以处理单链路故障一次。通过理论推导，分析了系统性能波动的原因。大量的实验结果表明，我们提出的算法具有快速收敛和高效率的资源利用率。
2016-03-18 cs.DC 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
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
Prelude: Ensuring Inter-Domain Loop-Freedom in~SDN-Enabled Networks
软件定义交换（SDXes）承诺通过SDN部署来解决及时改善域间路由生态系统的问题。然而，SDN在互联网上的幼稚部署引起了对域间数据平面正确性的担忧。通过允许运营商从默认BGP路由转移流量，SDN策略容易创建控制平面不可见的永久转发环路。在本文中，我们提出了一个系统，称为前奏，用于检测SDN引起的转发环路之间的SDXes具有高精度，而不会泄露网络运营商的私有路由信息。为了实现这一目标，我们利用安全多方计算（SMPC）技术来构建一个新颖且通用的隐私保护原语，该原语可以检测SDN规则的任何子集是否可能影响相同部分的流量，而无需了解这些规则。然后，我们利用该原语作为分布式系统的主要构建块，该分布式系统专门用于检测任何SDX之间的转发循环。我们利用SDXes的特殊性质进一步提高SMPC解决方案的效率。有效SDN规则的数量，即，不创建循环，被我们的解决方案拒绝，比以前的隐私保护解决方案低100倍，并且还提供了更好的隐私保证。此外，我们的解决方案自然为网络运营商提供了一些关于偏转路径成本的事后诸葛亮。
2018-06-25 cs.NI
Suporte à Mobilidade em Redes Mesh Sem Fio: estratégias comuns versus SDN
无线网状网络已经被提出作为一种鲁棒的、可扩展的和低成本的解决方案，以在长距离区域中提供连接。然而，鉴于其性质，路由策略必须支持节点的无缝移动性，同时使操作具有良好的性能和快速自恢复链路故障。满足这些要求的路由方法基于ad-hoc网络中通常使用的协议（例如OLSR和B.A.T.M.A.N.）。最近，在SDN范式（例如OpenWiMesh）中，每种方法都有其自身的优点和缺点。因此，评估每种方法的好处和影响非常重要，同时考虑到移动性固有的模型和指标。在本文中，我们提出了一个简化的实现OpenWiMesh的移动性支持，并评估其性能相比，其他协议，使用不同的移动性和数据流量模型。所选择的度量是基于分组丢失、具有控制流量的链路的占用和延迟。仿真结果表明，SDN的方法比经典的协议，超越了SDN本身的灵活性和可编程性。
2015-12-08 cs.NI
A Simulation Study of Source Routing for Load Balancing in Software-Defined Satellite Networks
本文针对软件定义卫星网络的时变拓扑路由问题，提出一种基于图的源路由算法，利用SDN架构实现负载均衡与动态重路由。
2024-11-25 cs.NI
A Hybrid of Adaptation and Dynamic Routing based on SDN for Improving QoE in HTTP Adaptive VBR Video Streaming
最近，HTTP自适应流传输HAS基于其增强因特网上的媒体流传输服务的能力而受到工业界和学术界的极大关注。在不与上层中的路由决策交互的情况下，试图通过仅在客户端侧处的适配来改进HAS的最近研究解决方案可能不是完全有效的。在本文中，我们解决了上述问题，提出了一个动态的带宽分配和管理架构的流媒体视频流，以提高用户的满意度。我们还介绍了一种初始的跨层混合方法，该方法结合了客户端HTTP协议上的可变比特率视频流的质量自适应和基于SDN的动态路由。该方案由软件定义网络架构实现，该架构现在被认为是将转发过程与路由过程分离的新兴范例。SDN带来了灵活性和灵活改变路由解决方案的能力，从而动态地改善了应用层提供的服务。我们的实验结果表明，所提出的解决方案提供了显着更高的整体比特率以及更流畅的观看体验比现有的方法。
2019-08-26 cs.NI cs.SY eess.SY
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
SDN Architecture and Southbound APIs for IPv6 Segment Routing Enabled Wide Area Networks
SRv6架构（Segment Routing based on IPv6 data plane，基于IPv6数据平面的分段路由）是一种很有前途的解决方案，可以在IPv6骨干网和网关中支持流量工程、业务功能链和虚拟专用网等业务。SRv6架构具有有趣的可伸缩性属性，因为它减少了需要在节点中配置以支持网络服务的状态信息量。在本文中，我们描述了在骨干网中使用基于SDN的方法补充SRv6技术的优势。我们讨论了基于Linux节点的SRv6使能网络的体系结构。此外，我们提出了SDN控制器和SRv6设备之间的南向API的设计和实现。我们已经定义了一个数据模型和四种不同的API实现，分别基于gRPC，REST，NETCONF和远程命令行接口（CLI）。由于支持开发和测试方面非常重要，我们实现了一个基于Intent的仿真系统，以构建逼真和可重复的实验。这些工具的集合自动化了大多数配置方面，减轻了实验者的大量工作。最后，我们已经实现了对我们的架构和南向API的不同变体的一些性能方面的评估，并且我们已经分析了启用SRv6的节点中的配置更新的影响。
2018-10-14 cs.NI cs.PF
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
MA-CDMR: An Intelligent Cross-domain Multicast Routing Method based on Multiagent Deep Reinforcement Learning in Multi-domain SDWN
Xidian University（西安电子科技大学）
针对多域SDWN跨域组播路由现有方案感知能力弱、收敛慢的问题，提出MA-CDMR方法，通过多控制器协作机制、多智能体协作及混合训练模式优化路由，提升收敛速度与服务质量。
2024-09-11 cs.AI 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
Can SDN Mitigate Disasters?
数据中心网络和服务在灾难面前面临风险。现有的容错存储服务甚至无法实现零恢复点目标（RPO），因为客户端生成的数据可能会在跨地理复制数据中心的迁移终止之前丢失。SDN已被证明有助于利用应用级信息来优化信息路由。在本文中，我们提出了软件定义边缘（SDN）或在网络边缘实现SDN，以实现零RPO。我们用一个容错的键值存储来说明我们的建议，该存储在30秒内从灾难中恢复。尽管CDN具有固有的容错性和可扩展性，但它的部署对ISP和CDN提供商之间的合作关系提出了新的挑战。我们的结论是，故障检测信息在SDN级别可以有效地从灾难中恢复的应用程序。
2014-10-20 cs.NI
Exploiting Path Diversity in Datacenters using MPTCP-aware SDN
最近，多路径TCP（MPTCP）已经被提出作为用于数据中心网络的替代传输方法。MPTCP提供将流分割成多个路径的能力，从而提供更好的性能和故障恢复能力。通常，MPTCP与基于流的成本多路径路由（ECMP）相结合，ECMP使用随机哈希将MPTCP子流划分到不同的路径上。然而，随机散列可能是次优的，因为不同的子流可能最终使用相同的路径，而其他可用路径仍然未被利用。在本文中，我们探讨了一个MPTCP感知SDN控制器，有利于替代路由机制的MPTCP子流。控制器使用数据包检测来提供确定性的子流分配路径。使用控制器，我们表明，MPTCP可以提供显着提高性能时，连接不受限制的主机的访问链路。为了减少由于访问链路的吞吐量限制的影响，我们还研究了在主机上使用多个接口。我们证明，使用我们修改的MPTCP Linux内核，每对IP地址使用多个子流可以提高多接口设置的性能。
2016-08-29 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
On the IP Traffic Matrix Problem in Hybrid SDN/OSPF Networks
具有混合控制平面的IP网络并行地部署分布式路由协议（如OSPF）和SDN的集中式范例。混合控制平面的优点和缺点已经在文献中广泛讨论。本文探讨了混合SDN/OSPF在多大程度上可以解决IP层固有的IP流量矩阵和相关监控问题。该问题在混合网络中仍然存在，因为完整流量矩阵所需的SDN字节计数器可能没有充分实现（或甚至根本没有实现），或者部署的SDN节点可能太少，或没有充分位于网络中。对于这种情况，我们建议在IP备份链路上使用基于SNMP的测量来增加SDN流量统计。我们解决所需的混合监控基础设施的实施和网络功能虚拟化方面，并讨论了在我们的实验室动手经验的基础上测量的时序问题。此外，我们还提供了一个放置算法的SDN节点和备份链路，可以保证一个完整的IP流量矩阵。
2016-10-26 cs.NI
STDPG: A Spatio-Temporal Deterministic Policy Gradient Agent for Dynamic Routing in SDN
School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学信息科学与技术学院）；Chengdu University of Information Technology（成都信息工程大学）
软件定义网络（SDN）中的动态路由可以被视为集中式决策问题。大多数现有的深度强化学习（DRL）代理都可以解决这个问题，这要归功于深度神经网络（DNN）的引入。然而，通常采用全连接前馈神经网络（FFNN），其中忽略了交通流的空间相关性和时间变化。由于大量的训练参数，该缺点通常导致显著高的计算复杂性。为了克服这个问题，我们提出了一种新的无模型的框架，在SDN中的动态路由，这是被称为时空确定性策略梯度（STDPG）代理。演员和评论家网络都基于相同的DNN结构，其中设计了卷积神经网络（CNN）和具有时间注意力机制的长短期记忆网络（LSTM）的组合，CNN-LSTM-TAM。通过有效地利用空间和时间特征，CNNLSTM-TAM帮助STDPG代理更好地从经验转换中学习。此外，我们采用优先经验重放（PER）方法来加速模型训练的收敛。实验结果表明，STDPG能自动适应当前网络环境，实现鲁棒收敛。与现有的一些DRL代理相比，STDPG在平均端到端延迟方面实现了更好的路由解决方案。
2020-04-21 cs.LG cs.NI cs.SY
DHRL-FNMR: An Intelligent Multicast Routing Approach Based on Deep Hierarchical Reinforcement Learning in SDN
Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；Fujian University of Technology（福建工程学院）
本文提出DHRL-FNMR算法，将SDN组播树构建分解为分叉节点选择和最优路径构建两个子问题，通过深度分层强化学习缩小动作空间并设计替代奖励策略，以解决冗余分支和收敛缓慢问题。
2023-05-30 cs.AI cs.LG cs.NI
SDN-Driven Innovations in MANETs and IoT: A Path to Smarter Networks
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）
本文提出利用SDN提升MANETs和IoT网络的路由效率、资源管理和安全性，通过数学模型评估其对CAPEX、OPEX和性能指标的影响，展示SDN在动态大规模环境中的优势。
2026-01-15 cs.ET cs.NI
Attaining High Bandwidth In Cloud Computing Through SDN-enabled Multi-tree Multicast
在云计算中实现高带宽利用率对于提高网络性能至关重要。然而，由于云计算资源的复杂性和分布性，在云计算中难以获得高带宽利用率。近年来，多点通信应用如视频会议、在线游戏等的爆炸式增长使得云计算对组播传输的需求日益增长。然而，由于云计算中组播路由的固有复杂性，现有的组播方案未能产生有效的、高效的协议方案，限制了组播通信在Internet上的应用。提出了一种新的网络架构--软件定义网络（SDN），它可以促进云计算中组播协议的设计，提高组播传输的性能。该方法是使用具有超高带宽利用率的SDN-云计算使能的多播通信方案。通过测量每个多播传输会话的各种路由树并将业务负载分布在云计算资源中的所有可用路由上来增强带宽利用率。SDN被用来解决各种设计障碍，在云计算，包括当前的传统组播模式和新出现的多树组播。原型实现和实验表明，所提出的方法在云计算的性能增强相比，传统的单树组播设计。
2020-08-06 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
TARN: A SDN-based Traffic Analysis Resistant Network Architecture
基于目的IP前缀的路由协议是当今Internet路由的核心。互联网自治系统（AS）拥有固定的IP前缀，而数据包在其报头中以明文形式携带预期的目的地AS的前缀。因此，网络通信可以很容易地使用IP地址识别，并成为各种攻击的目标，如DNS/IP过滤，分布式拒绝服务（DDoS）攻击，中间人（MITM）攻击等。在这项工作中，我们探索了一种替代的网络架构，从根本上消除这种漏洞，通过分离IP前缀和目的地网络之间的关系，以及通过允许任何端到端通信会话具有从一系列IP前缀而不是一个IP前缀中提取的动态、短期和伪随机IP地址。这个概念在今天的互联网上似乎是不可能实现的。我们展示了这是如何做到的，今天有三种不同的策略，使用软件定义网络（SDN），以及如何做到这一点，在规模上改变互联网寻址和路由模式的新概念的分布式软件定义互联网交换（SDX）。该解决方案适用于IPv4和IPv6，而后者提供了更高程度的IP寻址自由度。基于OpenvSwitches（OVS）的原型已经在PETRONIC BGP测试平台上实现。SDX解决方案不仅为大规模抗流量分析网络（TARN）支持提供了技术上可持续的途径，还为客户驱动、可定制和可信赖的端到端网络服务提供了一种新的商业模式。
2017-09-04 cs.NI
OpenSIP: Toward Software-Defined SIP Networking
VoIP正在成为通信行业中PSTN的廉价、高效的替代品。随着广泛增长的采用率，SIP是由IETF标准化的应用层信令协议，用于创建，修改和终止VoIP会话。一般来说，SIP通过使用SIP代理将呼叫请求路由到其目的地。随着SIP使用的增加，传统配置带来了某些缺点，例如无效的路由、代理资源（包括CPU和内存）的未优化管理以及过载情况。本文提出OpenSIP，以升级SIP网络框架与新兴技术，如SDN和NFV。SDN提供了将数据和控制平面与基于软件的集中式控制相结合的管理，从而实现有效的路由和资源管理。此外，NFV通过虚拟化各种网络设备和功能来辅助SDN。然而，当前的SDN元件将检查的字段限制到层2-4报头，而SIP路由信息驻留在层7报头中。OpenSIP的一个好处是，它在深度数据包检测（DPI）引擎的帮助下，对SIP网络实施与高层无关的策略。OpenSIP的优点包括可编程性、降低成本、统一管理、路由以及高效的负载均衡。本研究在一个真实的测试平台上实现了OpenSIP，该平台包括Open vSwitch和Floodlight控制器。实验结果表明，该架构具有较低的开销和令人满意的性能，并且在应用部署过程中可以利用灵活的横向扩展设计。
2017-09-05 cs.NI
RESDN: A Novel Metric and Method for Energy Efficient Routing in Software Defined Networks
软件定义网络（SDN）范例具有灵活的和逻辑上集中的控制，使得能够通过重定向分组的路径来动态地最小化网络能量消耗。然而，链路和交换机被设计为适应最大业务量，并且它们的功耗与业务量不成比例。此外，存在需要一起考虑的能量效率和网络性能之间的权衡。为了解决这些问题，我们提出了一个能源效率指标命名为SDN（RESDN），量化的能源效率的基础上，链路效用间隔节能比。我们提供了整数规划公式和方法，最大限度地提高RESDN的网络。据我们所知，RESDN方法是新颖的，因为它衡量了链接如何在它们消耗的能量与它们的效用方面被有利地利用。我们分析我们的方法，考虑各种指标的兴趣，和不同类型的SDN启用交换机。实验表明，最大化RESDN值提高了能源效率，同时保持可接受的网络性能。与最先进的基于实用程序的方法相比，RESDN方法实现了高达30%的节能率，每台交换机节省14.7瓦的功率，节省38%的链路，平均路径长度减少2跳，流量比例提高5%。
2019-08-06 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
DQ Scheduler: Deep Reinforcement Learning Based Controller Synchronization in Distributed SDN
在分布式软件定义网络（SDN）中，实现多个物理SDN控制器，每个物理SDN控制器管理网络域，以平衡集中式控制、可扩展性和可靠性要求。在这样的联网范例中，控制器彼此同步以维持逻辑上集中的网络视图。尽管有各种分布式SDN控制器架构的建议，大多数现有的作品只假设这种逻辑上集中的网络视图可以实现一些同步设计，但控制器应该如何精确地彼此同步，以最大限度地提高同步的好处在最终的一致性假设下的问题在很大程度上被忽视。为此，我们将控制器同步问题表示为马尔可夫决策过程（MDP），并将强化学习技术与深度神经网络相结合，以训练智能控制器同步策略，我们称之为Deep-Q（DQ）策略。评估结果表明，DQ的反熵算法优于ONOS控制器中实现的域间路由任务高达95.2%。
2018-12-03 cs.NI
A New Approach to DDoS Defense using SDN and NFV
今天的网络依赖于昂贵的专有硬件设备，这些设备部署在固定位置，用于DDoS防御。这引入了关于灵活性的关键限制（例如，复杂的路由以使流量到达这些“阻塞点”）以及处理变化的攻击模式的弹性。我们观察到使用新的网络范例（例如，软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV））来解决这些限制的机会。在此基础上，我们设计并实现了一个弹性和灵活的DDoS防御系统Bohatei。在设计Bohatei时，我们解决了可扩展性，响应性和对抗性的关键挑战。我们已经在Bohatei实施了几个著名的DDoS攻击防御。我们的评估表明，Bohatei是可扩展的（处理500 Gbps的攻击），响应（减轻攻击在一分钟内），并弹性动态对手。
2015-08-05 cs.NI
Implementing Software Defined Load Balancer and Firewall
软件定义网络（SDN）是一种旨在使网络快速灵活的架构。SDN的目标是通过使服务提供商和企业能够快速响应不断变化的业务需求来改善网络控制。在SDN中，管理员可以从集中式控制台对流量进行整形，而不必修改属于网络的任何单个交换机。集中式SDN控制器指导交换机在任何需要的地方提供网络服务，而不管服务器和设备之间的特定连接。这种方法是对传统网络架构的转变，在传统网络架构中，各个网络设备根据其配置的路由表做出流量决策。在本文中，我使用Floodlight控制器构建并测试了SDN负载平衡器和防火墙模块。
2022-11-28 cs.NI
Periplus: A Resilient In-band SDN Control Plane via Embedded Forwarding Graphs
Universidad Rey Juan Carlos（雷乌纳·胡安·卡洛斯大学）
本文针对资源受限广域电信部署中带内SDN控制平面面临的挑战，提出Periplus控制平面。通过避免泛洪引导、图结构编码路由与恢复等方法，经评估其在故障恢复、引导扩展性及流表占用方面表现良好。
2026-07-17 cs.NI
Artificial intelligence based load balancing in SDN: A comprehensive survey
本文全面调查了SDN中的负载均衡问题，系统分类并评估了基于AI的负载均衡方法，总结了相关评估指标，并指出了未来研究的趋势与挑战。
2023-08-04 cs.NI
Evolving SDN for Low-Power IoT Networks
软件定义网络（SDN）提供了一种灵活且可扩展的架构，可将决策从单个设备中抽象出来，并提供可编程的网络平台。然而，在低功率无线网络的约束下实现集中式SDN架构面临着相当大的挑战。由于不可靠的链路和网络争用，控制器流量不仅会受到抖动的影响，而且SDN产生的开销会严重影响其他流量的性能。本文讨论了将高开销SDN架构引入IEEE 802.15.4网络的挑战。我们探讨了传统SDN需要如何发展，以克服低功耗无线网络的限制，并讨论了必要的协议和架构优化，以减少SDN控制开销-成功实施的主要障碍。我们认为，与现有的协议栈的互操作性是必要的，提供一个平台，控制器发现和共存与传统网络。因此，我们引入了μSDN，一个轻量级的SDN框架Contiki，与IPv6和底层路由协议的互操作性，以及优化的SDN架构内的一些元素，以减少控制开销到实用的水平。我们从延迟、能量和数据包传输方面对μSDN进行了评估。通过此评估，我们展示了SDN控制开销（引导和管理）的成本如何降低到与基于IEEE 802.15.4-2012 RPL的网络实现相当的性能和可扩展性的程度。此外，我们还通过仿真演示了μSDN：提供了一个用例，其中SDN可配置性可用于为受到干扰的关键网络流提供服务质量（QoS），与没有SDN的场景相比，我们实现了延迟和抖动的大幅降低。
2019-05-29 cs.NI
