本發(fā)明屬于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法。

背景技術(shù)：

SDN技術(shù)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精細(xì)化控制，實(shí)施更細(xì)粒度的路徑規(guī)劃、訪問控制、負(fù)載均衡等規(guī)則。但現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)遷移到SDN網(wǎng)絡(luò)需要更換大量SDN交換機(jī)，預(yù)算較大，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)交換機(jī)和SDN交換機(jī)共存的遷移技術(shù)能夠解決預(yù)算吃緊的問題，這種混合網(wǎng)絡(luò)遷移技術(shù)首要解決的問題是如何使傳統(tǒng)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)流按照SDN的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在SDN網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)流路徑的建立需要經(jīng)過以下步驟：數(shù)據(jù)流發(fā)送到SDN交換機(jī)，SDN交換機(jī)查找流表，如果有與數(shù)據(jù)流匹配的流表項(xiàng)則按照匹配的流表規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，否則將網(wǎng)絡(luò)流的第一個(gè)數(shù)據(jù)包上傳到控制器，由控制器決策后下發(fā)流表，然后交換機(jī)按照此流表對(duì)該數(shù)據(jù)流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)依靠二層的廣播機(jī)制，無法干預(yù)網(wǎng)絡(luò)流路徑的建立，也無法對(duì)每條網(wǎng)絡(luò)流進(jìn)行精細(xì)化的管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法。

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法，將傳統(tǒng)交換機(jī)用于SDN網(wǎng)絡(luò)框架中，其包括SDN控制器、SDN交換機(jī)、傳統(tǒng)交換機(jī)；SDN控制器通過OpenFlow協(xié)議與所有SDN交換機(jī)相連，每臺(tái)傳統(tǒng)交換機(jī)通過trunk方式與SDN交換機(jī)相連；傳統(tǒng)交換機(jī)與主機(jī)相連的每個(gè)端口設(shè)置不同的VLAN；

所述SDN控制器包含：SDN OpenFlow接口模塊、傳統(tǒng)交換機(jī)拓?fù)涔芾砟K、跨VLAN路徑轉(zhuǎn)發(fā)模塊、ARP代理模塊；

其中，OpenFlow接口模塊用于接收、處理并響應(yīng)SDN交換機(jī)上傳到控制器的流路徑請(qǐng)求；

傳統(tǒng)交換機(jī)拓?fù)涔芾砟K，用于當(dāng)控制器的OpenFlow接口模塊收到SDN交換機(jī)上傳的packet in消息時(shí)，解析SDN交換機(jī)號(hào)碼、端口號(hào)、VLAN標(biāo)記和MAC地址、IP地址信息，維護(hù)在主機(jī)映射關(guān)系表中；

跨VLAN路徑轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于當(dāng)控制器接收到目的主機(jī)位于傳統(tǒng)交換機(jī)端口的流請(qǐng)求時(shí)，查詢主機(jī)映射關(guān)系表，下發(fā)流表讓SDN交換機(jī)修改VLAN標(biāo)記為目的主機(jī)所在的VLAN，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的端口；

ARP代理模塊，用于當(dāng)收到跨VLAN的ARP請(qǐng)求時(shí)，通過構(gòu)造并下發(fā)流表使SDN交換機(jī)配合完成跨VLAN轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)而獲得ARP信息，之后對(duì)源主機(jī)進(jìn)行回復(fù)。

作為優(yōu)選，當(dāng)位于傳統(tǒng)交換機(jī)端口的主機(jī)host1和host2要通信時(shí)，傳統(tǒng)交換機(jī)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到Trunk端口上，SDN交換機(jī)將會(huì)收到帶有VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)包，SDN交換機(jī)將數(shù)據(jù)包以packet in的方式上傳到控制器上，控制器解析數(shù)據(jù)包，當(dāng)發(fā)現(xiàn)目的主機(jī)位于傳統(tǒng)交換機(jī)端口，隨即向SDN交換機(jī)下發(fā)流表，流表的Actions域執(zhí)行兩個(gè)操作：a)修改VLAN標(biāo)記為目的VLAN，b)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包至相應(yīng)的端口；SDN交換機(jī)執(zhí)行流表后數(shù)據(jù)包將會(huì)發(fā)送到傳統(tǒng)交換機(jī)上，同時(shí)傳統(tǒng)交換機(jī)會(huì)把它發(fā)送到目的主機(jī)所在的端口，通信完成。

本發(fā)明在傳統(tǒng)交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)中，增加少量Openflow交換機(jī)，傳統(tǒng)交換機(jī)與SDN交換機(jī)連接的端口設(shè)置為trunk，傳統(tǒng)交換機(jī)用于接入的端口設(shè)置不同的VLAN，所有流路徑的建立都需要SDN控制器參與。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)經(jīng)過傳統(tǒng)交換機(jī)端口的每個(gè)流完全按照SDN的方式進(jìn)行處理，不會(huì)出現(xiàn)未經(jīng)控制器管控的初始化流路徑，并且實(shí)施中較少的SDN交換機(jī)即可管控較多的傳統(tǒng)交換機(jī)，設(shè)備更新成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：H1,H2,H3,H4分別為連接到傳統(tǒng)交換機(jī)端口的主機(jī)，傳統(tǒng)交換機(jī)S1、傳統(tǒng)交換機(jī)S2為需要被SDN方式管控的傳統(tǒng)交換機(jī)，OF交換機(jī)為支持OpenFlow協(xié)議的SDN交換機(jī)，Controller是SDN控制器；

圖2為本發(fā)明SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法中控制器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法中網(wǎng)絡(luò)通信的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使傳統(tǒng)交換機(jī)應(yīng)用于SDN網(wǎng)絡(luò)，并按照SDN的方式工作，本發(fā)明提供一種SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法，本方法依賴VLAN和OpenFlow協(xié)議，主要實(shí)現(xiàn)功能如下：

(1)連接到傳統(tǒng)交換機(jī)的主機(jī)通信時(shí)網(wǎng)絡(luò)流完全按照SDN方式工作。

(2)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流在流表的控制下進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法，將傳統(tǒng)交換機(jī)用于SDN網(wǎng)絡(luò)框架中，如圖1所示，其包括SDN控制器、SDN交換機(jī)、傳統(tǒng)交換機(jī)；SDN控制器通過OpenFlow協(xié)議與所有SDN交換機(jī)相連，每臺(tái)傳統(tǒng)交換機(jī)通過trunk方式與SDN交換機(jī)相連；傳統(tǒng)交換機(jī)與主機(jī)相連的每個(gè)端口設(shè)置不同的VLAN，只要滿足同一個(gè)SDN交換機(jī)端口下的傳統(tǒng)交換機(jī)端口不存在相同VLAN即可，不同SDN交換機(jī)端口下可以有相同的VLAN。

如圖2所示，所述SDN控制器包括SDN OpenFlow接口模塊、傳統(tǒng)交換機(jī)拓?fù)涔芾砟K、跨VLAN路徑轉(zhuǎn)發(fā)模塊、ARP代理模塊、IPv4/IPv6處理模塊；

其中，OpenFlow接口模塊用于接收、處理并響應(yīng)SDN交換機(jī)上傳到控制器的流路徑請(qǐng)求，當(dāng)傳統(tǒng)交換機(jī)某端口上的主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，由于傳統(tǒng)交換機(jī)每個(gè)端口設(shè)置了不同的VLAN，所以只能通過trunk端口發(fā)送到SDN交換機(jī)，SDN交換機(jī)收到新的數(shù)據(jù)流時(shí)，因?yàn)闆]有匹配的流表項(xiàng)而將第一個(gè)數(shù)據(jù)包上傳到控制器，控制器的OpenFlow接口模塊接收并處理此數(shù)據(jù)包，該模塊首先調(diào)用傳統(tǒng)交換機(jī)拓?fù)涔芾砟K對(duì)源地址進(jìn)行管理，然后調(diào)用IPv4/IPv6處理模塊、跨VLAN路徑轉(zhuǎn)發(fā)模塊和ARP代理模塊進(jìn)行路徑尋址，最后將路徑轉(zhuǎn)發(fā)方案以流表項(xiàng)的方式發(fā)送到對(duì)應(yīng)SDN交換機(jī)；

傳統(tǒng)交換機(jī)拓?fù)涔芾砟K用于維護(hù)與傳統(tǒng)交換機(jī)端口連接的主機(jī)的信息，當(dāng)控制器的OpenFlow接口模塊收到SDN交換機(jī)上傳的packet in消息時(shí)，會(huì)調(diào)用并將數(shù)據(jù)包傳給該模塊，經(jīng)過解析得到SDN交換機(jī)編號(hào)、端口號(hào)、VLAN標(biāo)記和MAC地址、IP地址等信息，維護(hù)在主機(jī)映射關(guān)系表中；有了這些信息，跨VLAN路徑轉(zhuǎn)發(fā)模塊才能計(jì)算出流表的路徑；

跨VLAN路徑轉(zhuǎn)發(fā)模塊用于為網(wǎng)絡(luò)流計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)路徑，生成符合OpenFlow規(guī)范的流表。該模塊根據(jù)流請(qǐng)求的源和目的地址，查詢主機(jī)映射關(guān)系表(由傳統(tǒng)交換機(jī)拓?fù)涔芾砟K維護(hù))，計(jì)算出轉(zhuǎn)發(fā)路徑，生成相應(yīng)交換機(jī)對(duì)應(yīng)的流表，提交給OpenFlow接口模塊，OpenFlow接口模塊下發(fā)流表，讓SDN交換機(jī)修改VLAN標(biāo)記為目的主機(jī)所在的VLAN，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的端口；

ARP代理模塊用于處理跨VLAN ARP請(qǐng)求。當(dāng)收到跨VLAN的ARP請(qǐng)求時(shí)，該模塊通過構(gòu)造并下發(fā)流表使SDN交換機(jī)配合完成跨VLAN轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)而獲得ARP信息，之后對(duì)源主機(jī)進(jìn)行回復(fù)；

IPv4/IPv6處理模塊用于處理IPv4和IPv6數(shù)據(jù)包格式，該模塊輸入packet數(shù)據(jù)包，返回源地址和目的地址。

如圖3所示，當(dāng)位于傳統(tǒng)交換機(jī)端口的主機(jī)host1和host2要通信時(shí)，由于配置為不同的VLAN，在傳統(tǒng)交換機(jī)這一層無法直接通信，傳統(tǒng)交換機(jī)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到trunk端口上，SDN交換機(jī)將會(huì)收到帶有VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)包，由于沒有相應(yīng)的流表項(xiàng)，SDN交換機(jī)將數(shù)據(jù)包以packet in的方式上傳到控制器上，控制器解析數(shù)據(jù)包，發(fā)現(xiàn)目的主機(jī)位于傳統(tǒng)交換機(jī)端口，通過控制器內(nèi)上述幾個(gè)模塊的配合工作，完成流表的生成，隨即向SDN交換機(jī)下發(fā)流表，流表的Actions域執(zhí)行兩個(gè)操作：a)修改VLAN標(biāo)記為目的VLAN，b)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包至相應(yīng)的端口。SDN交換機(jī)執(zhí)行流表后數(shù)據(jù)包將會(huì)發(fā)送到傳統(tǒng)交換機(jī)上，因?yàn)檫@時(shí)候的數(shù)據(jù)包VLAN標(biāo)記與目的主機(jī)所在的VLAN是一樣的，傳統(tǒng)交換機(jī)會(huì)把它發(fā)送到目的主機(jī)所在的端口，通信完成。

本發(fā)明的SDN網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化控制傳統(tǒng)交換機(jī)的方法，基于VLAN將傳統(tǒng)交換機(jī)用于SDN網(wǎng)絡(luò)中，其中，SDN控制器通過OpenFlow協(xié)議與所有SDN交換機(jī)相連，每臺(tái)傳統(tǒng)交換機(jī)通過trunk方式與SDN交換機(jī)相連，與相同SDN交換機(jī)端口連接的傳統(tǒng)交換機(jī)，所有接入端口設(shè)置不同VLAN。兩個(gè)主機(jī)通信時(shí)傳統(tǒng)交換機(jī)由于每個(gè)VLAN只有一個(gè)端口，所以數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至trunk端口，SDN交換機(jī)將會(huì)收到數(shù)據(jù)包，由于沒有對(duì)應(yīng)流表，以packet in的形式上傳到控制器，控制器向SDN交換機(jī)下發(fā)流表：修改VLAN標(biāo)識(shí)為目的主機(jī)所在的VLAN；轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)端口。