[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)可編程能力的OpenFlow網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310248700.8
• 申請(qǐng)日: 2013-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103347013A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文東;龔向陽(yáng);闕喜戎;馮龍;李鴻赟;周通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06;H04L12/70
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

1.一種增強(qiáng)可編程能力的OpenFlow網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括兩個(gè)裝置：網(wǎng)絡(luò)控制器和位于底層的交換機(jī)；其特征在于：該系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器和交換機(jī)分別進(jìn)行擴(kuò)展：在網(wǎng)絡(luò)控制器增設(shè)：協(xié)議解析配置模塊、數(shù)據(jù)包處理編程模塊、隊(duì)列資源配置模塊和鏈路層協(xié)議配置模塊；在交換機(jī)增設(shè)與網(wǎng)絡(luò)控制器中所述四個(gè)模塊分別相對(duì)應(yīng)的四個(gè)模塊：協(xié)議解析模塊、數(shù)據(jù)包處理流水線模塊、輸出隊(duì)列模塊和鏈路層協(xié)議解析模塊，藉由該四組八個(gè)對(duì)應(yīng)模塊的協(xié)作配合，使得該OpenFlow網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠部署多個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與協(xié)議無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并增加網(wǎng)絡(luò)的可編程性；其中：

協(xié)議解析配置模塊和協(xié)議解析模塊，用于配置和解析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并對(duì)交換機(jī)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)解析，提取網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的關(guān)鍵字段，以與流水線中的流表相匹配；

數(shù)據(jù)包處理編程模塊和數(shù)據(jù)包處理流水線模塊，用于處理網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的傳輸，共同完成交換機(jī)流表對(duì)數(shù)據(jù)包的匹配和處理；

隊(duì)列資源配置模塊和輸出隊(duì)列模塊，用于為網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流提供QoS保障、并以軟件定義的方式配置OpenFlow網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中的隊(duì)列參數(shù)，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流進(jìn)行流量整形；

鏈路層協(xié)議配置模塊和鏈路層協(xié)議解析模塊，用于配置和解析OpenFlow網(wǎng)絡(luò)使用的不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，隱藏網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的差異。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述協(xié)議解析配置模塊負(fù)責(zé)下發(fā)擴(kuò)展的OpenFlow消息，配置與解析交換機(jī)使用的多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；該協(xié)議解析模塊接受網(wǎng)絡(luò)控制器通過(guò)擴(kuò)展的OpenFlow消息對(duì)其使用的協(xié)議解析表進(jìn)行的添加、刪除和修改，并采用軟件定義的方式配置交換機(jī)的協(xié)議解析功能；

所述協(xié)議解析模塊負(fù)責(zé)解析網(wǎng)絡(luò)控制器的協(xié)議配置消息和預(yù)解析進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包，還負(fù)責(zé)維護(hù)多個(gè)協(xié)議解析表和提取每個(gè)協(xié)議的特定關(guān)鍵字段，每個(gè)協(xié)議解析表分別負(fù)責(zé)解析一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；并根據(jù)控制器配置的協(xié)議解析表對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議解析和提取關(guān)鍵字段；故該協(xié)議解析模塊的輸入是原始的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，其輸出是提取了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議關(guān)鍵字段的結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述協(xié)議解析配置模塊配置協(xié)議解析表的擴(kuò)展OpenFlow消息結(jié)構(gòu)包括下述三個(gè)字段：

消息頭Header，采用OpenFlow協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)Header，并擴(kuò)展其type類型：表示為協(xié)議解析表配置的消息；或者為擴(kuò)展OpenFlow協(xié)議的Experimenter消息：表示為協(xié)議解析表的配置；

指令Command，用于設(shè)定該消息能夠執(zhí)行的操作Action，包括：創(chuàng)建協(xié)議解析表中的新表Create、修改已有表Modify和刪除表Delete；

協(xié)議內(nèi)容描述，采用包括基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML的NetPDL語(yǔ)言描述協(xié)議中的信息和需要提取的協(xié)議字段。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述數(shù)據(jù)包處理編程模塊負(fù)責(zé)用軟件定義交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)包的新操作Action，通過(guò)擴(kuò)展的OpenFlow協(xié)議將數(shù)據(jù)包處理Action下發(fā)到指定交換機(jī)，軟件定義交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)包處理操作；

所述數(shù)據(jù)包處理流水線模塊用于將交換機(jī)中多個(gè)流表劃分成多個(gè)不同流水線，以隔離分屬于不同虛擬網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)流和隔離網(wǎng)絡(luò)資源，并按照流表項(xiàng)匹配結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包，再對(duì)匹配的數(shù)據(jù)包執(zhí)行流表項(xiàng)中的設(shè)定操作，對(duì)數(shù)據(jù)包執(zhí)行軟件定義的操作；數(shù)據(jù)包處理流水線模塊的輸入是協(xié)議解析模塊輸出的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包，其輸出是網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)包處理編程模塊配置的交換機(jī)Action?set的擴(kuò)展OpenFlow消息結(jié)構(gòu)包括下述三個(gè)字段：

消息頭Header，采用OpenFlow協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)Header，并擴(kuò)展其type類型：表示為交換機(jī)處理數(shù)據(jù)的Action配置消息；或者擴(kuò)展OpenFlow協(xié)議的Experimenter消息：表示為這種配置消息；

指令Command，用于設(shè)定該消息執(zhí)行的操作，包括：Create、Modify和Delete，即分別為創(chuàng)建一個(gè)新的Action、修改和刪除交換機(jī)中的一個(gè)Action；

操作Action描述，為對(duì)數(shù)據(jù)包的處理代碼，用于指明處理過(guò)程和Action需要接受的參數(shù)列表。