OpenFlow在電力大數(shù)據(jù)平臺中的應用

尹曉華，胡楠，劉為，王萌，祁兵，李彬

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司信息通信分公司，沈陽市 110006；2.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京市 102206)

?

OpenFlow在電力大數(shù)據(jù)平臺中的應用

尹曉華1，胡楠1，劉為1，王萌2，祁兵2，李彬2

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司信息通信分公司，沈陽市 110006；2.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京市 102206)

為解決電力大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)通信網(wǎng)靈活性受限問題，針對OpenFlow技術的技術體系進行了研究，給出了該技術在融合數(shù)據(jù)平臺中的一種實現(xiàn)方法。分析了OpenFlow架構及現(xiàn)有標準化現(xiàn)狀，從數(shù)據(jù)處理流程以及業(yè)務配置等方面，分析了OpenFlow在未來電力大數(shù)據(jù)平臺中的應用優(yōu)勢，并從SDN功能單元與技術擴展性等方面進行了研究。OpenFlow已被列入國家電網(wǎng)公司電力大數(shù)據(jù)平臺的關鍵技術，支持OpenFlow技術等SDN主流控制協(xié)議可以提升電力業(yè)務承載的靈活性，通過控制平面和數(shù)據(jù)平面解耦，將網(wǎng)絡的控制功能分離開，可滿足國家電網(wǎng)公司對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡高效性的要求。

電力大數(shù)據(jù)；OpenFlow；網(wǎng)絡模型；軟件定義網(wǎng)絡

0 引 言

根據(jù)國家電網(wǎng)公司“十二五”信息化規(guī)劃對“三集五大”體系建設的要求，現(xiàn)有通信網(wǎng)絡應能夠為保障電網(wǎng)穩(wěn)定、高效的運行以及各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的服務質(zhì)量(quality of service，QoS)，提供可靠的安全防御。但是，隨著電力通信網(wǎng)絡的快速發(fā)展及新型電力業(yè)務的需求，對傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡要求越來越高。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡環(huán)境中，IP地址短缺、網(wǎng)絡安全等問題逐漸暴露出來，現(xiàn)有的網(wǎng)絡環(huán)境已無法滿足國家電網(wǎng)公司大數(shù)據(jù)平臺對信息通信網(wǎng)絡的要求[1]。針對目前網(wǎng)絡架構暴露出來的問題，研究人員認為必須重新設計數(shù)據(jù)網(wǎng)絡架構，在搭建網(wǎng)絡伊始就努力屏蔽掉所有的缺陷，提供新的網(wǎng)絡模型[2]。在所有新模型中，OpenFlow由于其功能強大倍受青睞[3]。

隨著電力系統(tǒng)中積累的數(shù)據(jù)量逐年增大，系統(tǒng)處理、存儲的壓力攀升，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡架構已無法滿足電力行業(yè)快速增長的需求。為了提升電網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理能力，中國電力科學研究院專門成立了電力大數(shù)據(jù)聯(lián)合攻關工作組，依托戰(zhàn)略中心及各個專業(yè)研究所的優(yōu)勢資源，致力于解決未來5年內(nèi)智能電網(wǎng)新業(yè)務開展的信息化工作瓶頸。電力大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)流量變化，改變了以往通信網(wǎng)絡的流量分布特征，因此在進行承載網(wǎng)絡設計時，無法按照傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡配置靜態(tài)的業(yè)務路由。而采用支持OpenFlow技術等SDN主流控制協(xié)議可以提升電力業(yè)務承載的靈活性，并且可以支持多控制系統(tǒng)協(xié)同工作。同時，SDN軟件定義網(wǎng)絡體系也是國家電網(wǎng)公司在“十二五”通信規(guī)劃中所提出的網(wǎng)絡演進路線，目前SDN的業(yè)務體系架構大多針對通用的通信網(wǎng)絡業(yè)務設計，作為通信與信息領域的技術人員對電力業(yè)務了解較少，無法擴展出針對電力業(yè)務應用的控制模型。OpenFlow是一種新型而靈活的技術，用以規(guī)范在SDN架構的交換機和基于軟件的控制器之間的通信[4]。2014年國家電網(wǎng)公司科技項目指南在電力信息與通信、用電與能效2個技術領域發(fā)布了SDN網(wǎng)絡技術的需求，并明確提出了SDN控制平面中應支持OpenFlow等SDN主流控制協(xié)議、支持流量鏡像與流量篩選功能、支持多控制系統(tǒng)協(xié)同控制功能等。OpenFlow的軟件可編程功能可以實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的虛擬化集中控制[6]，研究人員可以不使用現(xiàn)在的網(wǎng)絡流量以防造成網(wǎng)絡的擁堵，也可通過編程來模擬所需的網(wǎng)絡特性，將新的算法和協(xié)議設置在這個虛擬的網(wǎng)絡環(huán)境中，通過軟件模組的更新即可實現(xiàn)。

本文從SDN技術的基本原理出發(fā)，設計OpenFlow電力大數(shù)據(jù)系統(tǒng)集群架構，根據(jù)業(yè)務融合數(shù)據(jù)的需求剖析OpenFlow的業(yè)務處理流程，論述電力大數(shù)據(jù)平臺的業(yè)務應用、網(wǎng)絡配置方法并分析OpenFlow的優(yōu)勢。

1 OpenFlow系統(tǒng)基礎架構

OpenFlow被公認為是改變下一代信息網(wǎng)絡的革命性技術[7]，其體系結構包括3部分：OpenFlow兼容交換機、安全通道和智能控制器。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境中，在同一網(wǎng)絡設備中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)報文的路由決策和轉發(fā)功能，而OpenFlow技術著重對傳統(tǒng)一體化處理方式進行改造，將決策功能和轉發(fā)功能剝離，并由控制器和交換機分別實現(xiàn)?？刂破髦饕撠熆刂平粨Q機中流表的使用與OpenFlow協(xié)議的軟件程序。安全通道是控制器連接到所有交換機的接口。通過這個渠道，控制器可以管理所有的交換機，從交換機接收數(shù)據(jù)包和發(fā)送數(shù)據(jù)包到交換機。OpenFlow概念體系結構如圖1所示。

具體而言，采用OpenFlow技術作為控制單元的電力大數(shù)據(jù)平臺可將外部PC作為數(shù)據(jù)控制器；數(shù)據(jù)包的轉發(fā)功能是由交換機中的流表實現(xiàn)，在內(nèi)部，1個交換機使用三態(tài)內(nèi)容尋址存儲器(TCAM)和隨機存取存儲器(RAM)來處理每個數(shù)據(jù)報文，具體如圖2所示。

圖1 OpenFlow概念體系結構Fig.1 OpenFlow conceptual architecture

圖2 OpenFlow電力大數(shù)據(jù)系統(tǒng)集群Fig.2 OpenFlow cluster of electric power big data system

交換機中的數(shù)據(jù)流表中存儲了所有流表條目，其中每個流表條目由3部分組成[8]：(1)頭部信息，包含12元組信息用于匹配接收到的數(shù)據(jù)報文；(2)行為標記，用于指示處理已經(jīng)匹配成功的數(shù)據(jù)報文的行為；(3)計數(shù)器，記錄與特定流表條目相關的數(shù)據(jù)，如發(fā)送/接收字節(jié)數(shù)、報文數(shù)等統(tǒng)計信息。對于復雜電力業(yè)務應用(如電力系統(tǒng)在線仿真計算、快速安穩(wěn)分析等)，則需定義專用的OpenFlow流通道，當數(shù)據(jù)報文到達OpenFlow交換機后，快速匹配報頭信息，與流表條目的頭部進行匹配操作。如果報文與交換機的每條表項都不匹配，則數(shù)據(jù)報文被轉發(fā)到控制器，由控制器決定數(shù)據(jù)包的處理方式。在電力大數(shù)據(jù)平臺中，可以將中央監(jiān)控機設置為未知表項數(shù)據(jù)，則在每個計算單元無法匹配時，該數(shù)據(jù)被立即送往中央監(jiān)控機。如成功匹配，交換機應對該數(shù)據(jù)包采取適當?shù)牟僮?，并更新流表項的統(tǒng)計信息。為了說明OpenFlow交換機與傳統(tǒng)IP交換機處理的異同，圖3給出了詳細的報文解析流程。

圖3 交換機處理數(shù)據(jù)包的流程Fig.3 Packet proceeding flow of switch

OpenFlow的標準協(xié)議主要分2種，一種是定義了控制器和交換機之間通信的消息類型和數(shù)據(jù)格式，另一種則是對交換機中流表的定義。目前存在多個不同版本的OpenFlow協(xié)議規(guī)范。OpenFlow的第1個版本0.2.0發(fā)布于2008年3月, 同年12月發(fā)布的0.8.9版本中引入了包括了IP網(wǎng)絡掩碼、額外的統(tǒng)計信息和其他更新消息。OpenFlow的0.9版本發(fā)布于2009年7月，目前應用最為廣泛的是OpenFlow1.0版本，于2009年12月發(fā)布。由于以前的版本已經(jīng)過時，研究人員主要專注于1.3版本的開發(fā)。OpenFlow1.3.0規(guī)范中匯總了每個版本的變化[9]，2014年6月ONF最新出版的SDN規(guī)范框架中又增加了OpenFlow的通道保護、控制器管理以及域間通信機制的規(guī)范[10]。

2 OpenFlow在融合數(shù)據(jù)平臺中的技術實現(xiàn)

2.1 OpenFlow的數(shù)據(jù)處理流程

在目前最為廣泛使用的1.0.0版本中，支持OpenFlow的交換機使用報頭的12個字節(jié)信息匹配進入交換機的有效載荷。數(shù)據(jù)報文通過在流表中使用的1個或多個數(shù)據(jù)報文的報頭與流表中特定流表條目匹配。流表的單個條目可以具有模糊匹配值“ANY”，用于匹配所有的數(shù)據(jù)報文。如果前一項流表中使用三態(tài)內(nèi)容尋址存儲器(TCAM)落實，可以在交換機硬件使用TCAM的第三屏蔽狀態(tài)實現(xiàn)[11]。

在OpenFlow1.0.0的交換機中，數(shù)據(jù)報文處理和尋址的過程如下[12]：(1)進入交換機的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)被送到報文解析系統(tǒng)。(2)從報頭字段中提取信息并放置在分組報頭中，報頭信息用于進行匹配操作。(3)查找生成的分組報頭，匹配成功則被發(fā)送到該分組的匹配系統(tǒng)。(4)數(shù)據(jù)包報頭的查找與在OpenFlow的流表中的每個流條目所定義的規(guī)則進行對比。注意，在表中的流條目中存在優(yōu)先級由高到低的順序。因此，該數(shù)據(jù)包報頭的查找完成從流表中的第1個表項開始。如果匹配成功，則在匹配的流表條目上進行；否則，該數(shù)據(jù)報文被發(fā)送到控制器，用于處理。具體過程如圖4所示。

圖4 基于業(yè)務的OpenFlow交換機報文精細化解析Fig.4 Finer packet parsing of service oriented OpenFlow switch

2.2 OpenFlow在大數(shù)據(jù)平臺中的配置

為了在單一控制器操縱交換機流表的基礎上運行電力業(yè)務應用程序，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是必需的，其充當著OpenFlow交換機和用戶應用程序之間的中間層。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與使用OpenFlow協(xié)議的交換機進行通信，并通知各應用程序的網(wǎng)絡事件。

至少有4種可能的方法可用于實現(xiàn)基于OpenFlow的應用程序。首先，OpenFlow的兼容硬件交換機都可以使用。其次，也可使用基于Open vSwitch的交換機配備OpenFlow兼容軟件。第三，使用Mininet部署的虛擬網(wǎng)絡，這是一個虛擬的由斯坦福大學開發(fā)的網(wǎng)絡環(huán)境，可用于內(nèi)部模擬虛擬網(wǎng)絡中多個主機或單一主機的行為。最后，使用NetFPGA平臺，通過具有多個千兆以太網(wǎng)端口的PCI卡、靜態(tài)RAM和其他網(wǎng)絡功能組成的設備進行組網(wǎng)[13]。

物理交換機和虛擬交換機可以用于部署一個OpenFlow的網(wǎng)絡，但在實現(xiàn)方式上有所不同。虛擬化的最大優(yōu)勢是能夠提高大量硬件的復用度，從而節(jié)省網(wǎng)絡的絕對成本。開放的虛擬交換機可以靈活更新應用軟件，但其性能比基于硬件的交換機在進行數(shù)據(jù)平面操作方面略慢一些。

在OpenFlow網(wǎng)絡中，與電力業(yè)務相關的網(wǎng)絡流量和實驗流量可以共享相同的OpenFlow交換機。OpenFlow交換機流表中條目的操作可以把數(shù)據(jù)包發(fā)送到交換機，針對不同的流量可以定義不同的路徑。另一方面，不同的流表項目可以被定義為實驗流量。這樣，實驗流量可以在不干擾生產(chǎn)流量的情況下進行測試。為了減小干擾行為，有研究學者提出了FlowVisor技術，可以實現(xiàn)多個單獨的控制器共享某個交換機的控制。集中式的OpenFlow控制器可以對網(wǎng)絡進行集中管理，并且能夠與網(wǎng)絡中所有OpenFlow交換機進行交互，可以作為其他分布式控制器的中間層。

2.3 OpenFlow與SDN分析

由于OpenFlow已經(jīng)成為最流行的SDN技術，有些人認為OpenFlow和SDN是同義詞，然而，它們之間的區(qū)別是很重要的。SDN包括從數(shù)據(jù)平面的去耦控制平臺，而OpenFlow描述了軟件控制器如何與交換機在SDN架構下進行通信。SDN關注重點是對給定用戶范圍內(nèi)的網(wǎng)絡狀態(tài)抽象，而OpenFlow則側重于網(wǎng)絡組建的細節(jié)。SDN提供一個網(wǎng)絡范圍的抽象，好比操作系統(tǒng)提供了全系統(tǒng)的抽象，提供了單獨的網(wǎng)絡業(yè)務驅動。OpenFlow則是連接控制器和網(wǎng)絡組建的驅動連接，可以針對不同的電力業(yè)務應用設計單獨的控制組建，支撐電力大數(shù)據(jù)未來架構的可擴展性需求。

3 OpenFlow在電力大數(shù)據(jù)平臺的應用分析

作為新興網(wǎng)絡模型及實現(xiàn)技術，OpenFlow許多強大的功能可以幫助研究人員實現(xiàn)復雜的網(wǎng)絡功能并搭建更方便強大的網(wǎng)絡計算環(huán)境。目前對于大數(shù)據(jù)技術，尚不具有基準的測試體系和數(shù)據(jù)智能性交互標準?？紤]到電力大數(shù)據(jù)技術的實際網(wǎng)絡中的應用，本文主要從以下幾個方面分析OpenFlow的技術優(yōu)勢。

3.1 網(wǎng)絡配置優(yōu)化

基于OpenFlow的應用程序可以簡化網(wǎng)絡的配置，常用的網(wǎng)絡配置方法包括訪問控制列表和配置文件，其管理非常耗時，而且經(jīng)常會出現(xiàn)配置文件錯誤。特別是在電力大數(shù)據(jù)平臺中，同時存在著與電力系統(tǒng)生產(chǎn)安全運行數(shù)據(jù)以及綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡的配置更不允許任何的疏忽。通過使用SDN，可以用軟件來管理數(shù)據(jù)的一致性問題，并對關鍵數(shù)據(jù)進行隔離。例如，日本的山崎等研究人員提出利用OpenFlow管理校園網(wǎng)的虛擬局域網(wǎng)(virtual local area network， VLAN)建議[14]。該研究成果描述了通過虛擬組的ID(GID)，限制VLAN的規(guī)模以及VLAN ID的范圍來減少網(wǎng)絡配置耗時的方法?？刂破鞣治鰝魅刖W(wǎng)絡的流量，并且檢測該通信是否應被允許或拒絕。使用這種方法，VLAN的數(shù)量限制問題被克服，并且網(wǎng)絡的配置被簡化。OpenFlow網(wǎng)絡可以采用Zookeeper分布式協(xié)作服務，解決大量分散數(shù)據(jù)節(jié)點的網(wǎng)絡配置，并可實現(xiàn)集群化的同步。

3.2 標準的網(wǎng)絡管理

部署基于OpenFlow的電力大數(shù)據(jù)平臺，迫切需要建立通過OpenFlow簡化電力信息網(wǎng)絡的管理方法，結合電力業(yè)務特性設計OpenFlow的數(shù)據(jù)流處理流程，優(yōu)化資源調(diào)配。通過友好的用戶接口，允許用戶直接參與管理網(wǎng)絡,其功能實現(xiàn)是基于NOX的。目前，電力大數(shù)據(jù)平臺的發(fā)展趨勢是向網(wǎng)絡化的虛擬操作系統(tǒng)發(fā)展，并且可基于Web接口提供給用戶并支持多主體系統(tǒng)的自主管理，通過設計智能化數(shù)據(jù)處理流程實現(xiàn)智能電網(wǎng)新型業(yè)務。

3.3 安全性保障

電力系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)安全性一直以來就是被關注的問題，目前普遍的做法是采用安全分區(qū)的方式區(qū)分內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)，同時也考慮安全生產(chǎn)、辦公自動化類別的數(shù)據(jù)區(qū)分。電力大數(shù)據(jù)平臺中的部分業(yè)務與系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)密切相關(如在線潮流計算)，也有部分數(shù)據(jù)只與一般的辦公自動化相關，需要進行區(qū)分。同時在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流向也從單向數(shù)據(jù)流向雙向數(shù)據(jù)流發(fā)展，給電力數(shù)據(jù)的隱私性帶來了新的挑戰(zhàn)。目前Hadoop通過安全模型分層管理抵御網(wǎng)絡威脅確保數(shù)據(jù)完整性，OpenFlow可以采用定制化的安全接入單元管理網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)安全性。最近已有研究學者提出了采用OpenFlow檢測DDoS攻擊的方法，該方法依賴于數(shù)據(jù)流的創(chuàng)建，基于客戶身份流量及數(shù)據(jù)流類型的區(qū)分進行管理。當提供了給定內(nèi)容類型的服務器接收比預期范圍更多限定條件時，DDoS攻擊可被檢測出來。還有文獻提出通過分析流量頻率的方法(如設定頻率閾值)，識別非數(shù)據(jù)侵入。當出現(xiàn)異常情況時，自動丟棄數(shù)據(jù)。另外，通過自組織圖方法可以在流量收集的基礎上區(qū)分某一流量是正常的或是惡意的。文獻[15]明確提出了SDN的安全架構，該架構中存在的不同級別的安全間隙節(jié)點可以交流溝通。通過OpenFlow控制器設置的規(guī)則，僅在請求者比接收機具有更高的安全性時數(shù)據(jù)流量才能被授權。

3.4 靈活的數(shù)據(jù)可用性

基于OpenFlow的應用模式大多都集中在網(wǎng)絡的可用性、負載均衡性和容錯性。通過負載均衡技術確保電力大數(shù)據(jù)平臺中多個節(jié)點之間業(yè)務流量負荷的均勻性，從而提高網(wǎng)絡的可用性[16]。利用冗余的數(shù)據(jù)均衡通道，可以為系統(tǒng)提供多個單獨故障的容錯性，當發(fā)生故障時系統(tǒng)仍能夠正常工作。在數(shù)據(jù)存儲方面，可以采用Hadoop分布式文件系統(tǒng)(hadoop distributed file system, HDFS)提供數(shù)據(jù)容錯并檢測硬件的故障，通過流式數(shù)據(jù)訪問的方式，有效地提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問能力。在分布式列存儲架構中，HBase能夠提供大量數(shù)據(jù)的隨機訪問，并可以結合MapReduce對復雜電力業(yè)務提供并行存儲和處理的機制。

3.5 業(yè)務的廣域部署能力

國外已經(jīng)有部分關于電力系統(tǒng)的廣域業(yè)務應用的報道，并且大多數(shù)研究學者均采用通過本地部署實驗裝置作數(shù)據(jù)分析。已有研究成果分析了在廣域網(wǎng)絡(wide area network, WAN)中部署OpenFlow測控裝置的可能性，文獻[17]分析了OpenFlow在廣域網(wǎng)絡中部署的可能性，并模擬了OpenFlow的網(wǎng)絡特性。另外，有研究學者提出使用在NOX控制器上運行OpenFlow的架構的域間路由解決方案，并解釋了如何在不同的自治系統(tǒng)(或域)通過互聯(lián)網(wǎng)彼此之間相互作用。為此，還有學者提出基于OpenFlow的跨區(qū)域路由方案，并允許自治系統(tǒng)相互溝通。在電力大數(shù)據(jù)平臺中采用分布式數(shù)據(jù)中心建設的方式，能夠有效進行業(yè)務路徑優(yōu)化，并使得數(shù)據(jù)交換的方式更為快捷[18]。

3.6 數(shù)據(jù)平臺的無線應用擴展

OpenRoads被認為是OpenFlow的無線版本[19]，定位于在移動網(wǎng)絡中通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(simple network management protocol， SNMP)控制網(wǎng)絡設備協(xié)議，將多個控制器部署在網(wǎng)絡的頂層。PhoneNet概念模型是在OpenRoad架構下的一種采用多播地址的數(shù)據(jù)獲取方式，為組內(nèi)所有其他成員提供數(shù)據(jù)服務[20]。類似地，OpenRadio設計了一個可編程無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)平面，以使自動化設備的軟件更新[21]?，F(xiàn)階段，軟件更新已變得更加頻繁(以前1個版本發(fā)布間隔為數(shù)年，現(xiàn)在則接近每月1次)。OpenRadio可以通過基站實現(xiàn)業(yè)務應用的自動更新。如果沒有這個方法，設備必須被收集，以使軟件可以手動更新，從而保障昂貴的硬件設備投資。

未來智能電網(wǎng)建設是逐步使電網(wǎng)智能化的過程，其數(shù)據(jù)平臺的建設也不可能一蹴而就[22]。在分步區(qū)域建設的范圍內(nèi)，需要為每個數(shù)據(jù)采集設備提供足夠的覆蓋范圍，并且需要能夠識別智能傳感器的事件[23]。在這種情況下，每次傳感器數(shù)據(jù)的采集、更新具有更高的成本，利用OpenRadio更新設備，通過廣域網(wǎng)絡更新設備的固件版本。OpenFlow未來的無線網(wǎng)絡架構將給出的可編程性和光虛擬接入點技術規(guī)范，從而簡化大數(shù)據(jù)平臺的架構。

4 結 論

本文針對大數(shù)據(jù)時代下電力企業(yè)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的靈活性受限的問題，提出了OpenFlow在未來國家電網(wǎng)公司大數(shù)據(jù)平臺應用的方法，從數(shù)據(jù)處理流程、平臺配置等方面開展了研究。在分析OpenFlow模型及功能的基礎上，探討了數(shù)據(jù)平臺中OpenFlow技術的應用方法，并致力于將SDN框架用作實現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)平臺的基礎架構。最后給出OpenFlow技術在電力大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中業(yè)務應用及功能實現(xiàn)的建議方案，為未來國家電網(wǎng)公司建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺提供技術支撐。

[1]左青云， 陳鳴，趙廣松，等.基于OpenFlow的SDN技術研究[J].軟件學報，2013，24(5)：1078-1097.Zuo Qingyun,Chen Ming, Zhao GuangSong, et al.Research on OpenFlow based SDN technologies[J].Journal of Software,2013,24(5):1078-1097.

[2]葛敬國，賀鵬，楊建華，等.通用平臺虛擬路由器轉發(fā)性能測試與改進[J].電子科技大學學報，2014，43(1)：2-6.Ge Jingguo, He Peng, Yang Jianhua, et al.Evaluation and optimizing the forwarding performance of virtual router based on commodity hardware[J].Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2014, 43(1):2-6.

[3]石穎.利用SPIN實現(xiàn)對OpenFlow協(xié)議的形式化驗證[J].計算機安全，2014，33(3)：38-43.Shi Ying.The formal verification of OpenFIowprotocol using SPIN[J].Network & Computer Security,2014(3):38-43.

[4]吳鵬，吳軍民，劉川，等.軟件定義網(wǎng)絡在電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的應用研究[J]，信息技術，2014，24(1)：52-55.Wu Peng, Wu Junmin, Liu Chuan, et al.Research on the application of software defined network in electric power data communication network[J].Information Technology, 2014, 24(1):52-55.

[5]Mattos D M F，F(xiàn)ernandes N C, da Costa V T，et al.OpenFlow Management Infrastructure[C] //OMNI：2011 International Conference Network of the Future conference (NOF)，Paris，F(xiàn)rench：IEEE，2011：28-32.

[6]Braga R，Mota E，and Passito A.Lightweight DDoS flooding attack detection using NOX/OpenFlow[C]// IEEE 35th Conference on Local Computer Networks，Denver：IEEE，2010：408-415.

[7]Suzuki K，Sonoda K，Tomizawa N，et al.A Survey on OpenFlow Technologies [J].IEICE Transactions on Communications， Feb.2014，v E97-B，n 2：375-86.

[8]Chu Y，Tseng M，Chen Y，et al.A novel design for future on-demand service and security[C]//Proceeding of the 12th international conference on communication technology(ICCT).Nanjing，China：IEEE，2010：385-388.

[9]Liu X，Xue H，F(xiàn)eng X，et al.Design of the multi-level security network switch system which restricts covert channel[C]//The 3rd international conference on communications networks and software (ICCSN).Xi’an，China：IEEE，2011：233-237.

[10]Das s，Parulkar G，and McKeown N.Why OpenFlow/SDN Can Succeed Where GMPLS Failed[C] //European Conference and Exhibition on Optical Communication.Optical Society of America，Amsterdam：IEEE，2012：1-3.

[11]Al-Fares M，Radhakrishnan M，Raghavan B，et al.Hedera：dynamic flow scheduling for data center networks[C]//Proceeding of the 7th USENIX conference on Networked systems design and implementation，Goettingen：IEEE，2010：1-2.

[12]Bennesby B，F(xiàn)onseca P，Mota E，et al.An inter-AS routing component for software-defined networks[C] //Proceeding ofnetwork operation and management (NOMS)，Maui, HI：IEEE，2012：824-840.

[13]OpenFlow Wireless.[Online]：http：//www.openflow.org/ wk/index.php/OpenFlow.

[14]Yamasaki Y，Miyamoto Y，Yamato J，et al.Flexible Access Management System for Campus VLAN Based on OpenFlow [C] // Proceeding of the 11th IEEE/ IPSJ International Symposium on Applications and the Internet (SAINT) ，USA：IEEE，2011：347-351.

[15]Yap K-K，Kobayashi M，Underhil D，et al.The Stanford OpenRoads Deployment[C]//Proceeding of the 4th ACM International Workshop on Experimental Evaluation and Characterization，Beijing, China：ACM，2009：21-23.

[16]Yap K K，Sherwood R，Kobayashi M，et al.Blueprint for introducing innovation into wireless mobile networks[C]//Proceeding of thesecond ACM SIGCOMM Workshop on Virtualized Infrastructure Systems and Architectures.New Delhi，India：ACM，2010：44-53.

[17]Huang T-Y，Yap K-K，Dodson B，et al.PhoneNet：a phone-to-phone network for group communication within an administrative domain[C]// Proceeding of the second ACM SIGCOMM Workshop on Networking，Systems，and Applications on Mobile Handhelds.New Delhi，India：ACM，2010：27-31.

[18]Lara A，Kolasani A，Ramamurthy B.Network Innovation using OpenFlow：A Survey[J].IEEE Communications Surveys & Tutorials，2014，16(1)：493-512.

[19]Yap K-K，Huang T-Y，Dodson B，et al.Towards software-friendly networks[C]//Proceeding of the first ACM Asia-Pacific Workshop on Systems，New Delhi， India：ACM，2010：1-5.

[20]Akyildiz Ian F，Wang Pu，Luo Min，et al.A roadmap for traffic engineering in software defined networks [J].Computer Networks，Oct.2014，71：1-30.

[21]Egilmez H E，Gorkemli B，Tekalp A M，et al.Scalable video streaming over OpenFlow networks：An optimization framework for QoS routing[C]//Proceeding of the 18th IEEE International Conference on image processing (ICIP).Brussels：IEEE，2011：11-15.

[22]盛大凱，郄鑫，胡君慧，等.研發(fā)電網(wǎng)信息模型(GIM) 技術，構建智能電網(wǎng)信息共享平臺[J].電力建設.2013，34(8)：1-5.Sheng Dakai, Qie Xin, Hu Junhui et al.Conducting research and development of grid information model (GIM)technology and constructing the sharing platform of smart grid technology information.Electric Power Construction, 2013, 34(8): 1-5.

[23]Lee Chonho，Chen Changbing，Yang Xia.A Workflow Framework for Big Data Analytics：Event Recognition in a Building[C]//Proceeding of2013 IEEE Ninth World Congress on Services，Santa Clara，CA：IEEE，2013：21-28.

尹曉華 (1967)，男，主要研究方向為電力信息化、電力通信規(guī)劃及運行管理；

胡楠(1982)，男，博士，主要從事電力信息化運維工作；

劉為(1984)，男，碩士，主要從事電力系統(tǒng)信息化研究工作；

王萌(1993)，女，碩士研究生，主要從事通信與信息技術研究工作；

祁兵(1965)，男，教授，IEC PC118委員，主要從事智能電網(wǎng)用戶接口與數(shù)據(jù)信息模型相關研究工作；

李彬(1983)，男，講師，主要從事電力系統(tǒng)自動化與信息化相關技術研究工作。

(編輯：張小飛)

Application of OpenFlow in Electric Power Big Data Platform

YIN Xiaohua1, HU Nan1, LIU Wei1, WANG Meng2, QI Bing2, LI Bin2

(1.Information and Communication Branch of State Grid Liaoning Electric Power Supply Co., Ltd., Shengyang 110006, China;2.School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

To solve the flexibility problem of communication network for electric power big data platform, its implementation method in data integration platform was presented according to the research on the technique architecture of OpenFlow.The standardization status and architecture of OpenFlow were analyzed from aspects of data processing and service configuration.The advantage of OpenFlow in future electric power big data platform was analyzed, and the perspectives of SDN functional unit and technology extensibility were also studied.OpenFlow has been included in the key technology of electric power big data platform in State Grid Corporation.OpenFlow Supporting technology and popular SDN controlling protocols can significantly improve the flexibility of electric power service.By decoupling the control plane and data plane, the controlling function can be separated so that the high efficiency requirement of data network efficiency can be satisfied for State Grid Corporation.

electric power big data； OpenFlow; network model； software defined network

國家電網(wǎng)公司科技項目(網(wǎng)絡與信息系統(tǒng)統(tǒng)一模型化管理的研究)。

TM 769

A

1000-7229(2015)03-0043-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.03.008

2014-09-25

2014-10-26