[發明專利]一種協議無關轉發網絡可編程流測量方法

有效

• 申請號: 201811440237.6
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109547288B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 鄭宏波;葛敬國;鄂躍鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/935
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗;成金玉

本發明涉及一種協議無關轉發網絡可編程流測量方法，控制器向交換機下發消息以傳送流定義字段集和協議無關轉發指令序列；控制器向交換機下發流表項，交換機執行報文測量指令序列，流標識作為該報文測量指令序列的輸入參數，該指令序列修改存儲所述流屬性的指令可訪問全局存儲空間；交換機生成測量報告并向流采集器發送，測量報告中包含一個或多個流信息，每個流的可編程屬性通過執行報告生成指令序列獲得；流標識作為該報告生成指令序列的輸入參數，可編程流屬性為該報告生成指令序列的輸出參數；報告生成指令序列訪問存儲所述可編程流屬性或其相關數據的指令可訪問全局存儲空間以獲取可編程流屬性。

技術領域

本發明涉及互聯網技術領域，具體涉及基于協議無關轉發(POF)的軟件定義網絡(SDN)中一種可編程流測量方法。

背景技術

協議無關轉發(POF)是對軟件定義網絡(SDN)南向接口協議OpenFlow的擴展。POF提供了SDN控制器直接指定規則匹配字段和指令操作字段的偏移量和長度的能力，定義了字段修改、插入、刪除、數學與邏輯運算、校驗和計算、指令跳轉等指令用于對報文進行各種操作，另外還增加了流元數據(Flow Metadata)、指令修改等新特性。在POF網絡中，數據平面無需具備特定網絡協議的知識，只需要按照控制器下發的規則即可實現各類數據平面協議功能，從而實現了數據平面的深度可編程能力，同時也為實現更為豐富的網絡功能提供了可能性。

對于報文流的測量是網絡規劃、計費、流量工程、負載均衡、入侵檢測與預防等網絡應用的基礎，對于保證服務質量(QoS)有重要的意義。目前廣泛使用的報文流的測量工具有Cisco公司提出的NetFlow和IETF基于NetFlow進行標準化的IPFIX(IP FlowInformation Export)等。這些方法存在以下局限性：

(1)NetFlow/IPFIX在向采集器(Collector)發送測量報告消息時，消息中的信息單元(Information Element)需要預先定義并標準化。當有新的協議被定義或者新的流屬性被定義時，均需要向IANA(Internet Assigned Numbers Authority)注冊新的信息單元，而交換機、路由器等輸出器和采集器均需要進行升級以支持新的信息單元，這導致了NetFlow/IPFIX對新協議和新應用的支持非常緩慢；

(2)NetFlow/IPFIX用于定義流的關鍵字(Flow Key)以及測量報告消息中包含的具體信息單元均需要配置而不能進行編程，不適用于SDN(軟件定義網絡)環境。

總之，現有的NetFlow/IPFIX等測量工具不能靈活支持新的網絡協議和應用，也不能很好地滿足SDN網絡中流定義和測量報告消息信息單元可編程的要求。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，提供了一種協議無關轉發網絡中流測量方法，能夠靈活地支持新的網絡協議和應用，控制器也可以對數據平面的流定義以及測量報告消息格式進行編程。

本發明的技術方案為：

一種協議無關轉發網絡可編程流測量方法，步驟為：

(1)控制器向交換機下發消息以傳送以下信息：流定義字段集和協議無關轉發指令序列；其中流定義字段集包括一個報文字段集合，用于定義報文是否屬于同一個流：流定義字段集中所有字段值均相等的報文屬于同一個流，每個流定義字段集均有一個唯一的標識；協議無關轉發指令序列分為兩類，一類在對報文進行測量時執行，稱為報文測量指令序列，另一類在生成測量報告時執行，稱為報告生成指令序列；每個協議無關轉發指令序列包含一個或多個協議無關轉發指令，每個協議無關轉發指令序列均有一個唯一的標識；報文測量指令序列和報告生成指令序列用于統計和輸出控制器可編程的流屬性，稱為可編程流屬性；

(2)控制器向交換機下發流表項，所述流表項包括一個匹配字段集合和測量指令，所述測量指令中直接或間接指定了報文被測量時使用的流定義字段集、報文測量指令序列和報告生成指令序列；