基于SDN實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)的方法、系統(tǒng)、Openflow交換機及服務(wù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)領(lǐng)域，尤指一種基于SDN實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)的方法、系統(tǒng)、Openflow交換機及服務(wù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,簡稱SDN)是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，是針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和架構(gòu)的一場變革。SDN的架構(gòu)理念是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)控制分離，采用集中的SDN控制器通過Openflow協(xié)議控制網(wǎng)絡(luò)，通過在SDN控制器上提供網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能，并提供應(yīng)用編程接口，方便進行網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新。圖1為現(xiàn)有技術(shù)SDN架構(gòu)示意圖，如圖1所示，由SDN控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的交換機、路由器等包含的控制功能；網(wǎng)絡(luò)中的交換機、路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)功能從基礎(chǔ)設(shè)施層剝離，由Openflow交換機實現(xiàn)。在SDN中，SDN控制器統(tǒng)一管理所有的Openflow交換機,形成新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0003]現(xiàn)有SDN中使用的IP地址，既作為網(wǎng)絡(luò)層的通信終端主機網(wǎng)絡(luò)接口在網(wǎng)絡(luò)拓撲中的位置標(biāo)識，又作為傳輸層主機網(wǎng)絡(luò)接口的身份標(biāo)識，SDN控制器根據(jù)IP地址生成路由表，供報文轉(zhuǎn)發(fā)。采用這種方式，當(dāng)主機位置移動時，主機的IP地址發(fā)生變化，SDN控制器需要重新計算路由，路由變化，會導(dǎo)致終端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷，同時，通信終端主機的身份標(biāo)識也發(fā)生變化，這加大了根據(jù)身份標(biāo)識進行報文轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管的難度。
[0004]綜上所述，目前SDN以IP地址作為網(wǎng)絡(luò)層的位置標(biāo)識和傳輸層的身份標(biāo)識，使IP地址的語義過載問題日益嚴重。另外，當(dāng)主機頻繁移動時，IP地址頻繁變化，不僅加重了SDN控制器的負載，也影響根據(jù)身份標(biāo)識進行報文轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于SDN實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)的方法、系統(tǒng)及服務(wù)器。通過實現(xiàn)SDN的身份和位置分離，進行報文轉(zhuǎn)發(fā)，能夠降低SDN控制器路由負載。
[0006]為了達到本申請的目的，本發(fā)明提供一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)的方法，包括:
[0007]源Openflow交換機根據(jù)端口信息確定接收到的數(shù)據(jù)報文為用戶的報文；
[0008]當(dāng)報文中的目的身份標(biāo)識命中映射流表，從映射流表中獲得與目的身份標(biāo)識對應(yīng)的目的位置標(biāo)識；
[0009]在獲得的目的位置標(biāo)識為源Openflow交換機的位置標(biāo)識時，根據(jù)目的身份標(biāo)識對應(yīng)的端口信息，發(fā)送報文到目的用戶；否則，封裝并發(fā)送報文到目的位置標(biāo)識對應(yīng)的目的Openflow交換機,在目的Openflow交換機解封裝報文，以根據(jù)目的用戶的端口信息發(fā)送報文到目的用戶。
[0010]進一步地,該方法之前還包括:
[0011]用戶所在用戶終端UE上傳用戶識別符到SDN控制器，SDN控制器根據(jù)用戶識別符向服務(wù)器獲取用戶的身份標(biāo)識；
[0012]服務(wù)器建立用戶身份標(biāo)識和所述源Openflow交換機的位置標(biāo)識的對應(yīng)關(guān)系、存儲在用戶的映射流表中，并經(jīng)由SDN控制器將用戶的映射流表下發(fā)給SDN中的Openflow交換機。
[0013]進一步地，根據(jù)端口信息確定接收的數(shù)據(jù)報文為用戶的報文之前，該方法還包括:分配用戶的報文與Openflow交換機的報文采用不同的端口區(qū)間的端口 ；
[0014]用戶的報文為:用戶發(fā)送的未封裝的報文；
[0015]Openflow交換機的報文為:封裝有用戶位置標(biāo)識的報文。
[0016]進一步地，報文至少包含:報文頭部和報文內(nèi)容；
[0017]報文頭部至少包含:源身份標(biāo)識、目的身份標(biāo)識、源端口信息、目的端口信息、協(xié)議類型。
[0018]進一步地，當(dāng)報文中的目的身份標(biāo)識未命中映射流表時，該方法還包括:
[0019]源Openflow交換機發(fā)送包含目的身份標(biāo)識的Packet_in消息到SDN控制器，SDN控制器向服務(wù)器查詢目的身份標(biāo)識對應(yīng)的目的位置標(biāo)識；
[0020]SDN控制器下發(fā)Packet_out消息及第一 Flow_mod消息給源Openflow交換機,及第二 Flow_mod消息給目的Openflow交換機，以進行報文轉(zhuǎn)發(fā)。
[0021]進一步地，第一 Flowjnod消息包含:攜帶目的身份標(biāo)識和目的位置標(biāo)識的映射流表、攜帶目的位置標(biāo)識的封裝流表及攜帶源位置標(biāo)識的解封裝流表。
[0022]第二 Flowjnod消息包含:攜帶源身份標(biāo)識和源位置標(biāo)識的映射流表、攜帶源位置標(biāo)識的封裝流表及攜帶目的位置標(biāo)識的解封裝流表。
[0023]進一步地，SDN控制器根據(jù)所述源位置標(biāo)識和所述目的位置標(biāo)識，計算源Openflow交換機到目的Openflow交換機的通信路徑，當(dāng)通信路徑為非直達時，該方法還包括:所述SDN控制器下發(fā)包含源位置標(biāo)識對應(yīng)的端口信息，和目的位置標(biāo)識對應(yīng)的端口信息給通信路徑中的所有中間Openflow交換機。
[0024]進一步地，Packet_in消息包含:報文或報文在Openflow交換機的緩存ID,和包含目的身份標(biāo)識的match字段。
[0025]進一步地，當(dāng)源Openflow交換機未命中映射流表時，該方法還包括，當(dāng)源Openflow交換機配置為緩存報文且緩存足夠時，對報文進行緩存，將報文的緩存ID上送給SDN控制器；當(dāng)源Openflow交換機配置為不緩存報文或緩存不足時，將報文作為事件附帶內(nèi)容上送到SDN控制器。
[0026]進一步地,服務(wù)器生成下發(fā)過映射流表的Openflow交換機列表信息,該方法還包括，當(dāng)SDN控制器接收到UE的位置標(biāo)識發(fā)生變化時，發(fā)送更新的位置標(biāo)識到服務(wù)器以更新映射流表，并根據(jù)生成的列表信息下發(fā)更新映射流表給列表中的Openflow交換機。
[0027]進一步地，當(dāng)Openflow交換機檢測到用戶離線消息時,該方法還包括:0penflow交換機上傳Port_state到SDN控制器，SDN控制器向服務(wù)器發(fā)送刪除該用戶的映射流表的信息；
[0028]服務(wù)器刪除該用戶映射流表信息，SDN控制器生成并下發(fā)第三FL0W_M0D消息給所述列表信息的列表中的Openflow交換機，以刪除該用戶的映射流表的信息。
[0029]進一步地，該方法還包括:所述服務(wù)器為與SDN控制器交互連接的網(wǎng)元；或，
[0030]設(shè)置于SDN控制器內(nèi)部的功能模塊。
[0031]另一方面，本申請還提供一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)，包括:用戶終端UE、SDN控制器、服務(wù)器及Openflow交換機；其中，
[0032]UE,用于發(fā)送報文到Openflow交換機；
[0033]Openflow交換機包含:報文判斷單元、命中單元、端口信息單元、封裝單元、解封裝單元及報文轉(zhuǎn)發(fā)單元；其中，
[0034]報文判斷單元，用于接收數(shù)據(jù)報文時根據(jù)端口信息確定接收的報文為用戶的報文，還是Openflow交換機的報文；
[0035]命中單元，用于根據(jù)報文中的目的身份標(biāo)識命中映射流表，從映射流表中獲得與目的身份標(biāo)識對應(yīng)的目的位置標(biāo)識；
[0036]端口信息單元，用于在獲得的目的位置標(biāo)識為源Openflow交換機的位置標(biāo)識時，從報文中讀取目的身份標(biāo)識對應(yīng)的端口信息；從解封裝的報文中讀取目的身份標(biāo)識對應(yīng)的端口信息；
[0037]封裝單元，用于在獲得的目的位置標(biāo)識不是源Openflow交換機的位置標(biāo)識時，封裝并發(fā)送報文到目的位置標(biāo)識對應(yīng)的目的Openflow交換機；
[0038]解封裝單元，用于將封裝報文進行解封裝；
[0039]報文轉(zhuǎn)發(fā)單元，用于根據(jù)端口信息單元的端口信息，發(fā)送報文到目的用戶；
[0040]服務(wù)器，包括:映射流表單元和流表下發(fā)單元；其中，
[0041]映射流表單元，用于生成用戶身份標(biāo)識和位置標(biāo)識的映射流表；
[0042]流表下發(fā)單元，用于將映射流表下發(fā)到SDN控制器；
[0043]SDN控制器，包括:流表轉(zhuǎn)發(fā)單元，用于將服務(wù)器下發(fā)的映射流表轉(zhuǎn)發(fā)到Openflow交換機。
[0044]進一步地，Openflow交換機還包括:識別符獲取單元、位置標(biāo)識上傳單元和端口分配單元；相應(yīng)地，所述SDN控制器還包括數(shù)據(jù)通信接口 ；所述服務(wù)器還包括分配單元；其中，
[0045]識別符獲取單元，用于在UE登錄時，獲取UE的用戶識別符，通過SDN控制器發(fā)送到服務(wù)器；
[0046]位置標(biāo)識上傳單元，用于在UE登錄時，通過SDN控制器上傳位置標(biāo)識；
[0047]端口分配單元，用于UE登錄時，分配給UE相應(yīng)的端口 ；
[0048]服務(wù)器的分配單元，用于用戶終端UE登錄時，獲取用戶識別符分配給用戶相應(yīng)的身份標(biāo)識；
[0049]SDN控制器的數(shù)據(jù)通信接口，用于Openflow交換機的識別符獲取單元、位置標(biāo)識上傳單元及端口信息單元傳輸信息到服務(wù)器。
[0050]進一步地,端口分配單元具體用于,分配給用戶的報文與Openflow交換機的報文不同的端口區(qū)間的端口；
[0051]用戶的報文為:用戶發(fā)送的未封裝的報文；
[0052]Openflow交換機的報文為:封裝有用戶位置標(biāo)識的報文。
[0053]進一步地，報文至少包含:報文頭部和報文內(nèi)容；
[0054]所述報文頭部至少包含:源身份標(biāo)識、目的身份標(biāo)識、源端口信息、目的端口信息、協(xié)議類型。
[0055]進一步地，Openflow交換機還包括:數(shù)據(jù)消息單元；SDN控制器還包括:反饋觸發(fā)單元、相關(guān)信息單元；其中，
[0056]數(shù)據(jù)消息單元，用于當(dāng)命中單元未命中映射流表時，發(fā)送包含目的身份標(biāo)識的Packetjn消息到SDN控制器，以通過SDN控制器從服務(wù)器的數(shù)據(jù)流表單元中獲取目的身份標(biāo)識對應(yīng)的目的位置標(biāo)識；
[0057]SDN控制器的反饋觸發(fā)單元,用于下發(fā)Packet_out消息給源Openflow交換機，使源Openflow交換機接收第一 Flow_mod消息；同時，發(fā)送第二 Flow_mod消息給目的Openflow交換機；
[0058]相關(guān)信息單元,用于發(fā)送第一 Flow_mod消息給源Openf low交換機的命中單元、封裝單元及解封裝單元；發(fā)送第二 Flow_mod消息給目的Openflow交換機以進行報文轉(zhuǎn)發(fā)的命中單元、封裝單元及解封裝單元。
[0059]進一步地，第一 Flowjnod消息包含:攜帶目的身份標(biāo)識和目的位置標(biāo)識的映射流表、攜帶目的位置標(biāo)識的封裝流表及攜帶源位置標(biāo)識的解封裝流表；
[0060]第二 Flowjnod消息包含:攜帶源身份標(biāo)識和源位置標(biāo)識的映射流表、攜帶源位置標(biāo)識的封裝流表及攜帶目的位置標(biāo)識的解封裝流表。
[0061]進一步地，SDN控制器還包括:計算路徑單元和中間信息單元；其中
[0062]計算路徑單元，用于根據(jù)所述源位置標(biāo)識和所述目的位置標(biāo)識，計算源Openflow交換機到目的Openflow交換機的通信路徑；
[0063]中間信息單元，用于當(dāng)通信路徑為非直達時，下發(fā)包含源位置標(biāo)識對應(yīng)的端口信息和目的位置標(biāo)識對應(yīng)的端口信息的Openflow交換機的報文給通信路徑中的所有中間Openflow交換機。
[0064]進一步地，Packet_in消息包含:報文或報文在Openflow交換機的緩存ID,和包含目的身份標(biāo)識的match字段。
[0065]進一步地,源Openflow交換機還包括緩存處理單元,用于在命中單元未命中映射流表時，當(dāng)源Openflow交換機配置為緩存報文且緩存足夠時，對報文進行緩存，將報文的緩存ID上送給SDN控制器；當(dāng)源Openflow交換機配置為不緩存報文或緩存不足時，將報文作為事件附帶內(nèi)容上送到SDN控制器。
[0066]進一步地，SDN控制器還包括記錄單元,用于生成下發(fā)過映射流表的Openflow交換機列表信息；
[0067]Openflow交換機的位置標(biāo)識上傳單元，還用于上傳UE移動時更新的位置標(biāo)識到服務(wù)器的映射流表單元；
[0068]映射流表單元，還用于重新生成更新位置標(biāo)識與身份標(biāo)識的映射流表信息。
[0069]進一步地，Openflow交換機還包括離線消息單元，相應(yīng)地，SDN控制器還包括離線處理單元；其中，
[0070]離線消息單元,用于當(dāng)Openflow交換機檢測到用戶離線消息時,上傳Port_state信息到SDN控制器；