[發明專利]一種面向數據報文轉發的高逼真鏈路仿真方法

有效

• 申請號: 201611197620.4
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108234187B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 劉淵;張浩;蔣敏;王曉鋒
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種面向數據報文轉發的高逼真鏈路仿真方法，基于開放云平臺實現，應用于網絡仿真平臺。上述方法包含以下步驟：搭建OpenStack云平臺；構建鏈路仿真接口程序；根據虛擬網絡節點是否在同一計算節點上，分別構建宿主機內和跨宿主機間的鏈路仿真；針對宿主機內的鏈路延時仿真，調用系統內核模塊仿真鏈路延時；針對跨宿主機間的鏈路延時仿真，差分補償數據報文在物理鏈路中的傳播延時；根據虛擬化技術是否有帶寬限制策略，調用帶寬限制接口或添加虛擬網卡隊列來配置鏈路帶寬；調用系統內核模塊仿真鏈路丟包率。本發明能夠在虛擬網絡中構建靈活、透明、逼真的虛擬鏈路，支持鏈路性能參數的快速配置與自動化部署。

技術領域：

本發明適用于網絡仿真技術領域，具體涉及一種面向數據報文轉發的高逼真鏈路仿真方法。

背景技術：

相對于互聯網上層應用和底層通信技術的蓬勃發展，互聯網的基本架構并沒有得到同步發展，任何一種新的網絡架構、概念、服務在部署到真實的網絡之前，都必須經過嚴格的測試與驗證，構建大規模、真實的、可控的實驗平臺，不僅能夠滿足新應用、新需求，也是未來互聯網研究的基礎。

鏈路仿真為虛擬網絡節點間建立通信鏈路，對網絡模擬環境、網絡仿真平臺、實物測試床的構建具有重要意義，其在網絡安全場景、衛星鏈路仿真、未來互聯網實驗平臺中都有廣泛的應用。

現有的鏈路仿真綜合考慮鏈路中帶寬、延時、丟包率三個重要性能參數的并不多，即使有考慮到鏈路物理特性，也未能考慮到鏈路仿真的通用性、逼真度問題。鏈路仿真應用于云平臺中構建大規模網絡仿真平臺也并不普及，常見的鏈路仿真方法在網絡模擬器中實現，盡管可以實現對鏈路性能參數的仿真，但所構建的模擬環境并不能支撐實際應用系統的部署運行。

網絡仿真要再現目標網絡的鏈路環境，并與外界進行實時的數據交互。一方面，仿真過程中需要使用真實的網絡協議和應用程序；另一方面，數據在仿真網絡內部的傳輸過程中需要通過鏈路模型。仿真系統內部的鏈路模型需要對帶寬、延時、丟包率等物理特性進行控制，并為虛擬網絡節點間通信構建靈活、透明、逼真的虛擬鏈路。所謂靈活，指的是鏈路的性能參數可任意靈活定制；所謂透明，指的是鏈路的性能與硬件資源的固有屬性無關；所謂逼真，指的是仿真網絡中的虛擬鏈路接近于真實網絡的鏈路情況。

發明內容：

本發明提出一種面向數據報文轉發的高逼真鏈路仿真方法，基于OpenStack開放云平臺，針對虛擬網絡節點通信所處的位置不同，分為宿主機內和跨宿主機間的鏈路仿真，對鏈路中帶寬、延時、丟包率三個重要的性能參數進行仿真，支持鏈路的快速配置與自動化部署，可根據實際鏈路特性進行有針對性地設計。

本發明解決上述問題的技術方案如下：

S1：搭建OpenStack云平臺，基于OpenvSwitch構建虛擬網絡節點間通信的虛擬鏈路，計算機節點之間通過GRE隧道封裝實現多租戶之間的流量隔離，所構建的云平臺由一個控制節點、一個網絡節點和兩個計算節點組成；

S2：構建虛擬網絡拓撲，該虛擬網絡拓撲包括虛擬網絡節點、虛擬交換機、虛擬路由器，虛擬網絡節點分為全虛擬化技術下的kvm虛擬機和操作系統級虛擬化下的docker容器；

S3：為了可根據鏈路特性進行有針對性地設計，提供鏈路仿真性能參數配置的接口，定義接口格式為：http://ip:port/v3.0/link_simulation，提交相關參數請求，支持鏈路特性的快速配置與自動化部署，接口響應POST請求，需提交的鏈路性能參數包括虛擬網絡節點的實例名稱、虛擬網絡節點的MAC地址、鏈路帶寬、鏈路延時、鏈路丟包率，該接口可通過curl發送請求配置命令：curl–dinstance_name＝instance_namemac＝macbandwidth＝bandwidthdelay＝delayloss＝losshttp://ip:port/v3.0/link_simulation；