[發明專利]一種基于服務功能鏈的交換機系統

有效

• 申請號: 201810201215.8
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108471389B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 許都;杜炯;張鳳;孫罡;虞紅芳;廖丹
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L12/931
• 分類號: H04L12/931
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于服務功能鏈的交換機系統，其特征在于，包括：

進線卡(線卡Ingress)，由通用網絡功能處理模塊和分類器組成，通用網絡功能處理模塊用于交換機接收到數據包后，執行通用網絡功能的處理，處理完后將數據包送入分類器與匹配規則進行匹配：根據數據包匹配域與流表(Flow Table)中的匹配域(Match)進行匹配，得到對應的流表項，然后將數據包送入交換矩陣上與進線卡連接的傳輸端口Tport即進端口，其中，所述通用網絡功能是指每個數據包都需要進行處理的網絡功能；

交換矩陣，其包括對外通信的傳輸端口Tport(Transport Port，傳輸端口)以及與網絡功能池掛接的功能端口Fport(Function Port，功能端口)，用于數據包的交換，其中，傳輸端口Tport負責數據包進出交換機系統，功能端口Fport負責數據包從交換矩陣進出網絡功能池；

調度器，用于對分類器得到的流表項進行判斷：若網絡功能實例列表(NetworkFunction Instance List)為空且得到的流表項中下一跳(Next Hop)不為丟棄(Drop)，則將數據包直接通過分組調度交換到下一跳(Next Hop)指定的交換矩陣的傳輸端口即出端口，若網絡功能實例列表為空且下一跳(Next Hop)為丟棄，則將數據包丟棄，若網絡功能實例列表不為空，則將數據包送入網絡功能池中并在完成網絡功能實例列表所指定的網絡功能處理之后再查詢流表，將處理后的數據包通過分組調度交換到下一跳(Next Hop)指定的交換矩陣的傳輸端口即出端口；

網絡功能池(Network Function Pool，即NFP)，為網絡功能處理模塊集合；網絡功能池由多個處理節點組成，每個處理節點中包含一定數目的網絡功能處理模塊，每個處理節點通過一個功能端口Fport與交換矩陣相連接，其中，所述網絡功能處理模塊處理線卡中的非通用網絡功能即不是每個數據包都需要進行處理的網絡功能，用于網絡功能實例列表不為空時，數據包根據網絡功能實例列表所指定網絡功能實例，依次通過處理節點的功能端口Fport在網絡功能實例對應的網絡功能處理模塊進行網絡功能處理；

出線卡(線卡Egress)，其包括通用網絡功能處理模塊，與出端口連接，用于交換矩陣交換后的數據包的通用網絡功能的處理，處理后的數據包離開交換機。

2.根據權利要求1所述的交換機系統，其特征在于，采用SFH(Switch FunctionHeader，交換功能頭)協議，用于交換矩陣與網絡功能池之間進行網絡功能處理的交互，SFH采用給數據包打標簽(Mark)的方式，實現對數據包的封裝，加入頭部，頭部包括：

Count：服務功能鏈中包含的網絡功能實例個數；

Offset：當前網絡功能實例的偏移量，初始化為0；每個網絡功能實例完成對數據包的處理后將Offset的值加1，當Offset值等于Count的時候，表明數據包已完成所有的網絡功能處理，處理節點內的軟件交換機或控制模塊將SFH頭部移除；

Instance Index：當前網絡功能實例序號，初始值為可變長度的網絡功能實例序號向量中的第一個序號；

Instance Index Vector：可變長度的網絡功能實例序號向量，標識有序的服務功能鏈；

調度器對分類器得到的流表項進行判斷，若網絡功能實例列表不為空時，分類器為數據包添加網絡功能實例列表對應的SFH頭部，然后根據當前網絡功能實例序號，查詢網絡功能實例狀態表，得到首個網絡功能實例所在處理節點連接的功能端口FPort，并將其緩存到VOQ隊列，等待交換調度；

處理節點收到經交換矩陣交換到達的由SFH封裝的數據包后，其內部的軟件交換機或控制模塊將數據包遞交到當前網絡功能實例序號(Index)對應的網絡功能實例(NFI)處理，每個網絡功能實例在完成數據包的網絡功能處理之后，更新SFH封裝數據包中的Offset字段即值加1，然后將SFH封裝數據包傳遞給軟件交換機；軟件交換機在收到數據包后，首先檢查Offset字段和Count字段之間的大小關系，如果二者相等，則表明數據包已經完成所有的功能處理，由軟件交換機移除SFH頭部，并遞交數據包至相應的功能端口FPort，然后經交換調度離開交換機系統；否則當前網絡功能實例序號更新為Instance Index Vector中下一個網絡功能實例序號，并進行流表項匹配，匹配成功則表明下一個待處理的網絡功能實例位于當前處理節點，軟件交換機直接將數據包遞交給對應的網絡功能實例；匹配失敗則表明下一個待處理的網絡功能實例不在當前處理節點，軟件交換機將數據包遞交給所連接的功能端口FPort，調度器根據當前網絡功能實例序號，查詢網絡功能實例狀態表，得到網絡功能實例所在處理節點連接的功能端口FPort，并將其緩存到VOQ隊列，等待交換調度，這樣，經功能端口FPort交換后傳遞至下一個處理節點處理。