기존 네트워크 아키텍처의 한계를 극복하기 위해 등장한 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)은 중앙 컨트롤러를 통해 라우팅 관리를 보다 간단하고 효율적으로 만든다. SR(Segment Routing)은 소스 라우팅을 수행하는 유연하고 확장가능한 방법으로 패킷 헤더에 정렬 된 세그먼트 목록을 통해 네트워크의 정보 경로를 정의한다. SDN을 사용하는 환경에서 각 라우터의 성능은 거의 동일하지만 라우팅 알고리즘에 따라 자주 활용되는 경로에 패킷이 집중되는 경향이 있다. 해당 경로에 있는 라우터는 고장의 빈도가 비교적 높고 병목현상이 발생할 가능성이 높다. 본 논문에서는 SR이 있는 SDN에서 네트워크 내 자원인 라우터가 패킷을 균등하게 처리하여 관리자 입장에서 유휴 라우터가 없이 네트워크 내의 자원을 활용함과 동시에 라우터의 관리를 수월하게 하는 라우팅 알고리즘을 제안한다.
Recently, due to the rapid growth of the internet the existing network architecture is showing limitations. In order to overcome these problems SDN has been proposed as a new paradigm. EIGRP is a modern routing protocol with many advantages but little research has been done on operation in SDN. In this paper we propose a controller-centric EIGRP based on the SDN environment. To construct the SDN network, We seperate the control function and the data transfer function and the EIGRP is operated by a separated controller. Experiments have shown that the proposed scheme can actually work and be used effectively.
The use of wireless body area networks (WBANs) in healthcare applications has made it convenient to monitor both health personnel and patient status continuously in real time through wearable wireless sensor nodes. However, the heterogeneous and complex network structure of WBANs has some disadvantages in terms of control and management. The software-defined network (SDN) approach is a promising technology that defines a new design and management approach for network communications. In order to create more flexible and dynamic network structures in WBANs, this study uses the SDN approach. For this, a WBAN architecture based on the SDN approach with a new energy-aware routing algorithm for healthcare architecture is proposed. To develop a more flexible architecture, a controller that manages all HUBs is designed. The proposed architecture is modeled using the Riverbed Modeler software for performance analysis. The simulation results show that the SDN-based structure meets the service quality requirements and shows superior performance in terms of energy consumption, throughput, successful transmission rate, and delay parameters according to the traditional routing approach.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권6호
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pp.2492-2512
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2018
Multicast communication can effectively reduce network resources consumption in contrast with unicast. With the advent of SDN, current researches on multicast traffic are mainly conducted in the SDN scenario, thus to mitigate the problems of IP multicast such as the unavoidable difficulty in traffic engineering and high security risk. However, migration to SDN cannot be achieved in one step, hybrid SDN emerges as a transitional networking form for ISP network. In hybrid SDN, for acquiring similar TE and security performance as in SDN multicast, we redirect every multicast traffic to an appropriate SDN node before reaching the destinations of the multicast group, thus to build up a core-based multicast tree substantially which is first introduced in CBT. Based on the core SDN node, it is possible to realize dynamic control over the routing paths to benefit traffic engineering (TE), while multicast traffic manageability can also be obtained, e.g., access control and middlebox-supported network services. On top of that, multiple core-based multicast trees are constructed for each multicast group by fully taking advantage of the routing flexibility of SDN nodes, in order to further enhance the TE performance. The multicast routing and splitting (MRS) algorithm is proposed whereby we jointly and efficiently determine an appropriate core SDN node for each group, as well as optimizing the traffic splitting fractions for the corresponding multiple core-based trees to minimize the maximum link utilization. We conduct simulations with different SDN deployment rate in real network topologies. The results indicate that, when 40% of the SDN switches are deployed in HSDN as well as calculating 2 trees for each group, HSDN multicast adopting MRS algorithm can obtain a comparable TE performance to SDN multicast.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권6호
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pp.2534-2553
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2018
Source routing is the routing scheme that arranges the whole path from source to target at the origin node that may suit the requirements from the upper layer applications' perspective. The centralized control in SDN (Software-Defined Networking) networks enables the awareness of the global topology at the controller. Therefore, augmented source routing schemes can be designed to achieve various purposes. This paper proposes a source routing scheme that conducts the top-K QoS-aware paths discovery in SDN. First, the novel non-invasive QoS over LLDP scheme is designed to collect QoS information based on LLDP in a piggyback fashion. Then, variations of the KSP (K Shortest Paths) algorithm are derived to find the unconstrained/constrained top-K ranked paths with regard to individual/overall path costs, reflecting the Quality of Service. The experiment results show that the proposed scheme can efficiently collect the QoS information and find the top-K paths. Also, the performance of our scheme is applicable in QoS-sensitive application scenarios compared with previous works.
기존 동적 라우팅은 최소 링크 비용을 기준으로 최적의 라우팅 경로를 설정하고 이에 따라 유입 혹은 유출 되는 플로우를 단말로 전송한다. 하지만 이 경우에는 보안 기능을 담당하는 미들 박스를 우회하게 되고 이에 따라 해당 네트워크는 보안 위협을 직면하게 되는 문제가 발생한다. 따라서 최적의 라우팅 경로 설정 시 각 플로우의 서비스 유형을 고려하여 해당 플로우를 보안 미들 박스를 거쳐 단말로 전송하기 위한 라우팅 방안인 동적 서비스 체이닝이 필요하다. 본 논문에서는 SDN의 동적 플로우 트래픽 제어 기능과 보안 서비스 기능을 동시에 고려한 동적 라우팅 방안에 대해 제안한다.
Software defined network (SDN) can effectively improve the performance of traffic engineering and will be widely used in backbone networks. Therefore, new energy-saving schemes must take SDN into consideration; this action is extremely important owing to the rapidly increasing energy consumption in telecom and Internet service provider (ISP) networks. Meanwhile, the introduction of SDN in current networks must be incremental in most cases, for technical and economic reasons. During this period, operators must manage hybrid networks in which SDN and traditional protocols coexist. In this study, we investigate the energy-efficient traffic engineering problem in hybrid SDN/Internet protocol (IP) networks. First, we formulate the mathematical optimization model considering the SDN/IP hybrid routing mode. The problem is NP-hard; therefore, we propose a fast heuristic algorithm named hybrid energy-aware traffic engineering (HEATE) as a solution. In our proposed HEATE algorithm, the IP routers perform shortest-path routing by using distributed open shortest path first (OSPF) link weight optimization. The SDNs perform multipath routing with traffic-flow splitting managed by the global SDN controller. The HEATE algorithm determines the optimal setting for the OSPF link weight and the splitting ratio of SDNs. Thus, the traffic flow is aggregated onto partial links, and the underutilized links can be turned off to save energy. Based on computer simulation results, we demonstrate that our algorithm achieves a significant improvement in energy efficiency in hybrid SDN/IP networks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권7호
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pp.2936-2951
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2016
An emerging satellite technology, Operationally Responsive Space (ORS) is expected to provide a fast and flexible solution for emergency response, such as target tracking, dense earth observation, communicate relaying and so on. To realize large distance transmission, we propose the use of available relay satellites as relay nodes. Accordingly, we apply software defined network (SDN) technology to ORS networks. We additionally propose a satellite network architecture refered to as the SDN-based ORS-Satellite (Sat) networking scheme (SDOS). To overcome the issures of node failures and dynamic topology changes of satellite networks, we combine centralized and distributed routing mechanisms and propose a fast recovery routing algorithm (FRA) for SDOS. In this routing method, we use centralized routing as the base mode.The distributed opportunistic routing starts when node failures or congestion occur. The performance of the proposed routing method was validated through extensive computer simulations.The results demonstrate that the method is effective in terms of resoving low end-to-end delay, jitter and packet drops.
본 논문은 소프트웨어 정의 네트워크에서 심층강화학습을 활용하여 최적의 경로를 결정하는 라우팅 알고리즘을 제안한다. 학습을 위한 심층강화학습 모델은 DQN 을 기반으로 하고, 입력은 현재 네트워크 상태, 발신지, 목적지 노드이고, 출력은 발신지에서 목적지까지의 경로 리스트를 반환한다. 라우팅 작업을 이산 제어 문제로 정의하며, 라우팅을 위한 서비스 품질 파라미터는 지연, 대역폭, 손실률을 고려하였다. 라우팅 에이전트는 사용자의 서비스 품질 프로파일에 따라 적절한 서비스 등급으로 분류하고, SDN에서 수집된 현재 네트워크 상태로부터 각 링크 별로 제공할 수 있는 서비스 등급을 변환한다. 이러한 변환된 정보를 토대로 발신지에서부터 목적지까지 요구되는 서비스 등급을 만족시키는 경로를 선택하도록 학습을 한다. 시뮬레이션 결과는 제안한 알고리즘이 일정한 에피소드를 진행하게 되면 올바른 경로를 선택하게 되고, 학습이 성공적으로 수행됨을 나타냈다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권7호
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pp.1894-1915
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2023
Software-Defined Networking (SDN) offers several advantages in dynamic routing, flexible programmable control and custom application-driven network management. However, the programmability of the data plane in traditional SDN is limited. A network operator cannot change the ability of the data plane and perform complex packet processing on the data plane, which limits the flexibility and extendibility of SDN. In the paper, AP-SDN (Action Program enabled Software-Defined Networking) architecture is proposed, which extends the action set of SDN data plane. In the proposed architecture, a modified Open vSwitch is utilized in the data plane allowing the execution of action programs at runtime, thus enabling complex packet processing. An example action program is also implemented which transparently encrypts traffic for terminals. At last, a prototype system of AP-SDN is developed and experiments show its effectiveness and performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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