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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310248700.8
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103347013A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 王文東;龔向陽;闕喜戎;馮龍;李鴻赟;周通
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/70
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本發(fā)明涉及一種擴展并增強現(xiàn)有OpenFlow網(wǎng)絡的技術，確切的說，涉及一種為現(xiàn)有OpenFlow網(wǎng)絡增強可編程能力的OpenFlow網(wǎng)絡系統(tǒng)和方法，本發(fā)明擴展的OpenFlow網(wǎng)絡中能夠支持多個具有不同的尋址、路由機制和不同的網(wǎng)絡體系結構的異構網(wǎng)絡，同時還增強了現(xiàn)有OpenFlow網(wǎng)絡的可軟件定義的范疇和可編程性，屬于網(wǎng)絡通信技術領域。

背景技術

SDN（Software?Defined?Network）為軟件定義網(wǎng)絡，包括兩部分架構：由網(wǎng)絡控制器組成的控制網(wǎng)絡與底層的交換機組成的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。它將傳統(tǒng)網(wǎng)絡中的智能集中在由網(wǎng)絡控制器組成的控制網(wǎng)絡中，底層的交換機不具有任何網(wǎng)絡智能，僅僅按照網(wǎng)絡控制器的指令轉發(fā)數(shù)據(jù)。

基于OpenFlow協(xié)議的OpenFlow網(wǎng)絡是SDN的一種實現(xiàn)方式。

參見圖1，介紹現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡的結構組成：包括網(wǎng)絡控制器和底層的交換機，其中，網(wǎng)絡控制器組成的控制網(wǎng)絡可視為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡用戶可使用網(wǎng)絡控制器向上層業(yè)務提供的標準SDN?API進行編程，也就是使用軟件定義的方式開發(fā)網(wǎng)絡應用。而底層的交換機不具備任何網(wǎng)絡智能，它只能按照OpenFlow網(wǎng)絡控制器下發(fā)的流表對數(shù)據(jù)包進行解析、匹配和轉發(fā)。

現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡控制器對交換機數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的軟件定義能力存在諸多局限和不足：

1、OpenFlow網(wǎng)絡支持的網(wǎng)絡體系結構有限，現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡僅僅支持傳統(tǒng)的傳輸控制協(xié)議TCP/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP（Transmission?Control?Protocol/Internet?Protocol）的網(wǎng)絡體系結構，不支持非IP的網(wǎng)絡體系結構。網(wǎng)絡用戶不能根據(jù)自己需求在網(wǎng)絡中以軟件定義的方式部署不同體系架構的異構網(wǎng)絡。

2、OpenFlow協(xié)議不能通過軟件定義的方式規(guī)定交換機對數(shù)據(jù)包的處理方式，僅僅能夠使用OpenFlow協(xié)議規(guī)范的幾種Action對數(shù)據(jù)包進行簡單的處理。

3、OpenFlow協(xié)議不能通過軟件定義的方式管理交換機上的各種網(wǎng)絡資源（如交換機端口上的隊列），不能保障網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流的QoS參數(shù)。

4、OpenFlow網(wǎng)絡協(xié)議只能基于以太網(wǎng)的二層協(xié)議，不能基于其他的鏈路層協(xié)議（例如，光網(wǎng)絡二層協(xié)議和3GPP中的L2協(xié)議），開發(fā)者不能通過軟件定義的方式對OpenFlow網(wǎng)絡依賴的鏈路層協(xié)議進行編程。

下面通過具體的場景，說明現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡缺乏足夠的可軟件定義功能，難以適應軟件定義網(wǎng)絡的需求。

場景1（參見圖2）：現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡中要部署一種異構體系網(wǎng)絡時，該異構網(wǎng)絡使用一種新的使用IPv4頭封裝的網(wǎng)絡協(xié)議Proto-A進行端到端的數(shù)據(jù)傳輸。但是，使用現(xiàn)有的OpenFlow協(xié)議，網(wǎng)絡控制器無法采用軟件定義方式配置交換機解析和轉發(fā)網(wǎng)絡協(xié)議Proto-A的數(shù)據(jù)包。這就要為OpenFlow網(wǎng)絡提供一種新的使網(wǎng)絡控制器能配置交換機解析和轉發(fā)多種網(wǎng)絡協(xié)議的處理機制。

場景2（參見圖3）：在現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡中使用隧道技術時，要在隧道入口處為IPv6數(shù)據(jù)包封裝一個IPv4頭，并在隧道出口處去掉該封裝的IPv4頭而恢復原來的IPv6數(shù)據(jù)包。使用現(xiàn)有的OpenFlow協(xié)議不能用軟件定義的方式擴展交換機對數(shù)據(jù)包的處理的Action，完成隧道的封裝和解封裝。也就是，現(xiàn)有OpenFlow網(wǎng)絡不能通過軟件定義的方式配置這種隧道場景。

場景3：OpenFlow網(wǎng)絡中部署一個話音業(yè)務時，現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡使用的OpenFlow協(xié)議不能配置物理鏈路的帶寬和隊列的丟包率，無法保障話路的可靠帶寬。也就是，這種場景下的現(xiàn)有OpenFlow網(wǎng)絡不能通過軟件定義的方式配置一條數(shù)據(jù)流使用的網(wǎng)絡資源，以保障數(shù)據(jù)流的QoS參數(shù)。

場景4：現(xiàn)有的OpenFlow網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡協(xié)議格式只能依賴于以太網(wǎng)的鏈路層協(xié)議，不支持其他的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。用戶應該能夠使用軟件定義的方式配置交換機，使得交換機能夠理解多種鏈路層協(xié)議，從而使交換機能夠轉發(fā)來自多種網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)包。

發(fā)明內(nèi)容