基于sdn的多鏈接透明互聯(lián)算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于SDN(Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）的多鏈路透明互聯(lián)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生成樹協(xié)議（Spanning Tree Protocol，STP)可在網(wǎng)絡(luò)中建立樹形拓撲，消除網(wǎng)絡(luò) 中的環(huán)路，并且可以通過一定的方法實現(xiàn)路徑冗余。然而，STP協(xié)議雖然可以使二層網(wǎng)絡(luò)的 管理更為簡單，但是所有冗余的鏈路不進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，造成了帶寬資源的浪費，而且STP計 算的路徑并非最優(yōu)傳輸路徑。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，多鏈接透明互聯(lián)協(xié)議（Transparent Interconnection of Lots of LinksTRILL)為了擺脫傳統(tǒng)二層"交換"的弊端，在二層環(huán)境中實現(xiàn)類似三層IP的"路由" 行為。運行TRILL協(xié)議的橋（Bridge)稱之為RBridge，即具有路由轉(zhuǎn)發(fā)特性的網(wǎng)橋設(shè)備；由 RBridge構(gòu)建的TRILL網(wǎng)絡(luò)稱之為TRILL campus。Rbridge通過運行自己的鏈路狀態(tài)協(xié)議 (通過IS-IS擴展的）認知TRILL campus的拓撲，并使用最短路徑樹算法生成從該Rbridge 到達TRILL campus里的各個Rbridge的路由轉(zhuǎn)發(fā)表。其中，路由轉(zhuǎn)發(fā)表也稱之為TRILL路 由表。
[0004] 但是，TRILL協(xié)議的最短路徑樹算法是在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點上計算的，存在同步的時差 問題和收斂慢的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于SDN的多鏈路透 明互聯(lián)方法，基于SDN框架，每個SDN交換機都將自身的鏈路狀態(tài)上報給SDN控制器，由SDN 控制器進行統(tǒng)一的最短路徑樹的計算，然后下發(fā)到每個SDN交換機，從而實現(xiàn)全網(wǎng)同步，收 斂速度加快。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方 法，包括以下步驟：步驟SUSDN控制器根據(jù)LLDP協(xié)議感知SDN TRILL的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；步 驟S2、SDN控制器接收SDN交換機上報的鏈路狀態(tài)信息；步驟S3、SDN控制器采用最短路徑 樹算法，計算等價路由；步驟S4、SDN控制器根據(jù)等價路由的計算結(jié)果，下發(fā)流表至SDN交換 機。
[0007] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述步驟Sl中，需要增加新的 LLDP TLV字段，所述新的TLV字段為TRILL端口類型，包括Access端口、Network端口和 Hybrid 端口。
[0008] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述SDN交換機的角色包括入 口交換機、傳送交換機和出口交換機。
[0009] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于 SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其特征在于：所述步驟Sl包括以下步驟：
[0010] 11) SDN控制器通過Packet out消息封裝LLDP協(xié)議報文并發(fā)送給所有SDN交換 機；
[0011] 12) SDN交換機接收封裝了 LLDP報文的Packet out消息，解析后填充TRILL端口 類型的TLV字段以重新組裝LLDP報文，再將LLDP報文從對應的端口發(fā)送出去；
[0012] 13)鄰居SDN交換機接收到重新組裝的LLDP報文，匹配SDN控制器預先下發(fā)的流 表條目，將LLDP報文封裝成Packet in消息上送給SDN控制器；
[0013] 14)SDN控制器接收到鄰居SDN交換機上送的封裝了 LLDP報文的Packet in消息， 完成兩兩交換機之間的鏈路發(fā)現(xiàn)，進而獲取整個SDN TRILL網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
[0014] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述步驟S2中，所述鏈路狀態(tài) 信息包含系統(tǒng)MAC地址、SDN交換機的標識符和SDN交換機的角色。
[0015] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述步驟S2中，所述SDN交換 機通過私有擴展的Experimenter報文上報鏈路狀態(tài)信息。
[0016] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述步驟S2中，對于普通幀， SDN交換機上報學習到MAC地址、學習到MAC地址的端口和學習到VLAN ID ;對于TRILL幀， SDN交換機上報學習到MAC地址、學習到MAC地址的端口、學習到VLAN ID和入口交換機id。
[0017] 進一步地，根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述SDN交換機最 多上報128個學習條目。
[0018] 進一步地，根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述SDN交換機學 習到新的條目后立即上報至SDN控制器。
[0019] 根據(jù)上述的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，其中：所述步驟S2中，所述SDN控制 器根據(jù)所述SDN交換機上報的鏈路狀態(tài)信息和LLDP報文，生成SDN TRILL的MAC表、SDN TRILL的ECMP表、ECMP Group表和出口表和MAC表。
[0020] 如上所述，本發(fā)明的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法，具有以下有益效果：
[0021] (1)基于SDN框架，每個SDN交換機將自身的鏈路狀態(tài)上報給SDN控制器，由SDN 控制器進行統(tǒng)一的最短路徑樹的計算，然后下發(fā)到每個SDN交換機；
[0022] (2)能夠?qū)崿F(xiàn)最短路徑樹計算的全網(wǎng)同步，使得收斂速度加快；
[0023] (3)能夠?qū)崿F(xiàn)兩點間多條路徑同時轉(zhuǎn)發(fā)流量，防止廣播風暴。
[0024] (4)能夠保持原有二層網(wǎng)絡(luò)配置的簡潔性，實現(xiàn)類似IP網(wǎng)絡(luò)的平滑擴展。
【附圖說明】
[0025] 圖1顯示為本發(fā)明的基于SDN的TRILL二層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2顯示為本發(fā)明的基于SDN的多鏈接透明互聯(lián)方法的流程圖；
[0027] 圖3顯示為本發(fā)明中SDN控制器根據(jù)LLDP協(xié)議感知SDN TRILL的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 的不意圖；
[0028] 圖4顯示為本發(fā)明中SDN交換機上報鏈路狀態(tài)信息的流程圖；
[0029] 圖5顯示為本發(fā)明的SDN控制器的處理流程示意圖；
[0030] 圖6顯示為本發(fā)明的Ingress RBridge的TRILL單播報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程；
[0031] 圖7顯示為本發(fā)明的Transit RBridge的TRILL單播報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程；
[0032] 圖8顯示為本發(fā)明的Egress RBridge的TRILL單播報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程；
[0033] 圖9顯示為本發(fā)明的基于SDN的多鏈接透明互聯(lián)方法的模擬測試環(huán)境示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0035] 需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想， 遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪 制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可 能更為復雜。
[0036] 本發(fā)明的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法設(shè)計一種基于SDN的TRILL二層網(wǎng)絡(luò)， 如圖1所示，使其能夠不阻塞任何端口，所有鏈路均處于活動狀態(tài)。具體地，本發(fā)明的基于 SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法為純二層網(wǎng)絡(luò)塑造了一個控制平面，將原來的IS-IS技術(shù)進行 了技術(shù)改造和移植，將其設(shè)計思路和SDN的架構(gòu)引入到了二層組網(wǎng)技術(shù)中來。由于IS-IS 可以封裝在鏈路層報文中以支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，為二層數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)提供路由服務(wù)，所 以在TRILL中RBridge通過擴展IS-IS協(xié)議（簡稱TRILLis-is協(xié)議）來實現(xiàn)Rbridge的 發(fā)現(xiàn)和學習，構(gòu)建TRILL的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
[0037] 本發(fā)明的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法基于SDN架構(gòu)，所有的控制都集中在SDN 控制器上集中處理。參照圖2,本發(fā)明的基于SDN的多鏈路透明互聯(lián)方法具體包括以下步 驟：
[0038] 步驟SI、SDN控制器根據(jù)LLDP協(xié)議感知SDN TRILL的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
[0039] 首先，SDN控制器根據(jù)LLDP協(xié)議感知SDN TRILL的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)時，需要增加新 的LLDP TLV字段，如表1所示。
[0040] 表1、TLV字段的定義及描述 [0041 ]
[0042] 其中，SDN交換機的角色包括入口交換機（Ingress Rbridge)、傳送交換機 (Transit Rbridge)和出口交換機（Egress Rbridge)等幾種。Access 端口僅存在于 Ingress RBridge 和 Egress Rbridge ;Nentwork 端口和 Hybrid 端 口沒有特殊的限制。
[0043] SDN控制器通過Packet out消息封裝LLDP協(xié)議報文并發(fā)送給所有SDN交換機， 并在Packet out消息中要求網(wǎng)元把其中攜帶的LLDP報文從某個網(wǎng)元端口發(fā)送出去。LLDP 報文中攜帶的Chassis ID為SDN控制器獲取的Datapath ID中包含的MAC地址，LLDP報 文中攜帶的Port ID為SDN控制器獲取的端口信息中包含的端口號。SDN交換機接收封裝 了 LLDP報文的Packet out消息，解析后SDN交換機會重新組裝LLDP報文，即填充TRILL 端口類型的TLV字段，并按照指令將LLDP報文從對應的端口發(fā)送出去。鄰居SDN交換機接 收到LLDP報文，匹配SDN控制器預先下發(fā)的流表條目，將LLDP報文封裝成Packet in消息 上送給SDN控制器。SDN控制器接收到鄰居SDN交換機上送的封裝了 LLDP報文的Packet in消息，完成兩兩交換機之間的鏈路發(fā)現(xiàn)，進而獲取整個SDN TRILL網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
[0044] 如圖3所示，步驟S1包括以下步驟：
[0045] 11) SDN控制器通過Packet out消息封裝LLDP協(xié)議報文并發(fā)送給所有SDN交換 機。
[0046] 12) SDN交換機接收封裝了 LLDP報文的Packet out消息，解析后填充TRILL端口 類型的TLV字段以重新組裝LLDP報文，再將LLDP報文從對應的端口發(fā)送出去。
[0047] 13)鄰居SDN交換機接收到重新組裝的LLDP報文，匹配SDN控制器預先下發(fā)的流 表條目，將LLDP報文封裝成Packet in消息上送給SDN控制器。
[0048]