[發明專利]一種SDN網絡中分片報文亂序的處理方法及應用

有效

• 申請號: 201310498492.7
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103532672B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 芮雄麗;張可彥
• 申請（專利權）人: 芮雄麗;張可彥
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/801
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及網絡通信技術，尤其涉及云計算中一種解決SDN網絡中分片報文發送中亂序的處理方法。

背景技術

SDN是軟件定義網絡(Software Defined Network)的英文縮寫，是美國斯坦福大學clean slate研究組提出的一種新型網絡創新架構，其核心技術OpenFlow通過將網絡設備控制面與數據面分離開來，從而實現了網絡流量的靈活控制，為核心網絡及應用的創新提供了良好的平臺。

SDN網絡中，其網絡元素主要包括：控制器(Controller)和OF交換機(OpenFlow Switch)。前者負責收集SDN網絡的拓撲信息、OF交換機的能力和屬性；然后結合網絡控制策略為OF交換機計算并下發轉發路徑(即流表)。后者根據流表，實現報文的接收與轉發；如果遇到流表無法匹配的報文，通常會上送Controller處理。

目前，OpenFlow規范為流表提供的匹配字段主要包括：入端口、源/目的MAC地址、源/目的IP(IPv4和IPv6)、源/目的TCP/UDP(Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol,傳輸控制協議/用戶數據報協議)端口號和MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多協議標簽交換)標簽等。其中TCP/UDP端口號主要用于標識網絡中四層及其四層以上的會話(比如FTP(File Transfer Protocol，文件傳輸協議)會話)。會話中的報文通常以流的方式傳送——即這些報文在傳輸過程中，需要盡量保持原有的順序，對于時間敏感的會話(比如語音流、視頻流等)更是如此。

受OF交換機規格和性能的影響，不同交互機的端口可能具有不同的端口類型和MTU(Maximum Transmission Unit，最大傳輸單元)；因此，報文在從源主機向目的主機傳遞中，經過MTU小的交互機端口時，難免會被分片。根據IP報文分片規則，對于包含四層報文頭(即TCP或UDP頭)的IP報文，經過分片后，只有第一個分片報文是帶有四層信息的，后續報文均不帶四層信息，也就無法結合TCP/UPD端口號確定分片報文所屬的會話(或稱為數據流)了。

根據配置和能力不同，在遇到分片報文是，OF交互機采用的處理方式主要包括：1)丟棄，如果OF交互機不支持分片報文，通常會采用這種處理方式；2)重組后轉發，如果OF交互機支持分報文的重組，通常會等到同一報文中的分片都到達后，重組成完整的報文，然后再轉發；3)上送Controller處理。

丟棄分片報文會引起會話終端；上送Controller不但會增加Controller的消息處理負擔，還會導致報文亂序(比如第二個報文的第一分片會被OF交換機先發送到目的主機，第一個報文的第二或第三分片才會被controller處理，并發送到目的主機)，報文亂序在一定程度上會影響會話質量甚至導致會話中斷。而重組后轉發，首先需要等待一個報文的全部分片到達后才能重組成一個完整的報文，然后才能查詢流表確定轉發端口，在從轉發端口發送前還需要重新進行分片，這不但會增加報文傳送延至時間，重組后再次分片的轉發的方式也增加了系統開銷。

針對OF規范中對分片報文處理的不足，本發明提出了一種SDN網絡中，分片報文的處理方法，可以避免流標識丟失引起的報文亂序、重傳甚至會話中斷。

發明內容

所要解決的技術問題：針對同一個流中分片報文與其他報文沿著不同的轉發路徑轉發引起的報文亂序、重傳甚至會話終端問題本發明提供了一種SDN網絡中分片報文亂序的處理方法及應用。

技術方案：為了解決以上問題本發明提供了一種SDN網絡中分片報文亂序的處理方法,其特征在于：包括以下內容

①下發轉發路徑的PMTU“Path MTU，路徑MTU”和分片規則，包括：

根據從其控制的OF交換機收集到的拓撲信息和端口屬性，Controller為每條流所經過的轉發路徑計算PMTU；其中PMTU等于該流所經過的SDN轉發路徑上各個OF交換機端口的最小值；Controller將該PMTU作為該流對應的流表的一個屬性下發到轉發路徑的OF交換機上，并控制OF交換機在沿著該路徑轉發報文時，如果進行報文分片，則分片大小不能超過該PMTU；

②該進入SDN網絡的流中的報文添加流id，包括：