[發明專利]用于對不同技術領域的信息物理網絡、特別是工業自動化網絡進行軟件定義聯網的方法、軟件代理、聯網設備和SDN控制器

在審

• 申請號: 201680089927.4
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN109845201A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: A.M.豪尤;H-P.胡特;E.薩基克;A.格魯納
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張健;劉春元

為了擴展信息物理、相應地工業自動化網絡的“軟件定義聯網”，使得聯網的質量被改善高達工業級，并且其解決了在本申請的引言部分中所討論的一堆問題，所提出的是：將在包括信息物理網絡（NW）中的操作系統（OPS）的聯網設備（NWD）上運行/由該聯網設備（NWD）托管的App和/或虛擬機的操作系統資源的使用控制與控制經修改的SDN系統（SDNS）合并，從而將常規的SDN系統擴展到在每個應用基礎上提供的信息物理網絡內的“端到端”通信；以及從適配于這些環境和要求的SDN控制器（SDNC）來控制所有這些。該合并由軟件代理（SWA）實現，該軟件代理（SWA）作為被分配給聯網設備（NWDD）中的操作系統（OPS）的附加邏輯和配置元件，從而管理聯網設備以及在聯網設備上運行/由聯網設備托管的App和/或虛擬機的屬性，這允許引入靈活數據模型，并且除了由轉發規則管理協議所提供的所有特征外，還使得能夠實現與App和/或虛擬機、容器實例化、信息物理網絡相關的電器的配置等有關的遠程訪問管理。

本發明涉及根據權利要求1的前序部分的用于對不同技術領域的信息物理網絡（cyber-physical）進行軟件定義聯網的方法、根據權利要求9的前序部分的用于對不同技術領域的信息物理網絡進行軟件定義聯網的軟件代理、根據權利要求17的前序部分的用于對不同技術領域的信息物理網絡進行軟件定義聯網的聯網設備、以及根據權利要求24的前序部分的用于對不同技術領域的信息物理網絡進行軟件定義聯網的SDN控制器。

一般而言，并且根據出版物“Software-Defined Networking Guide”；World WideTechnology，Inc.；2014；第1至20頁，由開放網絡基金會（Open Networking Foundation）（ONF）推廣的“Software Defined Networking (SDN)”具有兩個特性——（i）控制平面與實現在設備上的數據平面分離，以及（ii）單個控制平面管理多個網絡設備。

這樣說，SDN本質上專注于使用通信協議（諸如OpenFlow?）的SDN控制器作為它們與網絡設備的“南向接口”。

SDN控制器是在至少一個服務器上運行的軟件程序，其配置和控制多個網絡設備。通過表述“南向（Southbound）”，注意到SDN控制器與網絡設備之間的通信信道的建立。除了“南向接口”之外，SDN控制器還包括“北向接口”，該北向接口是用以將SDN控制器的動作引導朝向底層網絡的請求服務的用戶和編程接口。

所引用的協議在某種程度上是下述通信信道：該通信信道在網絡設備（諸如交換機、路由器或網關）與SDN控制器之間使用傳輸控制協議（TCP），以控制網絡設備從SDN控制器的轉發路徑。這是通過規定數據分組的報頭上的眾多匹配以及利用動作列表而達成和實現的。這些動作指定數據分組是否要通過使用流表而被修改、泛洪、丟棄以及被輸出到一個或多個端口。可以在數據分組到達網絡設備之前主動地、或者在數據分組已經由網絡設備接收到之后反應式地使用流表。在反應式模式中，數據分組被拷貝并發送到SDN控制器以進行進一步分析，并且SDN控制器將流元素發送到網絡設備來處理數據分組。可以對SDN控制器進行編程以使用反應式處理和主動處理的組合。對于該處理，網絡設備包括代理，該代理通常是下述軟件程序：其在網絡設備上運行以終止來自SDN控制器的通信信道或者在服務器上的軟件中運行的“應用編程接口（API）”。進而，該代理與在聯網設備上運行的操作系統通信，該聯網設備有時被稱為網絡元件。

特定于SDN的通信協議（諸如OpenFlow?）專注于提供用以配置轉發路徑和基本的基于流的分組匹配和過濾的措施。除轉發配置外，OpenFlow?還支持基本網絡QoS（服務質量），例如通過諸如“差分服務代碼點（DSCP；DiffServ）”標記、流量計量和快速重新路由之類的機制進行的通用流量優先級劃分。

OpenFlow?協議不僅是處理SDN原則的孤單實體。SDN的目標是使得能夠實現對網絡設備的更高程度的控制。這可以通過OpenFlow?來達成，但是它并不如已經所述的那樣，是用以達成或完成該目標的僅有工具。