[發(fā)明專利]一種軟件定義網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包路徑重構(gòu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711348079.7
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108199970B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高藝;董瑋;卜佳俊;陳純;靖遠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04L12/751
• 分類號: H04L12/751;H04L12/801;H04L12/24
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種軟件定義網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包路徑重構(gòu)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1.將軟件定義網(wǎng)絡(luò)初始化，具體是：

步驟11：軟件定義網(wǎng)絡(luò)中的控制器根據(jù)真實網(wǎng)絡(luò)拓撲的大小給網(wǎng)絡(luò)中的每一個交換機/路由器分配一個ID，用合適比特數(shù)大小的二進制數(shù)表示；

步驟12：控制器為網(wǎng)絡(luò)中的交換機/控制器配置相應(yīng)的流表，流表中的每一行對應(yīng)一條交換機/路由器的對數(shù)據(jù)包的操作規(guī)則，包括數(shù)據(jù)包修改和轉(zhuǎn)發(fā)；

步驟2.運行軟件定義網(wǎng)絡(luò)，具體有：

步驟21.發(fā)送端生成并發(fā)送數(shù)據(jù)包；具體包括：

步驟211：發(fā)送端將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流特征信息發(fā)送給控制器，數(shù)據(jù)流特征信息主要包括源IP地址、目標IP地址、數(shù)據(jù)流大小；

步驟212：控制器依據(jù)收到的數(shù)據(jù)流特征信息和網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，比較重構(gòu)路徑所需的數(shù)據(jù)包額外信息開銷，決定使用的算法，即壓縮哈希匹配算法或連續(xù)比特填充算法，以及用于路徑重構(gòu)的新增數(shù)據(jù)包頭的字段分配，并反饋給發(fā)送端包含相應(yīng)信息的指令；

步驟213：發(fā)送端根據(jù)控制器的反饋指令，在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包內(nèi)新增一個數(shù)據(jù)包頭，其中1個字節(jié)用于方法標記，1-5個字節(jié)用于記錄路徑信息；如果使用壓縮哈希匹配算法，則將方法標記的字節(jié)中將第一位置為1；如果使用連續(xù)比特填充算法，則將方法標記的字節(jié)中將第一位置為0；

步驟22.交換機/路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；具體步驟包括：

步驟221：交換機/路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，如果沒有出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障或擁塞的情況，則按照已配置的路由規(guī)則進行轉(zhuǎn)發(fā)，并檢查數(shù)據(jù)包內(nèi)的新增包頭，如果沒有bPAT字段，繼續(xù)查看方法標記字段的第一位，1則執(zhí)行步驟222,0則執(zhí)行步驟223；如果有bPAT字段，則執(zhí)行步驟224；若出現(xiàn)故障或擁塞的情況，交換機/路由器自主決定一個狀態(tài)良好的轉(zhuǎn)發(fā)端口以避免丟包，并執(zhí)行步驟225；

步驟222：交換機/路由器執(zhí)行壓縮哈希匹配算法；如果配置的轉(zhuǎn)發(fā)路徑只有一條，則只進行更新跳數(shù)的操作；如果配置的轉(zhuǎn)發(fā)路徑有多條，則在路徑信息字段哈希當前交換機/路由器的ID，同時更新跳數(shù)；

步驟223：交換機/路由器執(zhí)行連續(xù)比特填充算法；如果配置的轉(zhuǎn)發(fā)路徑只有一條，則不進行其他操作；如果配置的轉(zhuǎn)發(fā)路徑有多條，則將真實轉(zhuǎn)發(fā)路徑的序號填充到新增包頭內(nèi)路徑信息字段對應(yīng)跳的比特填充區(qū)域內(nèi)，同時更新已填充比特位置；

步驟224：交換機/路由器檢查到新增數(shù)據(jù)包頭中bPAT字段存在時，則直接進行bPAT操作,更新bPAT字段，即在bPAT字段乘上當前交換機/路由器的端口數(shù)后加上進入端口的序號；

步驟225：由于出現(xiàn)故障或擁塞的情況，交換機/路由器自主進行重路由，此時除進行步驟222或步驟223的操作外，還需在新增包頭內(nèi)添加一個2-4字節(jié)的bPAT字段；

步驟23.軟件定義網(wǎng)絡(luò)的管理服務(wù)器重構(gòu)數(shù)據(jù)包路徑信息，具體包括：

步驟231：接收端收到數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)包內(nèi)的路徑記錄信息發(fā)送給控制器；

步驟232：控制器查看路徑記錄信息，若沒有bPAT字段，當該數(shù)據(jù)包使用的是壓縮哈希匹配算法時，執(zhí)行步驟233；使用連續(xù)比特填充算法時，執(zhí)行步驟234；如果存在bPAT字段，執(zhí)行步驟235；

步驟233：控制器預(yù)先計算出該數(shù)據(jù)流所有可能路徑及每條路徑對應(yīng)的哈希值，以表的形式存儲；在重構(gòu)數(shù)據(jù)包的傳輸路徑時，根據(jù)包內(nèi)的哈希值在表內(nèi)查找出對應(yīng)的路徑；

步驟234：控制器根據(jù)數(shù)據(jù)包內(nèi)的比特填充字段，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓撲的信息，逐跳計算出每一跳的轉(zhuǎn)發(fā)端口和下一跳的交換機/路由器，進而重構(gòu)出整條傳輸路徑；

步驟235：由于數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)過程中使用了bPAT技術(shù)，因此將整條路徑P分為兩部分重構(gòu)：P＝P1+P2；其中P1子路徑未使用bPAT操作，可以使用步驟232或步驟233的方法恢復(fù)；P2子路徑使用了bPAT操作，采用從后往前、逐跳恢復(fù)的策略進行恢復(fù)。