[發明專利]一種可編程SDN交換機系統

有效

• 申請號: 201711472210.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109995674B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 俞雪婷;李棟;李志博;曾鵬;于海斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04L12/863
• 分類號: H04L12/863;H04L12/815;H04L12/861;H04L29/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明公開了一種可編程SDN交換機系統。本發明系統包括：包頭解析模塊、匹配?動作模塊和隊列調度模塊。本發明的系統，使交換機可以根據控制器制定的解析策略進行包頭解析、信息提取和數據操作，使交換機解析模塊、匹配?動作模塊都具有了軟件化可編程的能力，無需更改硬件就可以實現交換機功能的更新。

技術領域

本發明涉及網絡技術領域，更具體的說是涉及一種可編程SDN交換機系統。

背景技術

隨著SDN技術的發展，傳統SDN的協議，如OpenFlow在逐漸的完善演化過程中，匹配元組和動作類型不斷的增加。交換機在支持OpenFlow協議的版本更新上，面臨著和傳統交換設備廠商同樣的困境——OpenFlow并不支持彈性地更改匹配元組和動作類型。隨著網絡中新的協議不斷出現，OpenFlow協議也必將變得越來越臃腫，匹配-動作表的擴展變得越來越困難。因此，讓數據轉發平面也具有可編程能力，讓數據包的解析和轉發流程也能通過編程控制，打破了硬件設備對數據轉發平面的限制,成為新一代SDN技術發展的趨勢。

以支持P4語言為代表的可編程交換機為用戶提供了這種能力，此類交換機采用匹配-動作模型，通過可編程的解析器和匹配-動作表，使交換機能夠通過軟件化的方式的進行功能的更新。但是，目前控制層對可編程交換機的控制主要是通過南向接口調用P4語言編譯生成的API進行。由于已經編譯完成的交換機功能和接口已經確定，實際上對于控制層而言，交換機的功能仍是固定的，因此并沒有最大程度的實現全軟件化的控制優勢。本發明通過對交換機包頭解析器的改進，使控制器能夠通過配置的方式完全的實現對交換機的功能控制，可以最大限度的發揮交換機軟件定義的優勢，使數據層真正可以實現完全的軟件化。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種可編程的SDN交換機系統，通過對解析模塊、匹配動作-模塊的可配置的軟件化設計，使交換機可以根據控制器制定的解析策略進行包頭解析、信息提取和數據操作，使交換機具有了軟件化可編程的能力，無需更改硬件就可以實現交換機功能的更新。

本發明采用如下技術方案：

一種可編程SDN交換機系統，包括：

包頭解析模塊，用于對可編程SDN交換機接收到的數據包頭進行解析，提取數據包頭的匹配元組信息，并將所述匹配元組信息發送到匹配-動作模塊；

匹配-動作模塊，用于將提取的匹配元組信息與匹配-動作表中的匹配元組內容進行匹配，如果有匹配的表項，則按照所述匹配表項中的動作進行處理；

隊列調度模塊，用于對緩存在各隊列中的發送數據進行調度后從交換機發出。

所述包頭解析模塊，包括：

包頭解析配置接口，用于接收控制器發送來的解析配置信息，并將所述解析配置信息存儲到解析表中；

解析表，用于存儲包頭解析表項，每條表項對應一種包頭解析和信息提取策略，包頭解析表項包括，解析ID和解析元組；

解析執行單元，用于讀取數據包的解析ID，根據數據包的解析ID在解析表中查找匹配的表項，按照匹配表項中的解析元組對數據包進行解析和信息提取，將提取到的包頭信息作為匹配元組信息，發送給匹配-動作模塊。

所述解析配置信息包括包頭解析表項。

所述解析表，包括：

解析ID，用于區分數據流的包頭解析和信息提取策略；

解析元組，用于指示包頭解析和信息提取的內容；解析元組由一個或多個解析元素組成，每個解析元素表示包頭中的一項信息；每個解析元素通過TLV(Type,length,Value)格式表達，Type表示解析元組名稱，Length表示解析元組長度，Value表示解析元組在包頭的位置。

所述匹配-動作模塊，包括：