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基于SDN的高能物理数据传输虚拟专用网 技术研究与实现（应用示范）
齐法制 孙智慧 中科院高能所计算中心 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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Outline 背景 目标及核心思想 实现路线 当前进展 总结与展望 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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背景（1） 高能物理数据共享需求 BESIII、DayaBay、Atlas、CMS、CSNS、JUNO… 北京、安徽、山东、上海、武汉….. 高能物理分布式计算、云计算需求 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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背景（1） 国内合作单位之间网络性能 IPv4：昂贵…. IPv6：免费，不稳定，但有规律 …… 新技术的发展 SDN NFV 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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背景（2） SDN概念 控制与转发分离并直接可编程的网络架构 设施层－控制层－应用层 SDN特性 集中式控制：操控和使用复杂度降低 网络能力开放：应用融合度高，基于应用需求构建网络环境 Overlay和网络虚拟化：利用现有设施，平滑过渡 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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目标及核心思想 目标 基于现有网络等基础设施 不改变当前应用系统和应用模式 提升数据传输性能 易于管理与控制 自动化、智能化 核心思想 基于SDN架构 采用Overlay（VPN）技术，利用IPv4+IPv6带宽资源 基于应用需求和网络性能现状，动态数据传输路径切换 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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设想场景（链路选择） ✗ Host A Site A Site B Site C Host B Host C 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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设想场景（链路选择） Host A Site A Site B Site C Host B Host C 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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设想场景（链路选择） Host A Site A Site B Site C Host B Host C 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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设想场景（带宽合并） Host A Site A Site B Site C Host B Host C 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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关键技术及实现（1） Overlay IPv4OverIPv6 VPN：GRE隧道模式，Internet L2L（Site-to-Site) 效率：>95% SDN边界交换机 OpenFlow 1.3 支持VPN 支持丢包恢复、数据压缩、多链路捆绑的双边链路加速 支持探测链路质量 基于流的数据统计计数 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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关键技术及实现（2） SDN控制器 基于OpenDaylight 支持集群部署 北向接口：支持RESTAPI 南向接口：Openflow、SNMP SDN应用 WEBUI 应用流量识别和QOS 链路质量检测 数据流链路选择 数据传输系统融合 …… 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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关键技术及实现（3） 链路质量检测 丢包 延时 实际带宽 可用带宽 基于历史数据统计 动态路径调整算法 加权计算 链路权重计算 时延排名*0.3 丢包排名*0.6 带宽利用率排名*0.1 各项比例可配置 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展 一期 2014年5月 山大、上海交大、高能所 基于IPv6链路 静态调整路径 部分提升性能 问题 VPN效率：70% IPv6不稳定 二期 VPN+Route ->SDN边界交换机 IPv4、IPv6链路自动切换 控制器研发 2015年8月：山大、上海交大、华中师大、高能所 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（部署场景） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（控制界面） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（控制界面） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（控制界面） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（控制界面） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（控制界面） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（控制界面） 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（性能可视化） 高能所<->上海交通大学IPv4 高能所<->上海交通大学IPv6 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（性能可视化） 高能所<->山东大学<->上海交通大学IPv4 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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当前进展（性能可视化） 高能所<->山东大学<->上海交通大学IPv6 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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小结与展望 初始目标已经实现：集中控制、优化传输路径、提升传输性能 测试床部署完成，可靠性得到保证 展望 应用效果评估 优化与完善 可用带宽获取：网络测量技术 路径选择算法 期待更多合作单位的加入 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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谢 谢 ！ 2019/5/2 第十七届全国科学计算与信息化会议暨智慧科研论坛/高性能计算网络联合实验室
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