[發明專利]SDN二層轉發方法及系統

有效

• 申請號: 201610132969.3
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN107181681B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 曹靜
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04L45/00
• 分類號: H04L45/00;H04L45/74
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 薛祥輝

本發明公開了一種SDN二層轉發方法及系統。該方法包括：控制器向源主機進行地址解析協議APR代答時，將發送到源主機的ARP應答中的目的主機MAC地址設置為預先生成的代理MAC地址；源主機和目的主機將代理MAC地址作為目的主機MAC地址對交互數據包進行封裝，并發送到交換機；交換機根據控制器發送的轉發表對封裝有代理MAC地址的交互數據包在源主機和目的主機之間進行轉發，其中，轉發表用于指示封裝有代理MAC地址的ICMP三層數據包的轉發路徑。借助于本發明的技術方案，能夠減小交換機查找轉發表的規模，提高交換機查表轉發報文的性能，進一步降低維護轉發表的難度和工作量。

技術領域

本發明涉及計算機網絡技術領域，特別是涉及一種SDN二層轉發方法及系統。

背景技術

軟件定義網絡(Software Defined Network，簡稱為SDN)是當前通信領域研究的熱點技術。SDN包括控制面的控制器(Controller，簡稱C)和轉發面的交換機(Switch，簡稱SW或者S)兩部分構成。根據當前SDN技術的定義，控制器Controller和交換機Switch之間通過OPENFLOW(簡稱OF)協議下發控制指令，指導交換機上的數據流轉發；控制器還通過網絡配置協議(Network Configuration Protocol，Netconfig)來對交換機SW上進行參數配置等。其中，OF協議是美國斯坦福大學于2008年提出的一種轉發/控制分離協議，外置控制面實體采用OF協議控制轉發面設備實現各種轉發邏輯，而轉發面設備主要功能就是根據OF控制器下發的流表執行受控轉發。其可以在控制面采用軟件編程實現各種復雜的網絡應用，例如虛擬數據中心(Virtual Data center，簡稱VDC)，業務鏈(Service Function Chain，簡稱SFC)，虛擬租戶網絡(Virtual Tenant Network，簡稱VTN)等。

圖1是現有技術中對SDN網絡實際使用的場景示意圖，其中，ER1(External Route,外部路由器)、ER2是不受控的路由器。CSW1(Core Switch,核心交換機)、CSW2是受控的OPENFLOW物理交換機，TSW1(Tor Switch,接入交換機)、TSW2、TSW3…TSWN是受控的域內N臺OPENFLOW物理交換機，每個TSW下掛M個主機/服務器，控制器(Controller)于受控交換機相連的虛線代表控制面，交換機之間的實線代表數據面。現網中，TSW作為底層交換機數量龐大，可以是幾百甚至上千臺。TSW下掛的主機/服務器數量眾多，可以達到上千臺之多。不同TSW下掛的主機/服務器之間可以屬于同一個網段，也可以分屬不同網段。共同點是相同TSW下的主機/服務器能夠正常通信，不同TSW下的主機/服務器也能夠正常通信。圖2是現有技術中在控制器上沒有目的主機的MAC地址時同一網段服務器大二層的純二層交換的信令流程圖，交換機TSW1下H1主機到交換機TSW2下的H2主機的通信。主機之間的通信分兩種場景，第一種場景是控制器上沒有目的主機的MAC地址，其基本步驟描述如下：

步驟201，H1主機發送ARP請求，ARP消息在TSW1上送控制器，控制器查詢ARP表，檢查是否存在ARP Request的MAC地址條目記錄，如果控制器沒有查到和H2主機IP地址匹配的MAC地址，控制器就將ARP消息廣播，廣播接口包括所有WA的trunk口(接server的口)。

步驟202，控制器因為接收到H1主機的ARP請求，發現并學習到發送ARP請求的H1主機的MAC地址，通過控制器的SPF算法計算二層轉發報文的路徑。根據SPF計算出來的路徑，控制器需要往SPF計算路徑上所有的交換機上下發H1主機的MAC的二層轉發表。

步驟203，應答ARP的H2主機與發起ARP請求的H1主機在不同的TSW下面,對應IP的H2主機應答ARP請求。控制器收到H2主機的ARP reply,發現并學習到H2主機的MAC地址，通過控制器的SPF算法計算二層轉發報文的路徑。

步驟204，控制器根據SPF計算的二層轉發報文的路徑，控制器往路徑上所有的交換機上下發對應H2主機的MAC的二層轉發表。