本發(fā)明涉及軟件技術領域，尤其涉及一種基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法及系統(tǒng)。

背景技術：

在云虛擬網絡中，數據中心經過云虛擬化后，使得ip地址出現10-30倍的增長。在大規(guī)模虛擬網絡下，虛擬主機發(fā)起的大量arp(addressresolutionprotocol，地址解析協議)廣播報文會嚴重影響數據中心承載網絡的網絡質量，甚至癱瘓整個數據中心網絡。

為了解決arp廣播風暴問題，云虛擬網絡會使用arp代理的方式抑制arp廣播行為。在業(yè)界主流的方法是通過arp代理進程監(jiān)聽arp報文并主動回復arp響應。但是使用arp代理進程的缺點是arp代理進程本身容易單點瓶頸，如果arp代理進程受到arp攻擊容易癱瘓。并且受限于linuxbridge的鄰居子系統(tǒng)學習機制，arp代理不能完全抑制arp廣播。對于數據中心物理網絡對云虛擬網絡發(fā)起的arp廣播，使用arp代理進程的方式目前沒有有效的解決方案。另外一種方案是通過sdn控制器通過首包機制監(jiān)聽arp報文并且由sdn控制器主動回復arp的方式抑制arp廣播。這樣的方案缺點是sdn控制器處理性能會成為單點。上訴兩個方案都無法實現低消耗無單點的arp代理，無法抑制數據中心對云虛擬網絡發(fā)起的arp廣播報文。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現有技術中的arp代理無法抑制數據中心對云虛擬網絡發(fā)起的arp廣播報文的問題，提出了一種基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法及系統(tǒng)，能夠有效抑制arp廣播尋址的頻率。

一方面，本發(fā)明提供一種基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法，包括：

虛擬機對數據中心物理網絡發(fā)起arp尋址；

軟件定義網絡控制器下發(fā)流表，通過所述流表回復虛擬機，使得所述虛擬機獲得的數據中心物理網絡的mac地址為統(tǒng)一mac地址；

虛擬機發(fā)起ip通訊報文；

軟件定義網絡控制器接收所述ip通訊報文，并根據所述ip通訊報文確定數據中心物理網絡的ip地址；

所述軟件定義網絡控制器獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，并記錄到鄰居表；

所述軟件定義網絡控制器根據所述鄰居表下發(fā)流表至虛擬交換機，所述流表動作修改目標mac地址為所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，根據所述流表轉發(fā)所述ip通訊報文；

所述數據中心物理網絡接收所述ip通訊報文并進行回復；

所述數據中心物理網絡發(fā)起arp廣播尋址首包；

所述軟件定義網絡控制器根據所述arp廣播判斷目標地址是否為云內地址；

如果是，則軟件定義網絡控制器配置反向響應流表，修改所述數據中心物理網絡的源mac地址為統(tǒng)一mac地址，通過所述反向響應流表進行回復，回復的地址為虛擬機的mac地址或彈性ip的mac地址。

進一步地，所述鄰居表為分布式，用于記錄鄰居表所屬的計算節(jié)點；

所述鄰居表包括記錄ip地址、記錄ip地址對應的mac地址、記錄上次更新時間以及記錄生存時間。

進一步地，所述軟件定義網絡控制器獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，并記錄到鄰居表，包括：

軟件定義網絡控制器根據所述ip地址訪問所述數據中心物理網絡獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，建立所述數據中心物理網絡的ip地址與mac地址的映射關系，并存儲至所述鄰居表。

進一步地，所述軟件定義網絡控制器根據所述arp廣播判斷目標地址是否為云內地址，包括：

軟件定義網絡控制器根據所述arp廣播獲取目標地址，將所述目標地址與預先存儲的云內虛擬機的地址進行比較，根據比較結果確定所述目標地址是否為云內地址。

進一步地，所述統(tǒng)一mac地址為fe:ff:ff:ff:ff:ff。

另一方面，本發(fā)明還提供一種基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理系統(tǒng)，包括：n個計算節(jié)點、軟件定義網絡控制器以及數據中心物理網絡，所述計算節(jié)點包括虛擬機和虛擬交換機，其中n為大于或等于2的整數；

虛擬機用于對數據中心物理網絡發(fā)起arp尋址；

軟件定義網絡控制器用于下發(fā)流表，通過所述流表回復虛擬機，使得所述虛擬機獲得的數據中心物理網絡的mac地址為統(tǒng)一mac地址；

所述虛擬機還用于發(fā)起ip通訊報文；

所述軟件定義網絡控制器還用于接收所述ip通訊報文，并根據所述ip通訊報文確定數據中心物理網絡的ip地址，獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，并記錄到鄰居表，根據所述鄰居表下發(fā)流表至虛擬交換機，所述流表動作修改目標mac地址為所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，根據所述流表轉發(fā)所述ip通訊報文；

所述數據中心物理網絡用于接收所述ip通訊報文并進行回復；

所述數據中心物理網絡還用于發(fā)起arp廣播尋址首包；

所述軟件定義網絡控制器還用于根據所述arp廣播判斷目標地址是否為云內地址；如果是，則軟件定義網絡控制器配置反向響應流表，修改所述數據中心物理網絡的源mac地址為統(tǒng)一mac地址，通過所述反向響應流表進行回復，回復的地址為虛擬機的mac地址或彈性ip的mac地址。

進一步地，所述軟件定義網絡控制器的數量為n個，分別與各計算節(jié)點中的虛擬交換機通信連接。

本發(fā)明提供的基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法及系統(tǒng)，當虛擬機對物理數據中心發(fā)起尋址時，軟件定義網絡控制器根據鄰居記錄信息，下發(fā)修改目標mac為物理數據中心目標ip對應的mac地址并轉發(fā)流表；當數據中心物理網絡對云虛擬網絡發(fā)起尋址時，軟件定義網絡控制器下發(fā)將數據報文的源mac地址修改成統(tǒng)一mac地址并轉發(fā)流表，arp代理轉發(fā)處理全部由流表完成，資源消耗低，并且無單點瓶頸，支持代理云虛擬網絡對數據中心物理網絡的arp尋址，支持數據中心物理網絡對云虛擬網絡的arp尋址實現arp完全代理，軟件定義網絡控制器的鄰居子系統(tǒng)可以有效抑制arp廣播尋址的頻率，大大減輕物理承載網絡的壓力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法一種實施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理系統(tǒng)一種實施例的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理系統(tǒng)另一種實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例一

參考圖1，本實施例提供一種基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法，包括：

步驟s101，虛擬機對數據中心物理網絡發(fā)起arp尋址；

步驟s102，軟件定義網絡控制器下發(fā)流表，通過所述流表回復虛擬機，使得所述虛擬機獲得的數據中心物理網絡的mac地址為統(tǒng)一mac地址；

步驟s103，虛擬機發(fā)起ip通訊報文；

步驟s104，軟件定義網絡控制器接收所述ip通訊報文，并根據所述ip通訊報文確定數據中心物理網絡的ip地址；

步驟s105，所述軟件定義網絡控制器獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，并記錄到鄰居表；

步驟s106，所述軟件定義網絡控制器根據所述鄰居表下發(fā)流表至虛擬交換機，所述流表動作修改目標mac地址為所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，根據所述流表轉發(fā)所述ip通訊報文；

步驟s107，所述數據中心物理網絡接收所述ip通訊報文并進行回復；

步驟s108，所述數據中心物理網絡發(fā)起arp廣播尋址首包；

步驟s109，所述軟件定義網絡控制器根據所述arp廣播判斷目標地址是否為云內地址；

步驟s110，如果是，則軟件定義網絡控制器配置反向響應流表，修改所述數據中心物理網絡的源mac地址為統(tǒng)一mac地址，通過所述反向響應流表進行回復，回復的地址為虛擬機的mac地址或彈性ip的mac地址。

具體地，步驟s101和步驟s102為軟件定義網絡控制器代理虛擬機arp尋址。

步驟s103和步驟s104中，虛擬機首先發(fā)起ip通訊報文，與虛擬機建立通訊連接的軟件定義網絡控制器接收所述ip通訊報文，對所述ip通訊報文進行解析獲得目標ip地址，確定該目標ip地址為數據中心物理網絡的ip地址。

步驟s105中，軟件定義網絡控制器代理虛擬機尋址，根據所述ip地址訪問所述數據中心物理網絡獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，建立所述數據中心物理網絡的ip地址與mac地址的映射關系，并存儲至所述鄰居表。

作為一種優(yōu)選的實施方式，鄰居表為分布式，用于記錄鄰居表所屬的計算節(jié)點；

所述鄰居表包括記錄ip地址、記錄ip地址對應的mac地址、記錄上次更新時間以及記錄生存時間。

鄰居表格式如表1所示：

表1

進一步地，步驟s106-步驟s107中，軟件定義網絡控制器根據鄰居表信息下發(fā)流表，流表修改目標mac地址為所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，根據所述流表轉發(fā)所述ip通訊報文至數據中心物理網絡，數據中心物理網絡接收該ip通訊報文并進行回復。

至此，完成代理虛擬機發(fā)起尋址的流程。

進一步地，步驟s108-步驟s109中，數據中心物理網絡發(fā)起arp廣播尋址首包，軟件定義網絡控制器接收所述arp廣播尋址首包，并進行分析，判斷目標地址是否為云內地址：軟件定義網絡控制器根據所述arp廣播獲取目標地址，將所述目標地址與預先存儲的云內虛擬機的地址進行比較，根據比較結果確定所述目標地址是否為云內地址，如果所述目標地址與任一預先存儲的云內虛擬機的地址一致，則確定所述目標地址為云內地址，如果該目標地址不是云內地址，則下發(fā)丟棄策略。

步驟s110中，如果確定該目標地址為云內地址，則軟件定義網絡控制器配置反向響應流表，修改所述數據中心物理網絡的源mac地址為統(tǒng)一mac地址，通過所述反向響應流表回復該arp廣播，回復的地址為虛擬機的mac地址或彈性ip的mac地址。

其中，彈性ip為虛擬機的一對一natip地址，彈性ip的mac默認為計算節(jié)點物理網卡的mac地址。

作為一種優(yōu)選的實施方式，統(tǒng)一mac地址為fe:ff:ff:ff:ff:ff。

作為一種優(yōu)選的實施方式，反射響應流表格式如表2所示：

表2

至此，完成代理數據中心物理網絡對虛擬機發(fā)起的arp尋址。

本實施例提供的基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理方法，arp代理轉發(fā)處理全部由流表完成，資源消耗低，并且無單點瓶頸，支持代理云虛擬網絡對數據中心物理網絡的arp尋址，支持數據中心物理網絡對云虛擬網絡的arp尋址實現arp完全代理，軟件定義網絡控制器的鄰居子系統(tǒng)可以有效抑制arp廣播尋址的頻率，大大減輕物理承載網絡的壓力。

實施例二

參考圖2，本實施例提供一種基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理系統(tǒng)，包括：n個計算節(jié)點101、軟件定義網絡控制器102以及數據中心物理網絡103，計算節(jié)點包括虛擬機104和虛擬交換機105，其中n為大于或等于2的整數；

虛擬機104用于對數據中心物理網絡發(fā)起arp尋址；

軟件定義網絡控制器102用于下發(fā)流表，通過所述流表回復虛擬機，使得所述虛擬機獲得的數據中心物理網絡的mac地址為統(tǒng)一mac地址；

虛擬機104用于發(fā)起ip通訊報文；

軟件定義網絡控制器102用于接收所述ip通訊報文，并根據所述ip通訊報文確定數據中心物理網絡的ip地址，獲取所述數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，并記錄到鄰居表，根據所述鄰居表下發(fā)流表至虛擬交換機105，所述流表動作修改目標mac地址為數據中心物理網絡的ip地址對應的mac地址，根據流表轉發(fā)所述ip通訊報文；

數據中心物理網絡103用于接收所述ip通訊報文并進行回復；

數據中心物理網絡103還用于發(fā)起arp廣播尋址首包；

軟件定義網絡控制器102還用于根據所述arp廣播判斷目標地址是否為云內地址；如果是，則軟件定義網絡控制器配置反向響應流表，修改所述數據中心物理網絡的源mac地址為統(tǒng)一mac地址，通過所述反向響應流表進行回復，回復的地址為虛擬機的mac地址或彈性ip的mac地址。

具體工作原理請參考實施例一，在此不再贅述。

作為一種優(yōu)選的實施方式，參考圖3，所述代理系統(tǒng)為分布式架構，軟件定義網絡控制,102的數量為n個，分別與各計算節(jié)點中的虛擬交換機通信連接。

本實施例提供的基于軟件定義網絡控制器的網絡arp完全代理系統(tǒng)，架構簡單，arp代理轉發(fā)處理全部由流表完成，資源消耗低，并且無單點瓶頸，支持代理云虛擬網絡對數據中心物理網絡的arp尋址，支持數據中心物理網絡對云虛擬網絡的arp尋址實現arp完全代理，軟件定義網絡控制器的鄰居子系統(tǒng)可以有效抑制arp廣播尋址的頻率，大大減輕物理承載網絡的壓力。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。